CN114574085A - 一种隔热彩铝板及加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及彩铝板领域，具体为一种隔热彩铝板及加工工艺。在制备SiO2气凝胶的时候，本发明将三聚氰胺分子包裹在SiO2气凝胶的孔隙里，经高温碳化，在SiO2气凝胶孔隙里形成碳黑层，不仅能够缩小SiO2气凝胶的孔径，增强其对对流传热的限制，形成的碳黑同时具有红外遮蔽剂的作用，降低了其辐射热的传递。此外，采用N,N‑二甲基乙酰胺作为补强剂，由于其较低的蒸气压，能够降低水分子的毛细作用，并且与三聚氰胺协同，能够控制正硅酸四乙酯聚合过程，使得其形成的凝胶孔径分布更均匀，减少了凝胶在干燥过程中细孔道坍缩形成大孔道或者堵塞。将制得的碳黑掺杂的SiO2气凝胶应用于彩铝板涂层中，极大的增强了其隔热性能。

Description

一种隔热彩铝板及加工工艺
技术领域
本发明涉及彩铝板领域，具体为一种隔热彩铝板及加工工艺。
背景技术
彩铝板，又叫压型铝板、铝瓦楞板、波纹铝板，是铝板经辊压冷弯成各种波型的压型板。瓦楞铝板(波纹铝板)具有质轻、强度高、色泽丰富、施工方便快捷、抗震、防火、防雨、寿命长、免维护等特点，现已被广泛推广应用于展览中心、体育场馆、商业中心等大型公共设施、厂房、机场航站楼、高铁站、商业购物中心等工业及民用建筑等。
隔热彩铝板是一种具有良好的耐热性，抗火性的产品，其不仅能够起到维持室内温度稳定的效果，在遇到火情等特殊情况的时候，还能起到一定的保护作用，所以相对来说，它对于我们的日常生活中，还是很重要的。其具有以下优点：
1、加工性好：隔热彩铝板装饰性强，硬度适中，可轻易折弯成型，进行连续性高速冲压，方便直接加工成产品，无需再进行复杂的表面处理，大大减短产品生产周期和降低产品生产成本。
2、耐候性好：接涂、高温烘烤而成的烤漆花纹，光泽保持度高，色彩稳定性好，色彩多，可以满足现代建筑物需要的各种颜色要求，色差变化极小。聚酯漆彩涂能够保持10年不变色，氟碳漆彩涂能够保持20年以上。
3、抗污性强：其表面上很难附着污染物，能长期保持光洁，易于保养及清洗，不释放任何有毒气体，不造成龙骨和固定件锈蚀，阻燃性。
4、适用性强：用途广，适用于金属铝天花板，幕墙板，铝塑面板，防火板，蜂窝铝板，铝单板，电器面板，橱柜面板，家具面板等。
但是，传统的彩铝板隔热处理，多为在彩漆中添加二氧化钛或者碳黑等具有吸收、反射和散射红外辐射能力的物质，从而实现超低热导率。但是，其难以隔绝室内外的热量交换，这会造成以彩铝板作为建筑材料的建筑冬冷夏热，因此，为了进一步适应人们的生活和市场需求，需要开发出一种保温隔热性能更好的彩铝板。
CN 111944406 A公开了一种抗静电彩铝板及其生产工艺，其以聚氨酯树酯、丙烯酸树脂、钛白粉、聚醋酸乙烯脂、乙氧基化烷基酸胺、聚醚酯酰胺、二硫代氨基甲酸、羟乙基脂肪胺、聚丙烯蜡、改性硅油、棕榈蜡、硬脂酸钙、纳米氧化铝、颜料、石墨烯、保色剂混合，针对现有的彩铝板的抗静电、抗划伤耐磨性能较差的问题，制备了具有良好的抗静电、抗划伤耐磨性能的彩铝板。其依旧忽略了多用作建筑材料的彩铝板所必需的保温隔热性能。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种隔热彩铝板及加工工艺。
一种隔热彩铝板的加工工艺，包括以下步骤：
(1)铝板涂装前处理：将铝板按浴比1g：(18-22)mL置于60-70℃的水中浸泡4-5min后；再在60-70℃下，将经水处理过的铝板按浴比1g：(18-22)mL浸入5-6wt％的碳酸氢钠丙酮溶液中2-3min；最后，用20-30℃的水冲洗3-4次，烘干，得到洁净铝板材；
(2)辊涂：采用喷涂法对步骤(1)中的洁净铝板材进行隔热涂料喷涂；
(3)固化：将涂覆在铝板材表面的隔热涂料经75-80℃固化，冷却至室温，得彩铝板；
(4)包装入库：最后，将彩铝板收卷，经裁剪、检查、包装后入库。
优选的，在所述步骤(2)中，所述彩铝板喷涂隔热涂料层厚度为0.1-0.15mm。
