CN115304964B - 一种水性涂料组合物的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水性涂料组合物的应用，通过抽真空法，将水性涂料填充到铝合金表面的纳米‑微米孔道内，其中微米孔道内的纳米孔道能够极高的提高涂层与基材的结合力，进而获得高稳定，不易剥离的水性涂料复合材料，对于高结合力涂层材料的制备意义重大。

Description

一种水性涂料组合物的应用
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体为水性丙烯酸水性涂料。
背景技术
随着经济的发展和社会的进步，人们对环境、能源等问题越来越重视，世界涂料的发展方向和产品结构都发生了明显变化，涂料的发展朝着省资源、省能源、无污染方向发展，相继出现了水性涂料、粉末涂料等，这种所谓“节约型”涂料的特点是有机溶剂少或基本上无溶剂。
涂料是一种流动状态或粉末状态的物质，能涂覆在被覆物件表面并能通过干燥固化形成牢固附着的均匀、连续薄膜的材料。由于过去的涂料几乎离不开植物油，故长期把涂料称为油漆。涂料一般不单独作为工程材料使用，而总是涂覆在某一物件表面起保护、装饰作用或赋予材料某种特殊功能。按涂料的形态不同可分为水性涂料、溶剂型涂料、粉末涂料等。与溶剂性涂料相比，水性涂料的最大优点是大大降低了有机溶剂的用量或基本上消除了有机溶剂的存在，符合环保要求，而且水性涂料生产施工安全，不可燃、无(或降低)毒性、无(或降低)异味，在目前涂料工业中正得到越来越广泛的应用，水性涂料正是其中之一，许多传统上长期被溶剂性涂料占领的市场正逐渐被开发出的新型水性纳米涂料所取代。
发明内容
本发明提供了一种水性涂料组合物的应用，通过抽真空法，将水性涂料填充到铝合金表面的纳米-微米孔道内，其中微米孔道内的纳米孔道能够极高的提高涂层与基材的结合力，进而获得高稳定，不易剥离的水性涂料复合材料，对于高结合力涂层材料的制备意义重大，具体而言：
一种水性涂料组合物的应用，包括如下步骤：
（1）对铝合金进行表面处理；
（2）制备水性丙烯酸涂料，并将其刷涂或喷涂于步骤（1）处理获得的铝合金表面，然后置于真空箱中，常温抽真空至0-10Pa，静置5min取出，使之形成厚度20-30μm的一次涂层，晾干并充分固化；
（3）在一次涂层表面继续刷涂或者喷涂水性丙烯酸涂料，使之形成厚度100-150μm的涂层；
所述水性丙烯酸涂料的制备过程如下：
（1’）将适量的苯丙乳液和纯丙浮液混合乳液组成的成膜剂中添加成膜助剂A醇酯-12，常温混合搅拌30min，获得A液；
（2’）将OROTAN 1618分散剂加入去离子水中，然后加入成膜助剂B丙二醇，30-35℃混合搅拌10min，然后加入滑石粉和硫酸钙填充剂，和钛白粉颜料，常温混合搅拌30min获得B液；
（3’）将A液和B液混合，继续搅拌1h；
（4’）然后加入烷基酚聚氧乙烯醚表面活性剂、道宁康7610消泡剂、迪高410流平剂、德谦202聚氨酯增稠剂，继续搅拌2h，获得水性丙烯酸涂料。
其中所述水性丙烯酸涂料由以下质量份的原料组成：
成膜剂：苯丙乳液和纯丙浮液 25-50份；
分散剂：OROTAN 1618 0.1-0.8份；
成膜助剂A：醇酯-12 0.1-0.5份；
成膜助剂B：丙二醇 0.1-0.5份；
填充剂：滑石粉和硫酸钙填充剂 8-10份；
颜料：钛白粉 5-10份；
表面活性剂：烷基酚聚氧乙烯醚 0.2-0.6份；
消泡剂：道宁康7610 0.1-0.5份；
流平剂：迪高410 0.1-0.5份；
增稠剂：德谦202聚氨酯 0.1-0.5份；
去离子水：10-25份。
在某些实施例中，所述铝合金进行表面处理过程如下：
