CN115651530B - 一种铝合金纳米易洁薄膜及易洁铝合金板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金纳米易洁薄膜及纳米易洁铝合金板的制备方法，其中铝合金纳米易洁薄膜组分按重量份数包括端羟基含氟聚酯聚硅氧烷10‑20份、甲基三乙氧基硅烷15‑25份、八甲基环四硅氧烷8‑12份、甲苯二异氰酸酯15‑20份、二丙二醇丁醚7‑12份、丙二醇甲醚6‑10份、去离子水15‑20份、二月桂酸二丁基锡0.5‑2份、分散剂1‑3份、颜料7‑15份。本发明的纳米易洁涂层附着力强，且具有良好的疏水疏油效果、耐候、耐化学性、耐摩擦性能，涂层薄膜耐老化和酸碱性能好，本发明的制备方法所用设备及工艺简单，操作简便，适于大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于纳米易洁技术领域，具体涉及一种铝合金纳米易洁薄膜及易洁铝合金板的制备方法。
背景技术
铝合金具有质轻、性价比高等特点，越来越多的被当做挂件材料使用。由于铝合金表面极易形成疏松多孔的氧化铝膜层，使铝合金材料易腐蚀，在实际生产中，一般采用在其表面做涂层处理，以满足实际使用中的性能要求。如西南交通大学申请的专利公告号为CN109778169A，提出在铝合金表面制备一层耐腐蚀和超疏水涂层，但是该涂层需要浸泡制备，制备时间较长，提高了产品的生产成本；瑞德纳米科技(广州)有限公司申请的专利公告号为CN110128921A，公开了一种纳米铝合金表面处理剂及其制备工艺，通过刺云石胶、改性醇酸树脂、纳米二氧化硅来制备一种纳米铝合金表面处理剂，在制备过程中加入的刺云石胶能够提高该表面处理剂与铝合金表面的附着能力，从而形成一种保护膜层，工艺复杂，很难实际应用。
上述专利所提到的纳米涂料虽然可以在一定程度上提高铝合金板材的使用性能，但针对一些特殊的使用环境，例如油烟较大的厨房，油污非常容易附着在材料表面，长期的清洁使用需要对材料表面进行反复的摩擦，这些都对使用材料是否容易清洁、是否耐油污及清洁剂侵蚀、是否可以承受反复清洁摩擦等使用性能提出了更高的要求，因此急需开发一种易洁、耐腐蚀以及耐摩擦的铝合金板以满足市场的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种铝合金纳米易洁薄膜及易洁铝合金板的制备方法。
为了实现以上目的，本发明的技术方案之一为：一种铝合金纳米易洁薄膜，其组分按重量份数包括端羟基含氟聚酯聚硅氧烷10-20份、甲基三乙氧基硅烷15-25份、八甲基环四硅氧烷8-12份、甲苯二异氰酸酯15-20份、二丙二醇丁醚7-12份、丙二醇甲醚6-10份、去离子水15-20份、二月桂酸二丁基锡0.5-2份、分散剂1-3份、颜料7-15份。
在本发明一较佳实施例中，所述纳米易洁薄膜的组分按重量份数包括端羟基含氟聚酯聚硅氧烷13-18份、甲基三乙氧基硅烷16-24份、八甲基环四硅氧烷9-11份、甲苯二异氰酸酯15-18份、二丙二醇丁醚8-11份、丙二醇甲醚6-9份、去离子水16-19份、二月桂酸二丁基锡0.5-1.5份、分散剂1-2.5份、颜料7-13份。
在本发明一较佳实施例中，所述纳米易洁涂层的组分按重量份数包括端羟基含氟聚酯聚硅氧烷13-17份，甲基三乙氧基硅烷16-23份，八甲基环四硅氧烷9-11份，甲苯二异氰酸酯15-17份，二丙二醇丁醚9-12份，丙二醇甲醚6-8份，去离子水16-18份，二月桂酸二丁基锡0.5-1.2份，分散剂1-2.2份，颜料8-13份。
薄膜组分中的甲基三乙氧基硅烷作为制备硅树脂的原料，同时起到交联剂的作用；端羟基含氟聚酯聚硅氧烷、八甲基环四硅氧烷做为主要成膜物质，也是易洁性能的主导成分；甲苯二异氰酸酯将有机硅与树脂体系结合，可以降低表面张力，改善涂料的流平性能，提高涂层的疏水疏油性能；二丙二醇丁醚作为助溶剂，可以帮助成膜，提高涂料粘度，同时起到消泡的作用；丙二醇甲醚帮助提高物质在溶剂中的溶解度，并帮助改善挥发梯度；二月桂酸二丁基锡为固化剂，可以促进树脂固化。
在本发明一较佳实施例中，所述分散剂为羧酸盐类，起到防止颗粒聚集的作用。