优选的，在所述步骤(4)中，收卷是通过在冷却状态，将带有张力的情况下卷取辊涂后的彩铝板，利用收卷机的卷筒进行卷起。
优选的，在所述步骤(2)中，所述隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1按质量份计，将1-3份正硅酸四乙酯、15-25份无水乙醇、10-15份水混合，以200-300r/min转速搅拌10-20min，得到混合液；然后用1.5-3mol/L的醋酸水溶液调节混合液的pH值为2.0-3.0，再置于35-45℃下以200-300r/min转速搅拌反应1.5-3h后，35-45℃恒温静置8-14h，得到水解液；然后向水解液中加入0.4-0.8份修饰剂，并用0.01-0.03mol/L的氨水调节pH值为6.5-7.5，以200-300r/min转速搅拌反应15-30min后，冷却至室温，得到SiO2湿凝胶；
S2按质量份计，将5-15份正硅酸四乙酯、5-15份无水乙醇混合均匀后，加入步骤S1制得的SiO2湿凝胶中老化20-30h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅰ，将沉淀Ⅰ按浴比1g：(18-24)mL加入正己烷中混合均匀，加热至55-65℃反应1.5-3h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅱ，再按浴比1g：(18-24)mL将沉淀Ⅱ置于8-12wt％甲基三乙氧基硅烷的正己烷溶液中，于35-45℃下反应18-32h，过滤，用正己烷溶液清洗凝胶表面3-4次，分别置于50-70℃、70-90℃、90-110℃、110-130℃下各干燥6-10h，得到SiO2气凝胶；
S3在氮气氛围下，将步骤S2制得的SiO2气凝胶置于600-900℃下碳化20-40min，得到碳黑掺杂的SiO2气凝胶；
S4按质量份计，将15-25份碳黑掺杂的SiO2气凝胶、3-6份乙二醇、1-4份聚二甲基硅氧烷、1-15份水混合，利用均质分散机以4000-8000r/min转速均质5-15min，得到碳黑掺杂的SiO2气凝胶混合液，加入30-40份水性聚氨酯、10-20份丙烯酸树脂、1-5份二甲基二硫代氨基甲酸钠、1-5份棕榈蜡、1-3份颜料，继续以4000-8000r/min转速均质15-25min，得到所述隔热涂料。
所述修饰剂为N,N-二甲基乙酰胺、三聚氰胺中一种或两种的混合物；优选的，所述修饰剂由N,N-二甲基乙酰胺、三聚氰胺按质量比(1-2)：(3-6)混合而成。
所述颜料为钛白、铬黄、氧化铁红、立德粉中的一种或两种或三种混合。
本发明制得的隔热彩铝板，其涂层中含有本发明制得的碳黑掺杂的SiO2气凝胶，极大的增强了彩铝板的隔热性能。气体传热主要是通过气体分子在高温区与低温区的碰撞逐步进行的能量传递过程SiO2气凝胶的隔热主要是由于其孔径大小均小于空气分子的平均自由程(70nm)，气体分子被限制在孔隙内，分子间相互作用力以与孔壁碰撞的几率为主，极大的限制了气体的热导率，即SiO2气凝胶能够极大的限制对流传热。但是，SiO2气凝胶对于红外辐射阻隔作用很小，在辐射热传递中，物体通过电磁波传递能量，随着温度的升高，辐射换热迅速增加，而用作建筑材料的彩铝板，其隔热性能受到阳光热辐射的影响很大，因此，有必要对SiO2气凝胶进行红外辐射改性。常用炭黑、TiO2等做红外遮光剂，将会吸收、反射和散射红外辐射，从而实现超低热导率。但是，将红外遮蔽剂和SiO2气凝胶分开添加，红外遮蔽剂无法及时清除SiO2气凝胶内部热辐射，且易造成分散不均匀，甚至两种材料互相影响，反而降低其隔热性能。因此，本发明在制备SiO2气凝胶的时候，将三聚氰胺和SiO2气凝胶前驱体混溶，以醋酸增强三聚氰胺的溶解性，使其凝胶的过程中，能将三聚氰胺分子包裹在SiO2气凝胶的孔隙里，随着后续处理中醋酸分子的流失，三聚氰胺析出并附着在SiO2气凝胶的孔隙里，经高温碳化，在SiO2气凝胶孔隙里形成碳黑层，不仅能够缩小SiO2气凝胶的孔径，增强其对对流传热的限制，形成的碳黑同时具有红外遮蔽剂的作用，降低了其辐射热的传递，大大增强了其隔热能力。