(a)铝合金表面抛光处理：所述铝合金预先进过机械打磨，然后进行电化学抛光，机械打磨为使用200、400、800、1200#砂纸依次打磨，使用去离子水冲洗干净；所述电化学抛光为以经过机械打磨的铝合金为电极，置于电化学抛光液中直流电电化学抛光处理，抛光液为20vol.%高氯酸乙醇溶液,抛光电压为30V，抛光时间为2.5min,抛光温度为5℃；
(b)制备聚苯乙烯微球悬浮液，并单层涂覆；
将10g苯乙烯、1.5g丙烯酸羟乙酯、65mg过硫酸钾、0.03g偶氮二异丁腈、100ml蒸馏水加入反应其中，在通氮气的氛围下用 200 rpm 的转速搅拌两小时，使其充分溶解，然后放置在磁力搅拌仪上用 70℃、100 rpm 的转速下搅拌 24 小时，获得羟基化乳白色的聚苯乙烯小球，取出后离心去除溶液，使用无水乙醇进行多次的离心清洗，用体积比为9：1的乙醇水溶液分散，得到聚苯乙烯微球乳液；
用胶头滴管吸取 10 微升的聚苯乙烯微球乳液滴加在装满去离子水的容器中，然后缓慢滴加 1 ml 5 wt% TW-80的水溶液,将经过表面抛光处理的铝合金斜插入水中，移动到聚苯乙烯微球层下，缓慢提起;
(c)干燥加固处理：将步骤（b）获得的铝合金材料置于真空干燥炉中，于45-50℃干燥处理20min，然后5℃/min升温至95-100℃，热处理至溶剂完全除去；
(d)中性溶液阳极氧化处理：所述中性溶液为0.5M柠檬酸和0.05M柠檬酸钠混合溶液， 使用氢氧化钠调节pH=6.8-7，阳极氧化电压为25V，温度15-20℃,时间为40-50min，然后去离子水清洗；
(e)溶解聚苯乙烯小球: 将经过步骤（d）处理的铝合金浸入二氯甲烷或甲苯有机溶液中，常温浸泡7-9min,取出后50-60℃真空干燥；
(f)二次阳极氧化：将步骤（e）处理获得的铝合金置于二次阳极氧化电解液中，电解液为0.5M的H2SO4和0.25M的草酸水溶液，电解时间为10-15min,电解电压为15V，电解温度为0.2℃，然后去离子水清洗，惰性气氛烘干。
在某些实施例中，所述聚苯乙烯微球悬浮液中聚苯乙烯小球的质量浓度为20g/L。
在某些实施例中，所述聚苯乙烯小球的尺寸为10-12微米。
在某些实施例中，所述铝合金的质量组成如下：Si0.6%、Fe0.7%、Cu0.05-0.2%、Mn1.0-1.5%、Zn0.1%、铝﹥97wt.%,余量Mg、Cr和Ti杂质。
首先，关于铝合金的表面处理，本发明的电解抛光过程为：(a)铝合金表面抛光处理：所述铝合金预先进过机械打磨，然后进行电化学抛光，机械打磨为使用200、400、800、1200#砂纸依次打磨，使用去离子水冲洗干净；所述电化学抛光为以经过机械打磨的铝合金为电极，置于电化学抛光液中直流电电化学抛光处理，抛光液为20vol.%高氯酸乙醇溶液,抛光电压为30V，抛光时间为2.5min,抛光温度为5℃。
其过程为先机械抛光后电化学抛光，一般而言，表面预处理包括机械处理和化学预处理。机械处理分砂轮研磨、机械抛光、喷砂喷丸、其他抛光。化学预处理分酸性脱脂、碱性脱脂、乳液脱脂、溶剂脱脂、电解脱脂、超声波脱脂、电解抛光、化学抛光等，本发明线进行机械打磨后进行电化学抛光，机械处理的目的是降低基体表面粗糙度，获得平整、光滑的表面，去除表面毛刺、划伤等缺陷。电解抛光把要抛光的工件放入导电的特制溶液（电解液）中，将工件接通电源的正极（阳极），把电源的负极（阴极）接在不溶性的导电材料上，通过电流，在一定条件下可使工件表层溶解，使表面不平处平滑。电解抛光的目的是在金属溶掉最少及工件（阳极）表面溶解最均匀的条件下，尽可能得到光滑的表面。机械加工之后，工件具有凹凸不平的表面，由于加工表面粗糙度不同，凹凸不平程度的大小也不同，电解抛光可以保证使高度不超过１～２μｍ的凹凸不平处平滑，最终能够获得较为平整的金属表面，并保证后续PS微球与基体表面具有良好的附着力，更为PS微球的单纯吸附提供平整场所，应当注意的是，经过表面处理的铝合金后续阳极氧化获得的阳极氧化膜也较为平整，孔道阵列均匀，氧化膜与铝基材的结合力强。
