CN114011672A - 一种铝型材喷涂工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝型材喷涂工艺，主要由脱脂、氧化、喷涂和固化四步构成；其中采用了由本发明特定方法制得的脱脂处理液、阳极氧化液和喷涂料，所述喷涂料的制备方法中又采用了由本发明特定方法制得的一种增硬三聚氰胺甲醛树脂。本发明获得了一种操作简单高效、安全环保、经济实惠、效果卓越的铝型材喷涂工艺并获得了一种光老化耐性强且具有极高涂层硬度的喷涂铝型材。

Description

一种铝型材喷涂工艺
技术领域
本发明涉及铝型材喷涂技术领域，具体涉及一种铝型材喷涂工艺。
背景技术
铝型材在强度、价格、可持续发展以及加工便利等方面具有诸多优势，在建筑、制造安装、车辆工程等行业领域得到了广泛的研究与应用。铝型材质量轻、强度高并且具有极为优异的腐蚀耐性、电性能以及良好的二次加工处理性能，使其在航空航天、船舶车辆、建筑装潢等行业领域被广泛研究和使用。一般地，在铝型材的生产制备工艺中，铝型材在基础成型后，通常还需要对型材进行粉末喷涂等后续工艺，目的是在铝型材表面形成一个保护涂层，以提高铝型材的耐水、耐磨、防腐等性能。
目前，市面上多采用电泳喷涂的方式来进行铝型材的表面处理工艺。但是，由于技术水平瓶颈，在电泳喷涂工艺中，电泳漆的高透明性会产生熔铸缩孔等缺陷，工艺中的灰渣还会产生黑线、粗晶等缺陷，氧化着色工艺水平有限也会产生诸如碎花、斑纹、水痕等缺陷问题，由生产环境条件不佳也会造成粉尘毛刺、结瘤及阴阳面和孔隙率高等问题，这些因素都严重影响铝型材的合格率和成品率。此外，现有技术中的铝型材喷涂工艺大都存在着脱脂效果差成本高、氧化工序毒性高成品率低以及后续喷涂保护膜层但所得效果较差且未能解决铝型材在日晒雨淋的服役环境下可能发生的光泽下降和硬度下降等问题。
专利CN107552357A提供了一种铝型材喷涂工艺，采包括喷涂前的配料、熔炼、精炼、取样分析、熔铸；脱脂，但是其生产方法的收率较低，不利于经济效益，并且也未解决喷涂后使铝型材光老化耐性增强以及表面硬度提高的问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种铝型材喷涂工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种铝型材喷涂工艺，包括以下步骤：
S1脱脂：将铝型材浸泡于脱脂处理液中并采用超声振荡处理，再将所述铝型材转移至水中浸泡并采用超声振荡处理，最后用棉布擦干所述铝型材表面的水分；
S2氧化：将经过步骤S1处理所得铝型材浸泡在阳极氧化液中并通电以进行阳极氧化反应，然后将阳极氧化反应完毕的铝型材浸泡到水中并采用超声振荡处理；
S3喷涂：将喷涂料喷涂至经过步骤S2处理所得铝型材表面；
S4固化：将经过步骤S3处理所得铝型材置于烘箱中保温，得到喷涂铝型材。
优选的，一种铝型材喷涂工艺，包括以下步骤：
S1脱脂：将铝型材浸泡于温度为70-72℃的脱脂处理液中并采用超声振荡处理10-13min，再将所述铝型材转移至温度为70-75℃的水中浸泡并采用超声振荡处理10-20min，最后用棉布擦干所述铝型材表面的水分，其中超声功率均为320-330W、超声频率均为40-41kHz；
S2氧化：将经过步骤S1处理所得铝型材以浴比(0.8-1.2)kg:(5-6)L浸泡在阳极氧化液中并采用温度为35-40℃、电流密度为3.4-3.6A/dm2、氧化时长为2-3h的工艺参数进行阳极氧化反应，然后将阳极氧化反应完毕的铝型材以浴比(0.8-1.2)kg:(7-10)L浸泡到温度为75-80℃的水中并采用功率为300-340W、频率为43-45kHz的超声振荡处理10-15min；
S3喷涂：采用喷枪与被喷型材间距为160-170mm、喷枪工作电压为82-84kV、工作电流为17-18.5mA、供粉气压为0.45-0.48bar、雾化气压为0.06-0.08bar、喷膜厚度为72-75μm的工艺参数将喷涂料喷涂至经过步骤S2处理所得铝型材表面；
S4固化：将经过步骤S3处理所得铝型材置于温度为210-220℃的烘箱中并保温17-20min，得到喷涂铝型材。
其中步骤(1)中所述铝型材、脱脂处理液的比例为(0.8-1.3)kg:(2.5-3.2)L。
步骤(1)中所述铝型材、水的比例为(0.5-1)kg:(6-8)L。