进一步的，由于正硅酸四乙酯直接水解缩聚得到的凝胶网络结构一般不会太均匀，造成其内部孔道粗细不一，导致细孔道的附加压力大于粗孔道，加上水分子的强的表面张力形成的毛细作用，会造成凝胶在干燥过程中细孔道坍缩形成大孔道或者堵塞，影响其隔热性能。因此，本发明采用N,N-二甲基乙酰胺作为补强剂，由于其较低的蒸气压，能够降低水分子的毛细作用，并且与三聚氰胺协同，能够控制正硅酸四乙酯聚合过程，使得其形成的凝胶孔径分布更均匀。
本发明有益效果：
本发明在制备SiO2气凝胶的时候，将三聚氰胺和SiO2气凝胶前驱体混溶，以醋酸增强三聚氰胺的溶解性，使其凝胶的过程中，能将三聚氰胺分子包裹在SiO2气凝胶的孔隙里，经高温碳化，在SiO2气凝胶孔隙里形成碳黑层，不仅能够缩小SiO2气凝胶的孔径，增强其对对流传热的限制，形成的碳黑同时具有红外遮蔽剂的作用，降低了其辐射热的传递。此外，采用N,N-二甲基乙酰胺作为补强剂，由于其较低的蒸气压，能够降低水分子的毛细作用，并且与三聚氰胺协同，能够控制正硅酸四乙酯聚合过程，使得其形成的凝胶孔径分布更均匀，减少了凝胶在干燥过程中细孔道坍缩形成大孔道或者堵塞。将制得的碳黑掺杂的SiO2气凝胶应用于彩铝板涂层中，极大的增强了其隔热性能。
具体实施方式
铝板材，型号：5A06，厚度1mm，中库铝业(江苏)有限公司。
正硅酸四乙酯，货号：ZY10735，上海创赛科技有限公司。
N,N-二甲基乙酰胺，货号：ejjyxa2，南京化学试剂股份有限公司。
甲基三乙氧基硅烷，货号：A11180，西亚化学科技(山东)有限公司。
聚二甲基硅氧烷，CAS号：107-51-7，货号：R030007，上海易恩化学技术有限公司。
水性聚氨酯，货号：BZ-7，常州百昌涂料科技有限公司。
丙烯酸树脂，货号：R010670，上海易恩化学技术有限公司。
二甲基二硫代氨基甲酸钠，货号：R051044，上海易恩化学技术有限公司。
棕榈蜡，货号：A18786，北京沃凯生物科技有限公司。
氧化铁红，型号：S101，粒径：325目，河北泽旭建材科技发展有限公司。
实施例1
一种隔热彩铝板的加工工艺，包括以下步骤：
(1)铝板涂装前处理：将铝板按浴比1g：20mL置于65℃的水中浸泡4min后；再在65℃下，将经水处理过的铝板按浴比1g：20mL浸入5wt％的碳酸氢钠丙酮溶液中处理3min；最后，用25℃的水冲洗3次，烘干，得到洁净铝板材；
(2)辊涂：采用喷涂法对步骤(1)中的洁净铝板材进行隔热涂料喷涂；
(3)固化：将涂覆在铝板材表面的隔热涂料经78℃固化，冷却至室温，得彩铝板；
(4)包装入库：最后，将彩铝板收卷，经裁剪、检查、包装后入库。
在所述步骤(2)中，所述彩铝板喷涂隔热涂料层厚度为0.12mm。
在所述步骤(4)中，收卷是通过在冷却状态，将带有张力的情况下卷取辊涂后的彩铝板，利用收卷机的卷筒进行卷起。
在所述步骤(2)中，所述隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
按质量份计，将5份乙二醇、3份聚二甲基硅氧烷、10份水混合、35份水性聚氨酯、15份丙烯酸树脂、3份二甲基二硫代氨基甲酸钠、5份棕榈蜡、2份颜料，继续以6000r/min转速均质20min，得到所述隔热涂料。
所述颜料为氧化铁红。
实施例2
一种隔热彩铝板的加工工艺，包括以下步骤：
(1)铝板涂装前处理：将铝板按浴比1g：20mL置于65℃的水中浸泡4min后；再在65℃下，将经水处理过的铝板按浴比1g：20mL浸入5wt％的碳酸氢钠丙酮溶液中3min；最后，用25℃的水冲洗3次，烘干，得到洁净铝板材；
(2)辊涂：采用喷涂法对步骤(1)中的洁净铝板材进行隔热涂料喷涂；
(3)固化：将涂覆在铝板材表面的隔热涂料经78℃固化，冷却至室温，得彩铝板；
(4)包装入库：最后，将彩铝板收卷，经裁剪、检查、包装后入库。