接下来是制备聚苯乙烯微球悬浮液，并单层涂覆，具体过程如下：
将10g苯乙烯、1.5g丙烯酸羟乙酯、65mg过硫酸钾、0.03g偶氮二异丁腈、100ml蒸馏水加入反应其中，在通氮气的氛围下用 200 rpm 的转速搅拌两小时，使其充分溶解，然后放置在磁力搅拌仪上用 70℃、100 rpm 的转速下搅拌 24 小时，获得羟基化乳白色的聚苯乙烯小球，取出后离心去除溶液，使用无水乙醇进行多次的离心清洗，用体积比为9：1的乙醇水溶液分散，得到聚苯乙烯微球乳液；用胶头滴管吸取 10 微升的聚苯乙烯微球乳液滴加在装满去离子水的容器中，然后缓慢滴加 1 ml 5 wt% TW-80的水溶液,将经过表面抛光处理的铝合金斜插入水中，移动到聚苯乙烯微球层下，缓慢提起。
这里必须注意的是100ml蒸馏水的滴加方式为针管重力滴加，滴加时间控制在40min左右。
经过电化学抛光处理的铝合金表面光滑，存在部分的吸附基团，如羟基（来至于钝化膜），或者羧基，为了提高后续PS微球的吸附，需要对PS微球进行功能化处理，如果不进行功能化处理，PS微球与铝合金的结合力极弱，而导致PS微球再次进入溶液中，而无法实现后续的模板作用，因此本发明采用两种手段来提高PS微球在金属表面的吸附力，第一种手段为功能化PS微球，第二种手段为加热固化，具体而言，本发明利用无皂乳液聚合,两稀酸轻乙酷作为辅助单体与苯乙稀共聚得到轻基功能化的聚苯乙稀复合微球，通过羟基化处理的PS微球在铝合金表面的覆盖率远远高于未功能化PS微球在铝合金表面的覆盖率，其主要原因是铝合金表面相对亲水，PS微球是典型的疏水材料，为了提高PS微球的亲水性，在其表面引入羟基功能团，能够实现有效的微球和金属的吸附，此外，为了更好的提高单层负载效果，功能化的PS微球使用乙醇的水溶液进行分散，乙醇的加入可以降低吸附表面的表面张力。
第二种手段的具体过程为：将步骤（b）获得的铝合金材料置于真空干燥炉中，于45-50℃干燥处理20min，然后5℃/min升温至95-100℃，热处理至溶剂完全除去。
聚苯乙烯颗粒自组装成大单层面积后，进行烘烤将颗粒固定在铝或3003合金表面。 没有暖气在阳极氧化过程中观察到球体的分离，可能是由于与氧化物形成相关的压应力。 超然表现在大电压波动和球体覆盖范围的减少。 进行了烘烤处理高于聚苯乙烯的玻璃化转变温度 (Tg)，约为 93 oC。
功能化的PS微球通过自组装方式吸附于金属表面，通过热处理，将PS微球固定在金属表面，如果不进行热处理，在后续阳极氧化处理过程中会发生PS微球与金属基材分离现象，主要是由于氧化膜的形成而产生的压应力会将推力释放于PS微球上而造成PS球的脱落，最终导致PS微球在阳极氧化过程中在金属基材表面的覆盖率显著降低，如果PS微球在金属表面的覆盖率降低，金属导电面积发生不断改变，这会导致后续铝材表面的电压发生明显的波动，直接影响阳极氧化处理。本发明羟基化制备的PS微球的玻璃化温度大约为92-93℃，本发明的热处理温度为95-100℃，在该温度下，聚苯乙烯球体等体积缩小，足以将其固定到金属基材表面，而不会发生任何迁移或者剥离。因此本发明通过热处理来加固PS微球在金属表面的吸附力，进而促使一次阳极氧化的稳定进行，热处理的PS微球在基材表面形貌如附图2和附图3所示，可以看出，PS微球的尺寸发生缩小，且底部有明显陷入基材表面的情况。