所述脱脂处理液由十二烷基苯磺酸钠、乙二醇单甲醚、羟基乙酸、三氯乙烯、N,N'-(亚氨基-二-2,1-亚乙基)-双十八酰胺单乙酸盐、双十二烷基壬基苯基亚磷酸酯、水组成。
在本发明的脱脂工艺中，采用了十二烷基苯磺酸钠，可以提升对于铝型材在生产时由工序引入的矿物油的去除效果；所述脱脂处理液中的羟基乙酸对于铝型材在生产时由工序引入的植物油有很好的去除效果，并且还可使所述脱脂处理液的pH值趋于中性，这使得所述脱脂处理液对于铝型材具有一定的保护作用，可以避免铝型材在脱脂过程中可能发生的酸蚀、碱蚀问题。
优选的，所述脱脂处理液由十二烷基苯磺酸钠、乙二醇单甲醚、羟基乙酸、三氯乙烯、N,N'-(亚氨基-二-2,1-亚乙基)-双十八酰胺单乙酸盐、双十二烷基壬基苯基亚磷酸酯、水以质量比(20-24):(7-9):(4-5):(8-10):(1-2.5):(3-4):(80-93)组成。
所述阳极氧化液由草酸、乙醛酸、焦磷酸、封孔剂、水组成。
在本发明的氧化工序中用到了含有乙醛酸的所述阳极氧化液，乙醛酸可以缩小铝型材在阳极氧化处理后其表面生成的氧化膜的孔隙尺寸，改善孔隙尺寸的均一性；并且，所得到的氧化层与铝型材的色差更小。焦磷酸可以提供磷元素，使得所得铝型材在经过氧化处理后其表面的氧化膜中含有一定量的磷元素，由此提高氧化膜的耐蚀性。
优选的，所述阳极氧化液由草酸、乙醛酸、焦磷酸、封孔剂、水以质量比(3-4):(0.8-1.1):(0.9-1.3):(0.02-0.04):(8-12)组成；
所述封孔剂为乙酸镍。
本发明采用乙酸镍作为封孔剂，乙酸镍在氧化膜微孔内发生水解并生成氢氧化镍沉淀，由此将氧化膜中的微孔封闭，使所得喷涂铝型材在强光照射下也不会使铝型材表面的喷涂氟碳层发生剥离而导致褪色或光泽度下降。
所述喷涂料的制备方法为：
将聚偏氟乙烯树脂、丙烯酸、异氰酸衍生酯、三聚氰胺甲醛树脂、N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇混合后加入到双螺杆挤出机中挤出，再将挤出所得熔体经过急冷辊冷却得到涂料块，经过粉碎后得到所述喷涂料。
优选的，所述喷涂料的制备方法为：
将85-90重量份聚偏氟乙烯树脂、30-35重量份丙烯酸、20-25重量份异氰酸衍生酯、140-160重量份三聚氰胺甲醛树脂、45-60重量份N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇混合后加入到双螺杆挤出机中并在200-210℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30-35℃的急冷辊冷却得到涂料块，经过粉碎后得到粒径为0.8-1μm的所述喷涂料。
本发明中的所述喷涂料以聚偏氟乙烯树脂为原料，以N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇作为溶剂，丙烯酸可以增强各原料之间的相容性以及所得喷涂料的耐候性，异氰酸间甲苯酯和异氰酸六亚甲酯作为胶黏剂，并且三聚氰胺甲醛树脂具有良好的耐候性和力学强度。传统的聚偏氟乙烯树脂的光老化耐性未能满足日益严苛的市场需求，故此本发明提供了一种能够提高应用在铝型材表面防护领域的、具有良好光老化耐性和涂层硬度的喷涂料及其制备方法，进一步地可将其应用于所述铝型材喷涂工艺。
所述异氰酸衍生酯为异氰酸间甲苯酯、异氰酸六亚甲酯中的至少一种。
本发明将异氰酸间甲苯酯和异氰酸六亚甲酯复配作为胶黏剂时，所得喷涂料和所述喷涂铝型材展示出了更好的光老化耐性和涂层表面硬度，异氰酸间甲苯酯、异氰酸六亚甲酯相互协同作用改善喷涂料在铝型材上的附着力，同时使得在经过光老化之后涂层的微观结构不发生显著改变，从而降低了涂层光泽度的变化率；并且，这种由于相容性改善带来的微观结构均一性提升，还可使得涂层的包括硬度等在内的力学强度指标得到提高。
优选的，所述异氰酸衍生酯为异氰酸间甲苯酯、异氰酸六亚甲酯以质量比(1-4):(1-4)组成的混合物。
进一步优选的，所述喷涂料的制备方法为：
将85-90重量份聚偏氟乙烯树脂、30-35重量份丙烯酸、20-25重量份异氰酸衍生酯、140-160重量份增硬三聚氰胺甲醛树脂、45-60重量份N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇混合后加入到双螺杆挤出机中并在200-210℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30-35℃的急冷辊冷却得到涂料块，经过粉碎后得到粒径为0.8-1μm的所述喷涂料。