在所述步骤(2)中，所述彩铝板喷涂隔热涂料层厚度为0.12mm。
在所述步骤(4)中，收卷是通过在冷却状态，将带有张力的情况下卷取辊涂后的彩铝板，利用收卷机的卷筒进行卷起。
在所述步骤(2)中，所述隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1按质量份计，将2份正硅酸四乙酯、20份无水乙醇、14份水混合，以280r/min转速搅拌15min，得到混合液；然后用2mol/L的醋酸水溶液调节混合液的pH值为2.6，再置于40℃下、以280r/min转速搅拌反应2h后，40℃恒温静置10h，得到水解液；再用0.02mol/L的氨水调节pH值为7.0，以280r/min转速搅拌反应20min后，冷却至室温，得到SiO2湿凝胶；
S2按质量份计，将10份正硅酸四乙酯、10份无水乙醇混合均匀后，加入步骤S1制得的SiO2湿凝胶中老化24h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅰ，将沉淀Ⅰ按浴比1g：20mL加入正己烷中混合均匀，加热至60℃反应2h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅱ，再按浴比1g：20mL将沉淀Ⅱ置于10wt％甲基三乙氧基硅烷的正己烷溶液中，于40℃下反应24h，过滤，用正己烷溶液清洗凝胶表面3次，分别置于60℃、80℃、100℃、120℃下各干燥8h，最后，置于800℃下煅烧30min，得到SiO2气凝胶；
S3按质量份计，将5份乙二醇、3份聚二甲基硅氧烷、20份SiO2气凝胶、10份水混合，利用均质分散机以6000r/min转速均质10min，得到SiO2气凝胶混合液，加入35份水性聚氨酯、15份丙烯酸树脂、3份二甲基二硫代氨基甲酸钠、5份棕榈蜡、2份颜料，继续以6000r/min转速均质20min，得到所述隔热涂料。
所述颜料为氧化铁红。
实施例3
一种隔热彩铝板的加工工艺，包括以下步骤：
(1)铝板涂装前处理：将铝板按浴比1g：20mL置于65℃的水中浸泡4min后；再在65℃下，将经水处理过的铝板按浴比1g：20mL浸入5wt％的碳酸氢钠丙酮溶液中3min；最后，用25℃的水冲洗3次，烘干，得到洁净铝板材；
(2)辊涂：采用喷涂法对步骤(1)中的洁净铝板材进行隔热涂料喷涂；
(3)固化：将涂覆在铝板材表面的隔热涂料经78℃固化，冷却至室温，得彩铝板；
(4)包装入库：最后，将彩铝板收卷，经裁剪、检查、包装后入库。
在所述步骤(2)中，所述彩铝板喷涂隔热涂料层厚度为0.12mm。
在所述步骤(4)中，收卷是通过在冷却状态，将带有张力的情况下卷取辊涂后的彩铝板，利用收卷机的卷筒进行卷起。
在所述步骤(2)中，所述隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1按质量份计，将2份正硅酸四乙酯、20份无水乙醇、14份水混合，以280r/min转速搅拌15min，得到混合液；然后用2mol/L的醋酸水溶液调节混合液的pH值为2.6，再置于40℃下、以280r/min转速搅拌反应2h后，40℃恒温静置10h，得到水解液；然后向水解液中加入0.7份修饰剂，并用0.02mol/L的氨水调节pH值为7.0，以280r/min转速搅拌反应20min后，冷却至室温，得到SiO2湿凝胶；
S2按质量份计，将10份正硅酸四乙酯、10份无水乙醇混合均匀后，加入步骤S1制得的SiO2湿凝胶中老化24h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅰ，将沉淀Ⅰ按浴比1g：20mL加入正己烷中混合均匀，加热至60℃反应2h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅱ，再按浴比1g：20mL将沉淀Ⅱ置于10wt％甲基三乙氧基硅烷的正己烷溶液中，于40℃下反应24h，过滤，用正己烷溶液清洗凝胶表面3次，分别置于60℃、80℃、100℃、120℃下各干燥8h，得到SiO2气凝胶；