接下来进行一次阳极氧化处理：中性溶液阳极氧化处理：所述中性溶液为0.5M柠檬酸和0.05M柠檬酸钠混合溶液， 使用氢氧化钠调节pH=6.8-7，阳极氧化电压为25V，温度15-20℃,时间为40-50min，然后去离子水清洗，通常而言，阳极氧化是一个溶解和生成的平衡过程，本发明使用酸偏中性阳极氧化液作为电解液，促使氧化铝的形成，即促使了阳极氧化的屏蔽层形成，抑制阳极氧化的多孔层形成，屏蔽层相比于多孔层的耐腐蚀更强，利于二次阳极氧化；相比而言二次阳极氧化：将步骤（e）处理获得的铝合金置于二次阳极氧化电解液中，电解液为0.5M的H2SO4和0.25M的草酸水溶液，电解时间为10-15min,电解电压为15V，电解温度为0.2℃，然后去离子水清洗，惰性气氛烘干。可以明确的看出，二次阳极氧化的电解液明显的酸性，促使对氧化铝的溶解，且由于二次阳极氧化的电压为15V，是明显低于一次阳极氧化电压的，二次阳极氧化这样就不会对一次阳极氧化的氧化膜发生明显的影响，进而在PS球底部发生腐蚀，形成分支的孔道。
非常明显的，如果希望在PS球底部进行二次阳极氧化，那么需要将PS球有效的去除，这个去除过程不应损伤基材或者阳极氧化纳米孔道，因此本发明使用有机溶剂进行有机溶解将，经过步骤（d）处理的铝合金浸入二氯甲烷或甲苯有机溶液中，常温浸泡7-9min,取出后50-60℃真空干燥，去除效果如附图4所示。
上述制备过程示意图如附图1所示，通过上述处理过程获得的涂层材料由下至上依次为铝合金、一次阳极氧化膜，所述一次阳极氧化膜包括有纳米孔道和微米孔道，微米孔道的底部为二次阳极氧化纳米孔道，所述微孔孔道为后续的涂料涂覆提供了优良的附着表面，需要将制备获得的丙烯酸涂料聚合物粘附于一次阳极氧化膜纳米孔道、微米孔道和二次阳极氧化纳米孔道中。
为了制备获得所需的丙烯酸涂料，制备过程如下：
（1）将适量的苯丙乳液和纯丙浮液混合乳液组成的成膜剂中添加成膜助剂A醇酯-12，常温混合搅拌30min，获得A液；
（2）将OROTAN 1618分散剂加入去离子水中，然后加入成膜助剂B丙二醇，30-35℃混合搅拌10min，然后加入滑石粉和硫酸钙填充剂，和钛白粉颜料，常温混合搅拌30min获得B液；
（3）将A液和B液混合，继续搅拌1h；
（4）然后加入烷基酚聚氧乙烯醚表面活性剂、道宁康7610消泡剂、迪高410流平剂、德谦202聚氨酯增稠剂，继续搅拌2h；
（5）静置后，涂覆与表面处理后的铝合金表面。
其中所述丙烯酸涂料由以下质量份的原料组成：
成膜剂：苯丙乳液和纯丙浮液 25-50份；
分散剂：OROTAN 1618 0.1-0.8份；
成膜助剂A：醇酯-12 0.1-0.5份；
成膜助剂B：丙二醇 0.1-0.5份；
填充剂：滑石粉和硫酸钙填充剂 8-10份；
颜料：钛白粉 5-10份；
表面活性剂：烷基酚聚氧乙烯醚 0.2-0.6份；
消泡剂：道宁康7610 0.1-0.5份；
流平剂：迪高410 0.1-0.5份；
增稠剂：德谦202聚氨酯 0.1-0.5份；
去离子水：10-25份；
为了将所述涂料充分的引入微米和纳米的孔道，并有效的克服其中的毛细光效应，使用如下方法进行涂覆：制备水性丙烯酸涂料，并将其刷涂或喷涂于步骤（1）处理获得的铝合金表面，然后置于真空箱中，常温抽真空至0-10Pa，静置5min取出，使之形成厚度20-30μm的一次涂层，晾干并充分固化；在一次涂层表面继续刷涂或者喷涂水性丙烯酸涂料，使之形成厚度100-150μm的涂层。
下面详细介绍涂料各个组分的作用：
（1）成膜物质：成膜物质又称基料，是使涂料牢固附着于被涂物面上形成连续薄膜的主要物质，是构成涂料的基础，决定着涂料的基本性质，本发明采用纯丙乳液和苯丙乳液作为成膜物质，其中纯丙乳液：丙烯酸聚合物乳液，其基料乳液是由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸或甲基丙烯酸经乳液聚合而得。通过改变单体的比例，可以很方便的调节乳液聚合物的成膜温度和软硬程度。这种乳液制得的涂料，成膜性好；涂膜耐水性、耐碱性、耐老化性及保色性能好，并且具有很好的弹性；由于采用内增塑，不用外加增塑剂，故涂膜性能不随时