所述增硬三聚氰胺甲醛树脂的制备方法为：
R1将甲醛水溶液、三聚氰胺、聚乙烯醇、水混合并用氢氧化钠水溶液调节pH，加热反应，然后加入N-乙酰己内酰胺和富马酰胺，反应后得到中间产物A；
R2将对苯二异氰酸酯、聚己内酯三元醇、2-羟基异丁酸、二醋酸二丁基锡混合并加热反应，然后加入三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、2,6-双(羟甲基)-4-甲酚并反应，再加入二异丙醇胺并搅拌乳化，得到中间产物B；
R3将所述中间产物A和中间产物B混合，加热挤出，再将挤出所得熔体经过急冷辊冷却，粉碎后得到所述增硬三聚氰胺甲醛树脂。
现有技术中的三聚氰胺甲醛树脂的光老化稳定性和硬度等力学指标仍未能满足日益严苛的市场需求，故发明人提供了一种与聚偏氟乙烯树脂相容性更好、融合后均一性显著提升并能提高硬度和光老化耐性的增硬三聚氰胺甲醛树脂及其制备方法。由本发明特定方法所得增硬三聚氰胺甲醛树脂具有良好的柔韧性和包括光老化耐性在内的稳定性。所述增硬三聚氰胺甲醛树脂的原料体系中，各原料多重交联形成了空间三维交联网络，固化后的树脂表现出极高的表面硬度，且所述增强三聚氰胺甲醛树脂与聚偏氟乙烯树脂的相容性更好，使得所述喷涂料微观结构的均一性和稳定性增强，表现为光老化后光泽度变化率减小。
优选的，所述增硬三聚氰胺甲醛树脂的制备方法为：
R1在22-26℃将35-45重量份浓度为35-37wt.％的甲醛水溶液、26-30重量份三聚氰胺、5-7重量份聚乙烯醇、39-45重量份水混合并用浓度为1-2mol/L的氢氧化钠水溶液将pH调至9.1-9.4，在温度为92-95℃的条件下反应100-130min，然后在73-75℃加入4-6重量份N-乙酰己内酰胺和1-3重量份富马酰胺，反应90-110min，得到中间产物A；
R2将14-17重量份对苯二异氰酸酯、17-20重量份聚己内酯三元醇、5-10重量份2-羟基异丁酸、0.1-0.6重量份二醋酸二丁基锡混合并在82-85℃反应4-5h，然后加入10-15重量份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1-3重量份2,6-双(羟甲基)-4-甲酚并在80-83℃反应4-5h，再在40-45℃加入7-9重量份二异丙醇胺并以5000-7000rpm的转速乳化85-100min，得到中间产物B；
R3将所述中间产物A和中间产物B以质量比(8-10):(3-5)混合并在195-200℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30-35℃的急冷辊冷却，粉碎后得到粒径为1-3cm的所述增硬三聚氰胺甲醛树脂。
本发明的有益效果：
1、提供了一种铝型材喷涂工艺，主要由脱脂、氧化、喷涂和固化构成；其中采用了由本发明特定方法制得的脱脂处理液、阳极氧化液和喷涂料，得到了一种光老化耐性强且具有极高涂层硬度的喷涂铝型材。
2、提供了一种喷涂料及其制备方法，以聚偏氟乙烯树脂、丙烯酸、异氰酸衍生酯、三聚氰胺甲醛树脂、N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇等作为原料，经过共混熔融挤出和粉碎，得到一种可以用于喷涂铝型材的喷涂料，可以将其应用于所述铝型材喷涂工艺。
3、提供了一种增硬三聚氰胺甲醛树脂及其制备方法，以富马酰胺、对苯二异氰酸酯、聚己内酯三元醇、2-羟基异丁酸、二醋酸二丁基锡、三羟甲基丙烷等原料制备出一种硬度更高的所述增硬三聚氰胺甲醛树脂，可以将其应用于所述喷涂料及其制备方法，进一步地将其应用于所述铝型材喷涂工艺。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明上述发明内容作进一步详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
本申请中部分原料的介绍：
铝型材，上海比迪工业铝型材配件有限公司，货号：APS-6-2040，牌号：6063-T5，单位质量：0.90kg/m3。
N,N'-(亚氨基-二-2,1-亚乙基)-双十八酰胺单乙酸盐，CAS：68072-50-4。