S3在氮气氛围下，将步骤S2制得的SiO2气凝胶置于800℃下碳化30min，得到碳黑掺杂的SiO2气凝胶；
S4按质量份计，将5份乙二醇、3份聚二甲基硅氧烷、20份碳黑掺杂的SiO2气凝胶、10份水混合，利用均质分散机以6000r/min转速均质10min，得到碳黑掺杂的SiO2气凝胶混合液，加入35份水性聚氨酯、15份丙烯酸树脂、3份二甲基二硫代氨基甲酸钠、5份棕榈蜡、2份颜料，继续以6000r/min转速均质20min，得到所述隔热涂料。
所述修饰剂由N,N-二甲基乙酰胺、三聚氰胺按质量比2：5混合而成。
所述颜料为氧化铁红。
实施例4
一种隔热彩铝板的加工工艺，包括以下步骤：
(1)铝板涂装前处理：将铝板按浴比1g：20mL置于65℃的水中浸泡4min后；再在65℃下，将经水处理过的铝板按浴比1g：20mL浸入5wt％的碳酸氢钠丙酮溶液中3min；最后，用25℃的水冲洗3次，烘干，得到洁净铝板材；
(2)辊涂：采用喷涂法对步骤(1)中的洁净铝板材进行隔热涂料喷涂；
(3)固化：将涂覆在铝板材表面的隔热涂料经78℃固化，冷却至室温，得彩铝板；
(4)包装入库：最后，将彩铝板收卷，经裁剪、检查、包装后入库。
在所述步骤(2)中，所述彩铝板喷涂隔热涂料层厚度为0.12mm。
在所述步骤(4)中，收卷是通过在冷却状态，将带有张力的情况下卷取辊涂后的彩铝板，利用收卷机的卷筒进行卷起。
在所述步骤(2)中，所述隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1按质量份计，将2份正硅酸四乙酯、20份无水乙醇、14份水混合，以280r/min转速搅拌15min，得到混合液；然后用2mol/L的醋酸水溶液调节混合液的pH值为2.6，再置于40℃下、以280r/min转速搅拌反应2h后，40℃恒温静置10h，得到水解液；然后向水解液中加入0.7份修饰剂，并用0.02mol/L的氨水调节pH值为7.0，以280r/min转速搅拌反应20min后，冷却至室温，得到SiO2湿凝胶；
S2按质量份计，将10份正硅酸四乙酯、10份无水乙醇混合均匀后，加入步骤S1制得的SiO2湿凝胶中老化24h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅰ，将沉淀Ⅰ按浴比1g：20mL加入正己烷中混合均匀，加热至60℃反应2h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅱ，再按浴比1g：20mL将沉淀Ⅱ置于10wt％甲基三乙氧基硅烷的正己烷溶液中，于40℃下反应24h，过滤，用正己烷溶液清洗凝胶表面3次，分别置于60℃、80℃、100℃、120℃下各干燥8h，得到SiO2气凝胶；
S3在氮气氛围下，将步骤S2制得的SiO2气凝胶置于800℃下碳化30min，得到碳黑掺杂的SiO2气凝胶；
S4按质量份计，将5份乙二醇、3份聚二甲基硅氧烷、20份碳黑掺杂的SiO2气凝胶、10份水混合，利用均质分散机以6000r/min转速均质10min，得到碳黑掺杂的SiO2气凝胶混合液，加入35份水性聚氨酯、15份丙烯酸树脂、3份二甲基二硫代氨基甲酸钠、5份棕榈蜡、2份颜料，继续以6000r/min转速均质20min，得到所述隔热涂料。
所述修饰剂为N,N-二甲基乙酰胺。
所述颜料为氧化铁红。
实施例5
一种隔热彩铝板的加工工艺，包括以下步骤：
(1)铝板涂装前处理：将铝板按浴比1g：20mL置于65℃的水中浸泡4min后；再在65℃下，将经水处理过的铝板按浴比1g：20mL浸入5wt％的碳酸氢钠丙酮溶液中3min；最后，用25℃的水冲洗3次，烘干，得到洁净铝板材；
(2)辊涂：采用喷涂法对步骤(1)中的洁净铝板材进行隔热涂料喷涂；
(3)固化：将涂覆在铝板材表面的隔热涂料经78℃固化，冷却至室温，得彩铝板；
(4)包装入库：最后，将彩铝板收卷，经裁剪、检查、包装后入库。