间而发生变化；同时还有良好的施工性。其中苯丙乳液：苯乙烯和丙烯酸酯共聚物乳液，是一种用苯乙烯改性的丙烯酸酯系共聚物乳液。它用苯乙烯部分或全部代替纯丙乳液中的甲基丙烯酸甲酯。由于在共聚物中引入了苯乙烯链段，可提高涂膜的耐水性、耐碱性、硬度、抗污性和抗粉化性。用它配制的涂料保光性、保色性、户外耐久性、抗污性好，颜料的粘结强度高。一般而言，单一成膜物质如苯丙乳液或纯丙乳液所配制的水性涂料都存在着涂膜成膜性低、附着力差等缺点，此次将苯丙乳液和纯丙乳液混合，按一定比例配制作为成膜物质。并选择了成膜性能极佳的成膜助剂。
（2）填充剂和颜料：颜料为分散在漆料中的不溶的微细固体颗粒，分为着色颜料和体质颜料(填料)，主要用于着色和提供保护、装饰以及降低成本等。着色颜料应具有良好的着色力、适当的遮盖力、较高的分散度、鲜明的颜色和对光的稳定性及一定程度的耐化学腐蚀性。应
用多的是钛白粉。填充剂是不溶于基料、溶剂与水等介质的微细粉末状物质。它可增加涂膜的厚度和体质、强度，并可提高耐久力，比重小的填料有一定的悬浮作用，可以减轻或防止颜料或其它填料的沉淀，主要是滑石粉，用于涂料中使涂料具有良好的流平性和易施工性。
（3）成膜助剂(聚结助剂)能够促进乳液中的聚合物粒子的塑性流动和弹性变形，改善它们在聚结时的变形，使之能在宽的温度范围内成膜即降低乳液的最低成膜温度。常用的是醇
酯-12和丙二醇，是一种乳胶漆中使用的成膜助剂，加入到乳胶漆中后，它被聚合物乳胶颗粒所吸附，使乳胶颗粒变软，从而在涂膜干燥过程中能完成融合。
（4）添加剂：主要用来改善涂料某一方面的性能。如分散剂、乳化剂、消泡剂、润湿剂等用来改善涂料生产过程中的性能；防沉剂、防结皮剂等用来改善涂料的贮存稳定性等；流平剂、增稠剂、防流挂剂、成膜助剂、固化剂、催干剂等用来改善涂料的施工性和成膜性等；防霉剂、UV 吸收剂、阻燃剂、防静电剂等用来改善涂膜的某些特殊性能，本发明依需选用表面活性剂：烷基酚聚氧乙烯醚；消泡剂：道宁康7610；流平剂：迪高410；增稠剂：德谦202聚氨酯。
通过上述组分和配比获得的涂料，然后配合抽真空，能够将涂料有效的吸附到微孔和纳米孔道内，如附图5和附图6所示，尤其是二次阳极氧化获得的孔道，能够使得涂料像树根一样扎在铝合金材料的内部，进而极高的提升了涂料与基材的结合强度，远远高于同类涂层复合材料，本发明的涂料组合、制备方法、涂覆方法、以及铝合金的预处理过程都是相互依赖相互影响，如涂料的粘度（粘度范围大约为30s左右）、流动性、真空涂覆、树枝状的微孔纳米孔道结构都对于最终的复合材料的形成起着关键作用。
有益技术效果
（1）本发明通过制备适当物化性质的水性涂料，获得了高硬度、耐腐蚀的丙烯酸涂层材料，涂料不分层、防流挂、施工性良好、抗污性大大提高，并具有优良的自清洁和附着力。
（2）通过PS微球、两次阳极氧化时机、条件不同的阳极氧化参数（如时间、电压、电解液），获得了微米-纳米多级孔道材料，为水性涂料的吸附提供了附着场所。
（3）通过抽真空法，将水性涂料填充到铝合金表面的纳米-微米孔道内，其中微米孔道内的纳米孔道能够极高的提高涂层与基材的结合力。
附图说明
附图1 本发明制备氧化铝表面形貌和涂覆涂料示意图。
附图2 经过干燥加固处理后的PS小球俯视图。
附图3 经过干燥加固处理后的PS小球正视图。
附图4 经过溶解聚苯乙烯小球处理后的氧化铝表面俯视图。
附图5 经过二次阳极氧化处理后的氧化铝表面微孔俯视图。
附图6 经过二次阳极氧化处理后的氧化铝表面微孔正视图。
具体实施方式
实施例1
一种水性涂料组合物的应用，包括如下步骤：
（1）对铝合金进行表面处理；
（2）制备水性丙烯酸涂料，并将其刷涂或喷涂于步骤（1）处理获得的铝合金表面，然后置于真空箱中，常温抽真空至5Pa左右，静置5min取出，使之形成厚度25μm的一次涂层，晾干并充分固化；
（3）在一次涂层表面喷涂水性丙烯酸涂料，使之形成厚度125μm左右的涂层；
所述水性丙烯酸涂料的制备过程如下：