双十二烷基壬基苯基亚磷酸酯，CAS：35239-35-1。
聚偏氟乙烯树脂，CAS：24937-79-9，分子量：42万，厂家：上海三爱富，牌号：Shanghai Ofluorine PVDF T-1。
异氰酸六亚甲酯，CAS：822-06-0。
三聚氰胺甲醛树脂，CAS：9003-08-1，济南荣广化工有限公司，货号：59596。
N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇，CAS：18503-90-7。
三聚氰胺，CAS：108-78-1，厂家：德国巴斯夫，货号：
Figure BDA0003369781820000071
C 50H2NATURAL。
聚乙烯醇，CAS：9002-89-5，安徽泽升科技有限公司，货号：A0403535000。
聚己内酯三元醇，CAS：39280-09-6，品牌：阿拉丁，货号：P303596-500g。
实施例1
一种铝型材喷涂工艺，包括以下步骤：
S1脱脂：将铝型材浸泡于温度为70℃的脱脂处理液中并采用超声振荡处理10min，再将所述铝型材转移至温度为70℃的水中浸泡并采用超声振荡处理10min，最后用棉布擦干所述铝型材表面的水分；所述铝型材、脱脂处理液的比例为1kg:2.6L；所述铝型材、水的比例为1kg:6L；其中超声功率均为330W、超声频率均为40kHz；
所述脱脂处理液由十二烷基苯磺酸钠、乙二醇单甲醚、三氯乙烯、双十二烷基壬基苯基亚磷酸酯、水以质量比22:8:9:3:82组成；
S2氧化：将经过步骤S1处理所得铝型材以浴比1kg:5L浸泡在阳极氧化液中并采用温度为35℃、电流密度为3.4A/dm2、氧化时长为2h的工艺参数进行阳极氧化反应，然后将阳极氧化反应完毕的铝型材以浴比1kg:7L浸泡到温度为75℃的水中并采用功率为300W、频率为44kHz的超声振荡处理10min；
所述阳极氧化液由草酸、乙醛酸、焦磷酸、封孔剂、水以质量比3:1:1:0.04:8组成；所述封孔剂为乙酸镍；
S3喷涂：采用喷枪与被喷型材间距为170mm、喷枪工作电压为82kV、工作电流为18.5mA、供粉气压为0.45bar、雾化气压为0.06bar、喷膜厚度为72μm的工艺参数将喷涂料喷涂至经过步骤S2处理所得铝型材表面；
S4固化：将经过步骤S3处理所得铝型材置于温度为220℃的烘箱中并保温17min，得到喷涂铝型材。
所述喷涂料的制备方法为：
将90重量份聚偏氟乙烯树脂、35重量份丙烯酸、20重量份异氰酸衍生酯、140重量份增硬三聚氰胺甲醛树脂、50重量份N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇混合后加入到双螺杆挤出机中并在210℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30℃的急冷辊冷却得到涂料块，经过粉碎后得到粒径为1μm的所述喷涂料。
所述异氰酸衍生酯为异氰酸间甲苯酯。
所述增硬三聚氰胺甲醛树脂的制备方法为：
R1在25℃将40重量份浓度为37wt.％的甲醛水溶液、28重量份三聚氰胺、6重量份聚乙烯醇、42重量份水混合并用浓度为2mol/L的氢氧化钠水溶液将pH调至9.3，在温度为95℃的条件下反应100min，然后在75℃加入4重量份N-乙酰己内酰胺和3重量份富马酰胺，反应90min，得到中间产物A；
R2将15重量份对苯二异氰酸酯、18重量份聚己内酯三元醇、8重量份2-羟基异丁酸、0.5重量份二醋酸二丁基锡混合并在85℃反应5h，然后加入12重量份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1.5重量份2,6-双(羟甲基)-4-甲酚并在80℃反应4h，再在40℃加入7重量份二异丙醇胺并以5000rpm的转速乳化100min，得到中间产物B；
R3将所述中间产物A和中间产物B以质量比9:4混合并在200℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30℃的急冷辊冷却，粉碎后得到粒径为1cm的所述增硬三聚氰胺甲醛树脂。
实施例2
一种铝型材喷涂工艺，包括以下步骤：