在所述步骤(2)中，所述彩铝板喷涂隔热涂料层厚度为0.12mm。
在所述步骤(4)中，收卷是通过在冷却状态，将带有张力的情况下卷取辊涂后的彩铝板，利用收卷机的卷筒进行卷起。
在所述步骤(2)中，所述隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1按质量份计，将2份正硅酸四乙酯、20份无水乙醇、14份水混合，以280r/min转速搅拌15min，得到混合液；然后用2mol/L的醋酸水溶液调节混合液的pH值为2.6，再置于40℃下、以280r/min转速搅拌反应2h后，40℃恒温静置10h，得到水解液；然后向水解液中加入0.7份修饰剂，并用0.02mol/L的氨水调节pH值为7.0，以280r/min转速搅拌反应20min后，冷却至室温，得到SiO2湿凝胶；
S2按质量份计，将10份正硅酸四乙酯、10份无水乙醇混合均匀后，加入步骤S1制得的SiO2湿凝胶中老化24h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅰ，将沉淀Ⅰ按浴比1g：20mL加入正己烷中混合均匀，加热至60℃反应2h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅱ，再按浴比1g：20mL将沉淀Ⅱ置于10wt％甲基三乙氧基硅烷的正己烷溶液中，于40℃下反应24h，过滤，用正己烷溶液清洗凝胶表面3次，分别置于60℃、80℃、100℃、120℃下各干燥8h，得到SiO2气凝胶；
S3在氮气氛围下，将步骤S2制得的SiO2气凝胶置于800℃下碳化30min，得到碳黑掺杂的SiO2气凝胶；
S4按质量份计，将5份乙二醇、3份聚二甲基硅氧烷、20份碳黑掺杂的SiO2气凝胶、10份水混合，利用均质分散机以6000r/min转速均质10min，得到碳黑掺杂的SiO2气凝胶混合液，加入35份水性聚氨酯、15份丙烯酸树脂、3份二甲基二硫代氨基甲酸钠、5份棕榈蜡、2份颜料，继续以6000r/min转速均质20min，得到所述隔热涂料。
所述修饰剂为三聚氰胺。
所述颜料为氧化铁红。
测试例1
传热系数测定
参照GB/T 34482-2017《建筑用铝合金隔热型材传热系数测定方法》标准对本发明制得的隔热彩铝板的传热系数作测定。
热箱：热箱外壁传热系数为0.032W/(m·K)，厚度为260mm；绝热板传热系数为0.032W/(m·K)，厚度为60mm；试件框传热系数为0.026W/(m·K)，厚度为320mm；热室温度为20℃，冷室温度为-20℃。
试样为实施例1-5制得的隔热彩铝板，尺寸为50cm*50cm。
测试结果见表1.
表1：隔热彩铝板传热系数测定结果
传热系数W/(m·K)
实施例1 7.3
实施例2 6.2
实施例3 5.4
实施例4 5.7
实施例5 5.8
由表1可以看出，实施例3隔热彩铝板具有最低的传热系数，这是由于，本发明制得的隔热彩铝板，其涂层中含有本发明制得的碳黑掺杂的SiO2气凝胶。气体传热主要是通过气体分子在高温区与低温区的碰撞逐步进行的能量传递过程SiO2气凝胶的隔热主要是由于其孔径大小均小于空气分子的平均自由程(70nm)，气体分子被限制在孔隙内，分子间相互作用力以与孔壁碰撞的几率为主，极大的限制了气体的热导率，即SiO2气凝胶能够极大的限制对流传热。但是，SiO2气凝胶对于红外辐射阻隔作用很小，在辐射热传递中，物体通过电磁波传递能量，随着温度的升高，辐射换热迅速增加，而用作建筑材料的彩铝板，其隔热性能受到阳光热辐射的影响很大，因此，有必要对SiO2气凝胶进行红外辐射改性。常用炭黑、TiO2等做红外遮光剂，将会吸收、反射和散射红外辐射，从而实现超低热导率。但是，将红外遮蔽剂和SiO2气凝胶分开添加，红外遮蔽剂无法及时清除SiO2气凝胶内部热辐射，且易造成分散不均匀，甚至两种材料互相影响，反而降低其隔热性能。