（1’）将适量的苯丙乳液和纯丙浮液混合乳液组成的成膜剂中添加成膜助剂A醇酯-12，常温混合搅拌30min，获得A液；
（2’）将OROTAN 1618分散剂加入去离子水中，然后加入成膜助剂B丙二醇，32.5℃混合搅拌10min，然后加入滑石粉和硫酸钙填充剂，和钛白粉颜料，常温混合搅拌30min获得B液；
（3’）将A液和B液混合，继续搅拌1h；
（4’）然后加入烷基酚聚氧乙烯醚表面活性剂、道宁康7610消泡剂、迪高410流平剂、德谦202聚氨酯增稠剂，继续搅拌2h，获得水性丙烯酸涂料。
其中所述水性丙烯酸涂料由以下质量份的原料组成：
成膜剂：苯丙乳液和纯丙浮液 37.5份，苯丙乳液和纯丙浮液的质量比为2:1；
分散剂：OROTAN 1618 0.45份；
成膜助剂A：醇酯-12 0.3份；
成膜助剂B：丙二醇 0.3份；
填充剂：滑石粉和硫酸钙填充剂9份，滑石粉和硫酸钙的质量比为1:1；
颜料：钛白粉 7.5份；
表面活性剂：烷基酚聚氧乙烯醚 0.4份；
消泡剂：道宁康7610 0.3份；
流平剂：迪高410 0.3份；
增稠剂：德谦202聚氨酯 0.3份；
去离子水：20份。
所述铝合金进行表面处理过程如下：
(a)铝合金表面抛光处理：所述铝合金预先进过机械打磨，然后进行电化学抛光，机械打磨为使用200、400、800、1200#砂纸依次打磨，使用去离子水冲洗干净；所述电化学抛光为以经过机械打磨的铝合金为电极，置于电化学抛光液中直流电电化学抛光处理，抛光液为20vol.%高氯酸乙醇溶液,抛光电压为30V，抛光时间为2.5min,抛光温度为5℃；
(b)制备聚苯乙烯微球悬浮液，并单层涂覆；
将10g苯乙烯、1.5g丙烯酸羟乙酯、65mg过硫酸钾、0.03g偶氮二异丁腈、100ml蒸馏水加入反应其中，在通氮气的氛围下用 200 rpm 的转速搅拌两小时，使其充分溶解，然后放置在磁力搅拌仪上用 70℃、100 rpm 的转速下搅拌 24 小时，获得羟基化乳白色的聚苯乙烯小球，取出后离心去除溶液，使用无水乙醇进行多次的离心清洗，用体积比为9：1的乙醇水溶液分散，得到聚苯乙烯微球乳液；
用胶头滴管吸取 10 微升的聚苯乙烯微球乳液滴加在装满去离子水的容器中，然后缓慢滴加 1 ml 5 wt% TW-80的水溶液,将经过表面抛光处理的铝合金斜插入水中，移动到聚苯乙烯微球层下，缓慢提起;
(c)干燥加固处理：将步骤（b）获得的铝合金材料置于真空干燥炉中，于47.5℃干燥处理20min，然后5℃/min升温至97.5℃，热处理至溶剂完全除去；
(d)中性溶液阳极氧化处理：所述中性溶液为0.5M柠檬酸和0.05M柠檬酸钠混合溶液， 使用氢氧化钠调节pH=6.8-7，阳极氧化电压为25V，温度17.5℃,时间为45min，然后去离子水清洗；
(e)溶解聚苯乙烯小球: 将经过步骤（d）处理的铝合金浸入二氯甲烷或甲苯有机溶液中，常温浸泡8min,取出后55℃真空干燥；
(f)二次阳极氧化：将步骤（e）处理获得的铝合金置于二次阳极氧化电解液中，电解液为0.5M的H2SO4和0.25M的草酸水溶液，电解时间为12.5min,电解电压为15V，电解温度为0.2℃，然后去离子水清洗，惰性气氛烘干。
对比例1
一种水性涂料组合物的应用，包括如下步骤：
（1）对铝合金进行表面处理；
（2）在一次涂层表面继续刷涂或者喷涂水性丙烯酸涂料，使之形成厚度150μm左右的涂层，充分晾干；
所述水性丙烯酸涂料的制备过程如下：
（1）将适量的苯丙乳液和纯丙浮液混合乳液组成的成膜剂中添加成膜助剂A醇酯-12，常温混合搅拌30min，获得A液；
（2）将OROTAN 1618分散剂加入去离子水中，然后加入成膜助剂B丙二醇，32.5℃混合搅拌10min，然后加入滑石粉和硫酸钙填充剂，和钛白粉颜料，常温混合搅拌30min获得B液；
（3）将A液和B液混合，继续搅拌1h；