S1脱脂：将铝型材浸泡于温度为70℃的脱脂处理液中并采用超声振荡处理10min，再将所述铝型材转移至温度为70℃的水中浸泡并采用超声振荡处理10min，最后用棉布擦干所述铝型材表面的水分；所述铝型材、脱脂处理液的比例为1kg:2.6L；所述铝型材、水的比例为1kg:6L；其中超声功率均为330W、超声频率均为40kHz；
所述脱脂处理液由十二烷基苯磺酸钠、乙二醇单甲醚、羟基乙酸、三氯乙烯、N,N'-(亚氨基-二-2,1-亚乙基)-双十八酰胺单乙酸盐、双十二烷基壬基苯基亚磷酸酯、水以质量比22:8:5:9:2:3:82组成；
S2氧化：将经过步骤S1处理所得铝型材以浴比1kg:5L浸泡在阳极氧化液中并采用温度为35℃、电流密度为3.4A/dm2、氧化时长为2h的工艺参数进行阳极氧化反应，然后将阳极氧化反应完毕的铝型材以浴比1kg:7L浸泡到温度为75℃的水中并采用功率为300W、频率为44kHz的超声振荡处理10min；
所述阳极氧化液由草酸、乙醛酸、焦磷酸、封孔剂、水以质量比3:1:1:0.04:8组成；所述封孔剂为乙酸镍；
S3喷涂：采用喷枪与被喷型材间距为170mm、喷枪工作电压为82kV、工作电流为18.5mA、供粉气压为0.45bar、雾化气压为0.06bar、喷膜厚度为72μm的工艺参数将喷涂料喷涂至经过步骤S2处理所得铝型材表面；
S4固化：将经过步骤S3处理所得铝型材置于温度为220℃的烘箱中并保温17min，得到喷涂铝型材。
所述喷涂料的制备方法为：
将90重量份聚偏氟乙烯树脂、35重量份丙烯酸、20重量份异氰酸衍生酯、140重量份三聚氰胺甲醛树脂、50重量份N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇混合后加入到双螺杆挤出机中并在210℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30℃的急冷辊冷却得到涂料块，经过粉碎后得到粒径为1μm的所述喷涂料。
所述异氰酸衍生酯为异氰酸间甲苯酯。
实施例3
一种铝型材喷涂工艺，包括以下步骤：
S1脱脂：将铝型材浸泡于温度为70℃的脱脂处理液中并采用超声振荡处理10min，再将所述铝型材转移至温度为70℃的水中浸泡并采用超声振荡处理10min，最后用棉布擦干所述铝型材表面的水分；所述铝型材、脱脂处理液的比例为1kg:2.6L；所述铝型材、水的比例为1kg:6L；其中超声功率均为330W、超声频率均为40kHz；
所述脱脂处理液由十二烷基苯磺酸钠、乙二醇单甲醚、羟基乙酸、三氯乙烯、N,N'-(亚氨基-二-2,1-亚乙基)-双十八酰胺单乙酸盐、双十二烷基壬基苯基亚磷酸酯、水以质量比22:8:5:9:2:3:82组成；
S2氧化：将经过步骤S1处理所得铝型材以浴比1kg:5L浸泡在阳极氧化液中并采用温度为35℃、电流密度为3.4A/dm2、氧化时长为2h的工艺参数进行阳极氧化反应，然后将阳极氧化反应完毕的铝型材以浴比1kg:7L浸泡到温度为75℃的水中并采用功率为300W、频率为44kHz的超声振荡处理10min；
所述阳极氧化液由草酸、乙醛酸、焦磷酸、封孔剂、水以质量比3:1:1:0.04:8组成；所述封孔剂为乙酸镍；
S3喷涂：采用喷枪与被喷型材间距为170mm、喷枪工作电压为82kV、工作电流为18.5mA、供粉气压为0.45bar、雾化气压为0.06bar、喷膜厚度为72μm的工艺参数将喷涂料喷涂至经过步骤S2处理所得铝型材表面；
S4固化：将经过步骤S3处理所得铝型材置于温度为220℃的烘箱中并保温17min，得到喷涂铝型材。
所述喷涂料的制备方法为：
将90重量份聚偏氟乙烯树脂、35重量份丙烯酸、20重量份异氰酸衍生酯、140重量份增硬三聚氰胺甲醛树脂、50重量份N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇混合后加入到双螺杆挤出机中并在210℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30℃的急冷辊冷却得到涂料块，经过粉碎后得到粒径为1μm的所述喷涂料。
所述异氰酸衍生酯为异氰酸间甲苯酯。
所述增硬三聚氰胺甲醛树脂的制备方法为：
R1在25℃将40重量份浓度为37wt.％的甲醛水溶液、28重量份三聚氰胺、6重量份聚乙烯醇、42重量份水混合并用浓度为2mol/L的氢氧化钠水溶液将pH调至9.3，在温度为95℃的条件下反应100min，然后在75℃加入4重量份N-乙酰己内酰胺和3重量份富马酰胺，反应90min，得到中间产物A；