因此，本发明在制备SiO2气凝胶的时候，将三聚氰胺和SiO2气凝胶前驱体混溶，以醋酸增强三聚氰胺的溶解性，使其凝胶的过程中，能将三聚氰胺分子包裹在SiO2气凝胶的孔隙里，随着后续处理中醋酸分子的流失，三聚氰胺析出并附着在SiO2气凝胶的孔隙里，经高温碳化，在SiO2气凝胶孔隙里形成碳黑层，不仅能够缩小SiO2气凝胶的孔径，增强其对对流传热的限制，形成的碳黑同时具有红外遮蔽剂的作用，降低了其辐射热的传递，大大增强了其隔热能力。进一步的，由于正硅酸四乙酯直接水解缩聚得到的凝胶网络结构一般不会太均匀，造成其内部孔道粗细不一，导致细孔道的附加压力大于粗孔道，加上水分子的强的表面张力形成的毛细作用，会造成凝胶在干燥过程中细孔道坍缩形成大孔道或者堵塞，影响其隔热性能。因此，本发明采用N,N-二甲基乙酰胺作为补强剂，由于其较低的蒸气压，能够降低水分子的毛细作用，并且与三聚氰胺协同，能够控制正硅酸四乙酯聚合过程，使得其形成的凝胶孔径分布更均匀。因此，实施例3制得的隔热彩铝板具有最低的传热系。
实施例2制得的隔热彩铝板的传热系数低于实施例3，这是由于其涂层中只含有SiO2气凝胶，SiO2气凝胶对于红外辐射阻隔作用很小，没有采用修饰剂对其进行修饰，得到的凝胶网络结构一般不会太均匀，造成其内部孔道粗细不一，导致细孔道的附加压力大于粗孔道，加上水分子的强的表面张力形成的毛细作用，会造成凝胶在干燥过程中细孔道坍缩形成大孔道或者堵塞，影响其隔热性能。实施例4和实施例5制得的隔热彩铝板的传热系数低于实施例3，这是由于其只单一的采用了一种修饰剂-三聚氰胺、N,N-二甲基乙酰胺。
测试例2
采用美国Micromeritics公司型号为TriStarⅡ3020比表面积及孔隙率分析仪，吸附介质为N2，样品预处理温度800℃，测试温度77K，采集吸脱附曲线数据，并利用Brunauer-Emmett-Teller(BET)原理，求得实施例2、实施例4制得的SiO2气凝胶和实施例3、实施例5制得的碳黑掺杂的SiO2气凝胶的比表面积。
表2：比表面积
比表面积(m<sup>2</sup>/g)
实施例2 646.3
实施例3 892.8
实施例4 825.1
实施例5 831.7
由表2可以看出，实施例3采用三聚氰胺和N,N-二甲基乙酰胺共同作为修饰剂，N,N-二甲基乙酰胺作为补强剂，由于其较低的蒸气压，能够降低水分子的毛细作用，并且与三聚氰胺协同，能够控制正硅酸四乙酯聚合过程，使得其形成的凝胶孔径分布更均匀，降低了凝胶在干燥过程中细孔道坍缩形成大孔道或者堵塞的几率，从而显示出较大的比表面积。且三聚氰胺析出并附着在SiO2气凝胶的孔隙里，经高温碳化，在SiO2气凝胶孔隙里形成碳黑层，碳黑具有更大的比表面积，从而进一步增大了实施例3制得的碳黑掺杂的SiO2气凝胶。而实施例2制得的SiO2气凝胶其比表面积远小于实施例3，这是由于其没有采用三聚氰胺和N,N-二甲基乙酰胺作为修饰剂，孔道内部不含有比表面积更大的碳黑，其孔径分布不均匀，易坍塌成大孔，大孔数量增加，比表面积变小。实施例4只采用N,N-二甲基乙酰胺作为修饰剂，得到的气凝胶孔径分布均匀，且孔径较小，但是其孔内不含有比表面积更大的碳黑。实施例5只采用单一的三聚氰胺作为修饰剂，其比表面积小于实施例3，这是由于，其细孔道坍缩形成大孔道或者孔道堵塞，即减少了碳黑的暴露面积，也减小气凝胶的暴露面积。由于比表面积对应于制得的SiO2气凝胶和碳黑掺杂的SiO2气凝胶的小孔数量和碳黑掺杂量，而小孔数量和碳黑掺杂量和碳黑掺杂的SiO2气凝胶的隔热性能成正比。因此，测试例2也证明了本发明制得的碳黑掺杂的SiO2气凝胶优异的隔热性能。

Claims (10)

1.一种隔热彩铝板的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：铝板涂装前处理、辊涂、固化、包装入库，得到所述隔热彩铝板。
2.如权利要求1所述隔热彩铝板的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铝板涂装前处理：对铝板材进行脱脂处理，然后再对脱脂处理后的铝板材表面进行清洗与烘干处理，得到洁净铝板材；