（4）然后加入烷基酚聚氧乙烯醚表面活性剂、道宁康7610消泡剂、迪高410流平剂、德谦202聚氨酯增稠剂，继续搅拌2h，获得水性丙烯酸涂料。
其中所述水性丙烯酸涂料由以下质量份的原料组成：
成膜剂：苯丙乳液和纯丙浮液 37.5份，苯丙乳液和纯丙浮液的质量比为2:1；
分散剂：OROTAN 1618 0.45份；
成膜助剂A：醇酯-12 0.3份；
成膜助剂B：丙二醇 0.3份；
填充剂：滑石粉和硫酸钙填充剂9份，滑石粉和硫酸钙的质量比为1:1；
颜料：钛白粉 7.5份；
表面活性剂：烷基酚聚氧乙烯醚 0.4份；
消泡剂：道宁康7610 0.3份；
流平剂：迪高410 0.3份；
增稠剂：德谦202聚氨酯 0.3份；
去离子水：20份。
所述铝合金进行表面处理过程如下：
(a)铝合金表面抛光处理：所述铝合金预先进过机械打磨，然后进行电化学抛光，机械打磨为使用200、400、800、1200#砂纸依次打磨，使用去离子水冲洗干净；所述电化学抛光为以经过机械打磨的铝合金为电极，置于电化学抛光液中直流电电化学抛光处理，抛光液为20vol.%高氯酸乙醇溶液,抛光电压为30V，抛光时间为2.5min,抛光温度为5℃；
(b)制备聚苯乙烯微球悬浮液，并单层涂覆；
将10g苯乙烯、1.5g丙烯酸羟乙酯、65mg过硫酸钾、0.03g偶氮二异丁腈、100ml蒸馏水加入反应其中，在通氮气的氛围下用 200 rpm 的转速搅拌两小时，使其充分溶解，然后放置在磁力搅拌仪上用 70℃、100 rpm 的转速下搅拌 24 小时，获得羟基化乳白色的聚苯乙烯小球，取出后离心去除溶液，使用无水乙醇进行多次的离心清洗，用体积比为9：1的乙醇水溶液分散，得到聚苯乙烯微球乳液；
用胶头滴管吸取 10 微升的聚苯乙烯微球乳液滴加在装满去离子水的容器中，然后缓慢滴加 1 ml 5 wt% TW-80的水溶液,将经过表面抛光处理的铝合金斜插入水中，移动到聚苯乙烯微球层下，缓慢提起;
(c)干燥加固处理：将步骤（b）获得的铝合金材料置于真空干燥炉中，于47.5℃干燥处理20min，然后5℃/min升温至97.5℃，热处理至溶剂完全除去；
(d)中性溶液阳极氧化处理：所述中性溶液为0.5M柠檬酸和0.05M柠檬酸钠混合溶液， 使用氢氧化钠调节pH=6.8-7，阳极氧化电压为25V，温度17.5℃,时间为45min，然后去离子水清洗；
(e)溶解聚苯乙烯小球: 将经过步骤（d）处理的铝合金浸入二氯甲烷或甲苯有机溶液中，常温浸泡8min,取出后55℃真空干燥；
(f)二次阳极氧化：将步骤（e）处理获得的铝合金置于二次阳极氧化电解液中，电解液为0.5M的H2SO4和0.25M的草酸水溶液，电解时间为12.5min,电解电压为15V，电解温度为0.2℃，然后去离子水清洗，惰性气氛烘干。
其中实施例1和对比例1的主要区别在于使用涂料的过程中是否预先进行真空抽吸过程，对实施例1和对比例1获得的铝合金水性涂料涂层进行附着力测试，实施例1和对比例1的涂层厚度均维持在150微米左右，经过真空抽吸涂覆的涂层的结合力为21.9Mpa左右，相比而言，对比例1获得的涂层结合力维持在17.2MPa，即涂料的使用方法或者应用手段直接影响着涂层在铝合金表面的吸附力，其中对比例1的涂料无法吸附到孔道内部，而使得涂层与基材的结合力降低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种水性涂料组合物的应用，其特征在于包括如下步骤：
（1）对铝合金进行表面处理；
（2）制备水性丙烯酸涂料，并将其刷涂或喷涂于步骤（1）处理获得的铝合金表面，然后置于真空箱中，常温抽真空至0-10Pa，静置5min取出，使之形成厚度20-30μm的一次涂层，晾干并充分固化；
（3）在一次涂层表面继续刷涂或者喷涂水性丙烯酸涂料，使之形成厚度100-150μm的涂层；
所述水性丙烯酸涂料的制备过程如下：