R2将15重量份对苯二异氰酸酯、18重量份聚己内酯三元醇、8重量份2-羟基异丁酸、0.5重量份二醋酸二丁基锡混合并在85℃反应5h，然后加入12重量份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1.5重量份2,6-双(羟甲基)-4-甲酚并在80℃反应4h，再在40℃加入7重量份二异丙醇胺并以5000rpm的转速乳化100min，得到中间产物B；
R3将所述中间产物A和中间产物B以质量比9:4混合并在200℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30℃的急冷辊冷却，粉碎后得到粒径为1cm的所述增硬三聚氰胺甲醛树脂。
实施例4
一种铝型材喷涂工艺，包括以下步骤：
S1脱脂：将铝型材浸泡于温度为70℃的脱脂处理液中并采用超声振荡处理10min，再将所述铝型材转移至温度为70℃的水中浸泡并采用超声振荡处理10min，最后用棉布擦干所述铝型材表面的水分；所述铝型材、脱脂处理液的比例为1kg:2.6L；所述铝型材、水的比例为1kg:6L；其中超声功率均为330W、超声频率均为40kHz；
所述脱脂处理液由十二烷基苯磺酸钠、乙二醇单甲醚、羟基乙酸、三氯乙烯、N,N'-(亚氨基-二-2,1-亚乙基)-双十八酰胺单乙酸盐、双十二烷基壬基苯基亚磷酸酯、水以质量比22:8:5:9:2:3:82组成；
S2氧化：将经过步骤S1处理所得铝型材以浴比1kg:5L浸泡在阳极氧化液中并采用温度为35℃、电流密度为3.4A/dm2、氧化时长为2h的工艺参数进行阳极氧化反应，然后将阳极氧化反应完毕的铝型材以浴比1kg:7L浸泡到温度为75℃的水中并采用功率为300W、频率为44kHz的超声振荡处理10min；
所述阳极氧化液由草酸、乙醛酸、焦磷酸、封孔剂、水以质量比3:1:1:0.04:8组成；所述封孔剂为乙酸镍；
S3喷涂：采用喷枪与被喷型材间距为170mm、喷枪工作电压为82kV、工作电流为18.5mA、供粉气压为0.45bar、雾化气压为0.06bar、喷膜厚度为72μm的工艺参数将喷涂料喷涂至经过步骤S2处理所得铝型材表面；
S4固化：将经过步骤S3处理所得铝型材置于温度为220℃的烘箱中并保温17min，得到喷涂铝型材。
所述喷涂料的制备方法为：
将90重量份聚偏氟乙烯树脂、35重量份丙烯酸、20重量份异氰酸衍生酯、140重量份增硬三聚氰胺甲醛树脂、50重量份N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇混合后加入到双螺杆挤出机中并在210℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30℃的急冷辊冷却得到涂料块，经过粉碎后得到粒径为1μm的所述喷涂料。
所述异氰酸衍生酯为异氰酸六亚甲酯。
所述增硬三聚氰胺甲醛树脂的制备方法为：
R1在25℃将40重量份浓度为37wt.％的甲醛水溶液、28重量份三聚氰胺、6重量份聚乙烯醇、42重量份水混合并用浓度为2mol/L的氢氧化钠水溶液将pH调至9.3，在温度为95℃的条件下反应100min，然后在75℃加入4重量份N-乙酰己内酰胺和3重量份富马酰胺，反应90min，得到中间产物A；
R2将15重量份对苯二异氰酸酯、18重量份聚己内酯三元醇、8重量份2-羟基异丁酸、0.5重量份二醋酸二丁基锡混合并在85℃反应5h，然后加入12重量份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1.5重量份2,6-双(羟甲基)-4-甲酚并在80℃反应4h，再在40℃加入7重量份二异丙醇胺并以5000rpm的转速乳化100min，得到中间产物B；
R3将所述中间产物A和中间产物B以质量比9:4混合并在200℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30℃的急冷辊冷却，粉碎后得到粒径为1cm的所述增硬三聚氰胺甲醛树脂。
实施例5
一种铝型材喷涂工艺，包括以下步骤：
S1脱脂：将铝型材浸泡于温度为70℃的脱脂处理液中并采用超声振荡处理10min，再将所述铝型材转移至温度为70℃的水中浸泡并采用超声振荡处理10min，最后用棉布擦干所述铝型材表面的水分；所述铝型材、脱脂处理液的比例为1kg:2.6L；所述铝型材、水的比例为1kg:6L；其中超声功率均为330W、超声频率均为40kHz；