(2)辊涂：采用喷涂法对步骤(1)中的洁净铝板材进行隔热涂料喷涂；
(3)固化：将涂覆在铝板材表面的隔热涂料经75-80℃固化，冷却至室温，得彩铝板；
(4)包装入库：最后，将彩铝板收卷，经裁剪、检查、包装后入库。
3.如权利要求2所述隔热彩铝板的加工工艺，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述脱脂处理是先去除铝板材表面的氧化皮、油污，之后经化成处理在铝板材表面形成一层稳定的无定型氧化物转化膜，最后再对铝板材表面进行清洗与烘干处理。
4.如权利要求2所述隔热彩铝板的加工工艺，其特征在于，在所述步骤(2)中，所述彩铝板喷涂隔热涂料层厚度为0.1-0.15mm。
5.如权利要求2所述隔热彩铝板的加工工艺，其特征在于，在所述步骤(4)中，收卷是通过在冷却状态，将带有张力的情况下卷取辊涂后的彩铝板，利用收卷机的卷筒进行卷起。
6.如权利要求2所述隔热彩铝板的加工工艺，其特征在于，在所述步骤(2)中，所述隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：按质量份计，将15-25份碳黑掺杂的SiO2气凝胶、3-6份乙二醇、1-4份聚二甲基硅氧烷、1-15份水混合，利用均质分散机以4000-8000r/min转速均质5-15min，得到碳黑掺杂的SiO2气凝胶混合液，加入30-40份水性聚氨酯、10-20份丙烯酸树脂、1-5份二甲基二硫代氨基甲酸钠、1-5份棕榈蜡、1-3份颜料，继续以4000-8000r/min转速均质15-25min，得到所述隔热涂料。
7.如权利要求6所述隔热彩铝板的加工工艺，其特征在于，所述颜料为钛白、铬黄、氧化铁红、立德粉中的一种或两种以上混合物。
8.如权利要求6所述隔热彩铝板的加工工艺，其特征在于，所述碳黑掺杂的SiO2气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
S1按质量份计，将1-3份正硅酸四乙酯、15-25份无水乙醇、10-15份水混合，以200-300r/min转速搅拌10-20min，得到混合液；然后用1.5-3mol/L的醋酸水溶液调节混合液的pH值为2.0-3.0，再置于35-45℃下以200-300r/min转速搅拌反应1.5-3h后，35-45℃恒温静置8-14h，得到水解液；然后向水解液中加入0.4-0.8份修饰剂，并用0.01-0.03mol/L的氨水调节pH值为6.5-7.5，以200-300r/min转速搅拌反应15-30min后，冷却至室温，得到SiO2湿凝胶；
S2按质量份计，将5-15份正硅酸四乙酯、5-15份无水乙醇混合均匀后，加入步骤S1制得的SiO2湿凝胶中老化20-30h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅰ，将沉淀Ⅰ按浴比1g：(18-24)mL加入正己烷中混合均匀，加热至55-65℃反应1.5-3h，过滤取沉淀，得到沉淀Ⅱ，再按浴比1g：(18-24)mL将沉淀Ⅱ置于8-12wt％甲基三乙氧基硅烷的正己烷溶液中，于35-45℃下反应18-32h，过滤，用正己烷溶液清洗凝胶表面3-4次，分别置于50-70℃、70-90℃、90-110℃、110-130℃下各干燥6-10h，得到SiO2气凝胶；
S3在氮气氛围下，将步骤S2制得的SiO2气凝胶置于600-900℃下碳化20-40min，得到碳黑掺杂的SiO2气凝胶。
9.如权利要求8所述隔热彩铝板的加工工艺，其特征在于，所述修饰剂为N,N-二甲基乙酰胺、三聚氰胺中一种或两种的混合物。
10.一种隔热彩铝板，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述隔热彩铝板的加工工艺制备而成。
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