（1’）将适量的苯丙乳液和纯丙浮液混合乳液组成的成膜剂中添加成膜助剂A醇酯-12，常温混合搅拌30min，获得A液；
（2’）将OROTAN 1618分散剂加入去离子水中，然后加入成膜助剂B丙二醇，30-35℃混合搅拌10min，然后加入滑石粉和硫酸钙填充剂，和钛白粉颜料，常温混合搅拌30min获得B液；
（3’）将A液和B液混合，继续搅拌1h；
（4’）然后加入烷基酚聚氧乙烯醚表面活性剂、道宁康7610消泡剂、迪高410流平剂、德谦202聚氨酯增稠剂，继续搅拌2h，获得水性丙烯酸涂料，
其中所述水性丙烯酸涂料由以下质量份的原料组成：
成膜剂：苯丙乳液和纯丙浮液 25-50份；
分散剂：OROTAN 1618 0.1-0.8份；
成膜助剂A：醇酯-12 0.1-0.5份；
成膜助剂B：丙二醇 0.1-0.5份；
填充剂：滑石粉和硫酸钙填充剂 8-10份；
颜料：钛白粉 5-10份；
表面活性剂：烷基酚聚氧乙烯醚 0.2-0.6份；
消泡剂：道宁康7610 0.1-0.5份；
流平剂：迪高410 0.1-0.5份；
增稠剂：德谦202聚氨酯 0.1-0.5份；
去离子水：10-25份；所述铝合金进行表面处理过程如下：
(a)铝合金表面抛光处理：所述铝合金预先进过机械打磨，然后进行电化学抛光，机械打磨为使用200、400、800、1200#砂纸依次打磨，使用去离子水冲洗干净；所述电化学抛光为：以经过机械打磨的铝合金为电极，置于电化学抛光液中直流电电化学抛光处理，抛光液为20vol.%高氯酸乙醇溶液，抛光电压为30V，抛光时间为2.5min，抛光温度为5℃；
(b)制备聚苯乙烯微球悬浮液，并单层涂覆；
将10g苯乙烯、1.5g丙烯酸羟乙酯、65mg过硫酸钾、0.03g偶氮二异丁腈、100ml蒸馏水加入反应其中，在通氮气的氛围下用 200 rpm 的转速搅拌两小时，使其充分溶解，然后放置在磁力搅拌仪上用 70℃、100 rpm 的转速下搅拌 24 小时，获得羟基化乳白色的聚苯乙烯小球，取出后离心去除溶液，使用无水乙醇进行多次的离心清洗，用体积比为9：1的乙醇水溶液分散，得到聚苯乙烯微球乳液；
用胶头滴管吸取 10 微升的聚苯乙烯微球乳液滴加在装满去离子水的容器中，然后缓慢滴加 1 ml 5 wt% TW-80的水溶液，将经过表面抛光处理的铝合金斜插入水中，移动到聚苯乙烯微球层下，缓慢提起；
(c)干燥加固处理：将步骤（b）获得的铝合金材料置于真空干燥炉中，于45-50℃干燥处理20min，然后5℃/min升温至95-100℃，热处理至溶剂完全除去；
(d)中性溶液阳极氧化处理：所述中性溶液为0.5M柠檬酸和0.05M柠檬酸钠混合溶液，使用氢氧化钠调节pH=6.8-7，阳极氧化电压为25V，温度15-20℃,时间为40-50min，然后去离子水清洗；
(e)溶解聚苯乙烯小球: 将经过步骤（d）处理的铝合金浸入二氯甲烷或甲苯有机溶液中，常温浸泡7-9min,取出后50-60℃真空干燥；
(f)二次阳极氧化：将步骤（e）处理获得的铝合金置于二次阳极氧化电解液中，电解液为0.5M的H2SO4和0.25M的草酸水溶液，电解时间为10-15min，电解电压为15V，电解温度为0.2℃，然后去离子水清洗，惰性气氛烘干。
2.如权利要求1所述的一种水性涂料组合物的应用，其特征在于聚苯乙烯微球悬浮液中聚苯乙烯小球的质量浓度为20g/L。
3.如权利要求1所述的一种水性涂料组合物的应用，其特征在于聚苯乙烯小球的尺寸为10-12微米。
4.如权利要求1所述的一种水性涂料组合物的应用，其特征在于铝合金的质量组成如下：Si0.6%、Fe0.7%、Cu0.05-0.2%、Mn1.0-1.5%、Zn0.1%、铝﹥97wt.%,余量Mg、Cr和Ti杂质。
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