所述脱脂处理液由十二烷基苯磺酸钠、乙二醇单甲醚、羟基乙酸、三氯乙烯、N,N'-(亚氨基-二-2,1-亚乙基)-双十八酰胺单乙酸盐、双十二烷基壬基苯基亚磷酸酯、水以质量比22:8:5:9:2:3:82组成；
S2氧化：将经过步骤S1处理所得铝型材以浴比1kg:5L浸泡在阳极氧化液中并采用温度为35℃、电流密度为3.4A/dm2、氧化时长为2h的工艺参数进行阳极氧化反应，然后将阳极氧化反应完毕的铝型材以浴比1kg:7L浸泡到温度为75℃的水中并采用功率为300W、频率为44kHz的超声振荡处理10min；
所述阳极氧化液由草酸、乙醛酸、焦磷酸、封孔剂、水以质量比3:1:1:0.04:8组成；所述封孔剂为乙酸镍；
S3喷涂：采用喷枪与被喷型材间距为170mm、喷枪工作电压为82kV、工作电流为18.5mA、供粉气压为0.45bar、雾化气压为0.06bar、喷膜厚度为72μm的工艺参数将喷涂料喷涂至经过步骤S2处理所得铝型材表面；
S4固化：将经过步骤S3处理所得铝型材置于温度为220℃的烘箱中并保温17min，得到喷涂铝型材。
所述喷涂料的制备方法为：
将90重量份聚偏氟乙烯树脂、35重量份丙烯酸、20重量份异氰酸衍生酯、140重量份增硬三聚氰胺甲醛树脂、50重量份N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇混合后加入到双螺杆挤出机中并在210℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30℃的急冷辊冷却得到涂料块，经过粉碎后得到粒径为1μm的所述喷涂料。
所述异氰酸衍生酯为异氰酸间甲苯酯、异氰酸六亚甲酯以质量比1:1组成的混合物。
所述增硬三聚氰胺甲醛树脂的制备方法为：
R1在25℃将40重量份浓度为37wt.％的甲醛水溶液、28重量份三聚氰胺、6重量份聚乙烯醇、42重量份水混合并用浓度为2mol/L的氢氧化钠水溶液将pH调至9.3，在温度为95℃的条件下反应100min，然后在75℃加入4重量份N-乙酰己内酰胺和3重量份富马酰胺，反应90min，得到中间产物A；
R2将15重量份对苯二异氰酸酯、18重量份聚己内酯三元醇、8重量份2-羟基异丁酸、0.5重量份二醋酸二丁基锡混合并在85℃反应5h，然后加入12重量份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1.5重量份2,6-双(羟甲基)-4-甲酚并在80℃反应4h，再在40℃加入7重量份二异丙醇胺并以5000rpm的转速乳化100min，得到中间产物B；
R3将所述中间产物A和中间产物B以质量比9:4混合并在200℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30℃的急冷辊冷却，粉碎后得到粒径为1cm的所述增硬三聚氰胺甲醛树脂。
测试例1
耐光老化性能测试：根据GB/T 16259-2008《建筑材料人工气候加速老化试验方法》中的A法对由本发明各例所得喷涂铝型材进行4000h试验，然后根据GB/T 9754-2007《色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定》评定所述喷涂铝型材的光泽保持率。
采用氙灯老化试验，黑标温度为65℃，相对湿度为65％。
对于各例所得喷涂铝型材，均取5个不同试样进行上述测试，测试结果取平均值。测试结果如表1所示。
表1各例所得喷涂铝型材的光泽保持率
光泽保持率(％)
实施例1 97.3
实施例2 96.4
实施例3 99.4
实施例4 99.2
实施例5 99.5
测试例2
硬度测试：根据GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》测定由本发明各例所得喷涂铝型材的硬度。试验环境温度为25℃、相对湿度为55％。采用由天津市材料试验机厂生产、型号为QHQ的涂膜划痕硬度仪进行测试。在进行试验时，将铅笔笔芯露出笔杆5mm并控制铅笔移动速度为1mm/s，移动距离为12mm。
对于各例所得喷涂铝型材，均取5个不同试样进行上述测试，测试结果取平均值。测试结果如表2所示。
表2各例所得喷涂铝型材的硬度
硬度
实施例1 7H
实施例2 5H
实施例3 9H
实施例4 9H
实施例5 9H
在本发明的脱脂工艺中，采用了十二烷基苯磺酸钠，可以提升对于铝型材在生产时由工序引入的矿物油的去除效果；所述脱脂处理液中的羟基乙酸对于铝型材在生产时由工序引入的植物油有很好的去除效果，并且还可使所述脱脂处理液的pH值趋于中性，这使得所述脱脂处理液对于铝型材具有一定的保护作用，可以避免铝型材在脱脂过程中可能发生的酸蚀、碱蚀问题。
在本发明的氧化工序中用到了含有乙醛酸的所述阳极氧化液，乙醛酸可以缩小铝型材在阳极氧化处理后其表面生成的氧化膜的孔隙尺寸，改善孔隙尺寸的均一性；并且，所得到的氧化层与铝型材的色差更小。
本发明采用乙酸镍作为封孔剂，乙酸镍在氧化膜微孔内发生水解并生成氢氧化镍沉淀，由此将氧化膜中的微孔封闭，使所得喷涂铝型材在强光照射下也不会使铝型材表面的喷涂氟碳层发生剥离而导致褪色或光泽度下降。
本发明中的所述喷涂料以聚偏氟乙烯树脂为原料，以N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇作为溶剂，丙烯酸可以增强各原料之间的相容性以及所得喷涂料的耐候性，异氰酸间甲苯酯和异氰酸六亚甲酯作为胶黏剂，并且三聚氰胺甲醛树脂具有良好的耐候性和力学强度。传统的聚偏氟乙烯树脂的光老化耐性未能满足日益严苛的市场需求，故此本发明提供了一种能够提高应用在铝型材表面防护领域的、具有良好光老化耐性和涂层硬度的喷涂料及其制备方法，进一步地可将其应用于所述铝型材喷涂工艺。
本发明将异氰酸间甲苯酯和异氰酸六亚甲酯复配作为胶黏剂时，所得喷涂料和所述喷涂铝型材展示出了更好的光老化耐性和涂层表面硬度，可能的原因是：异氰酸间甲苯酯中含有苯环结构，异氰酸六亚甲酯中含有碳直链结构，这两种具有不同极性的结构可以使得所述喷涂料中各原料之间的相容性，从而使得在经过光老化之后涂层的微观结构不发生显著改变，从而降低了涂层光泽度的变化率；并且，这种由于相容性改善带来的微观结构均一性提升，还可使得涂层的包括硬度等在内的力学强度指标得到提高。

Claims (8)

1.一种铝型材喷涂工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1脱脂：将铝型材浸泡于脱脂处理液中并采用超声振荡处理，再将所述铝型材转移至水中浸泡并采用超声振荡处理，最后用棉布擦干所述铝型材表面的水分；
S2氧化：将经过步骤S1处理所得铝型材浸泡在阳极氧化液中并通电以进行阳极氧化反应，然后将阳极氧化反应完毕的铝型材浸泡到水中并采用超声振荡处理；
S3喷涂：将喷涂料喷涂至经过步骤S2处理所得铝型材表面；
S4固化：将经过步骤S3处理所得铝型材置于烘箱中保温，得到喷涂铝型材。
2.如权利要求1所述铝型材喷涂工艺，其特征在于：所述脱脂处理液由十二烷基苯磺酸钠、乙二醇单甲醚、羟基乙酸、三氯乙烯、N,N'-(亚氨基-二-2,1-亚乙基)-双十八酰胺单乙酸盐、双十二烷基壬基苯基亚磷酸酯、水组成。
3.如权利要求1所述铝型材喷涂工艺，其特征在于：所述阳极氧化液由草酸、乙醛酸、焦磷酸、封孔剂、水组成。
4.如权利要求3所述铝型材喷涂工艺，其特征在于：所述封孔剂为乙酸镍。
5.如权利要求1所述铝型材喷涂工艺，其特征在于，所述喷涂料的制备方法为：
将聚偏氟乙烯树脂、丙烯酸、异氰酸衍生酯、三聚氰胺甲醛树脂、N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇混合后加入到双螺杆挤出机中挤出，再将挤出所得熔体经过急冷辊冷却得到涂料块，经过粉碎后得到所述喷涂料。
6.如权利要求5所述铝型材喷涂工艺，其特征在于，所述喷涂料的制备方法为：
将85-90重量份聚偏氟乙烯树脂、30-35重量份丙烯酸、20-25重量份异氰酸衍生酯、140-160重量份三聚氰胺甲醛树脂、45-60重量份N,N-二甲基甲酰胺缩二正丁醇混合后加入到双螺杆挤出机中并在200-210℃下挤出，再将挤出所得熔体经过温度为30-35℃的急冷辊冷却得到涂料块，经过粉碎后得到粒径为0.8-1μm的所述喷涂料。
7.如权利要求5或6所述铝型材喷涂工艺，其特征在于：所述异氰酸衍生酯为异氰酸间甲苯酯、异氰酸六亚甲酯中的至少一种。
8.一种铝型材，其特征在于：由权利要求1-7中任一项所述铝型材喷涂工艺得到。
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