在本发明一较佳实施例中，所述颜料主要成分为三氧化二铁，起到调色的作用。
为了实现以上目的，本发明的技术方案之二为：一种纳米易洁涂层铝合金板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)喷丸：对铝合金板本体进行喷砂处理；
(2)清洗：通过超声波脱脂-水洗-碱洗-水洗-出光-活化-水洗-钝化-水洗-烘干一系列工序清洗铝合金样片，并确保表面不残留清洗剂；
(3)干燥：将步骤(2)清洗后的铝合金易洁样片进行干燥；
(4)喷涂：在无尘室内按照易洁涂料组分复配得纳米涂料，使用普压式喷枪将纳米涂料雾化后均匀地喷涂在铝合金板表面；
(5)烘烤：将步骤四中喷涂完成的铝合金片经烘烤即可得到铝合金易洁板。
在本发明一较佳实施例中，所述步骤(1)中喷砂处理用的是80-100目的玻璃丸。
在本发明一较佳实施例中，所述步骤(3)中干燥温度为50-70℃，干燥时间为10-20min。
在本发明一较佳实施例中，所述步骤(4)中的纳米涂料在低温低湿的无尘室，即温度在20-24℃，相对湿度在55-60％RH的环境下复配混合1-2min，使其充分混合。
在本发明一较佳实施例中，所述步骤(4)中普压式喷枪与铝合金板表面的工作距离为10-20cm。
在本发明一较佳实施例中，所述步骤(5)中烘烤温度为200-230℃，烘烤时间15-20min。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明合金铝板表面的氧化铝属于两性氧化物，易与酸碱反应，本发明中的纳米易洁薄膜具有优异的致密度，展现出良好的耐腐蚀性能，满足较恶劣的使用场景要求。
2.本发明制备的纳米易洁薄膜，对基材的形状没有任何限制，可以应用在多种复杂形状的产品上。
3.本发明制备的纳米易洁薄膜，喷涂于喷砂后的铝合金板上，经猪毛刷2000次循环后，膜层的超疏水性无变化，喷涂后的铝合金板材具有极好的疏水疏油效果、耐候、耐化学性、耐摩擦性能。
4.本发明的制备方法所用设备及工艺简单，操作简便和成本低廉，适于大规模生产。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例对本发明进行更详细地描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
一种纳米易洁涂层，包括端羟基含氟聚酯聚硅氧烷10-20份，甲基三乙氧基硅烷15-25份，八甲基环四硅氧烷8-12份，甲苯二异氰酸酯15-20份，二丙二醇丁醚7-12份，丙二醇甲醚6-10份，去离子水15-20份，二月桂酸二丁基锡0.5-2份，分散剂1-3份，颜料7-15份。
一种涂覆有纳米易洁涂层的铝合金板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)喷丸：对铝合金板本体进行喷砂处理；
(2)清洗：通过超声波脱脂-水洗-碱洗-水洗-出光-活化-水洗-钝化-水洗-烘干一系列工序清洗铝合金样片，并确保表面不残留清洗剂；
(3)干燥：将步骤(2)清洗后的铝合金易洁样片置于烘烤炉中60℃热风干燥10min；
(4)喷涂：在无尘室内按照易洁涂料组分复配得纳米涂料，使用普压式喷枪将纳米涂料雾化后均匀地喷涂在铝合金板表面；
(5)烘烤：将步骤(4)中喷涂完成的铝合金片放置于升温好的面包炉中220-230℃烘烤15-20min即可得到铝合金易洁板。
以下实施例用到的固化剂为二月桂酸二丁基锡；分散剂为羧酸盐类，可选用Sokalan HP、2735、SP-2700。
实施例1
一种铝合金纳米易洁涂层，其组分按重量份数包括端羟基含氟聚酯聚硅氧烷15份，甲基三乙氧基硅烷16份，八甲基环四硅氧烷10份，甲苯二异氰酸酯20份，二丙二醇丁醚11份，丙二醇甲醚10份，去离子水15-20份，二月桂酸二丁基锡0.5-2份，分散剂SP-2700份数2份，颜料12份。
一种涂覆有纳米易洁涂层的铝合金板的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)喷丸：用80-100目的玻璃丸对铝合金板本体进行喷砂处理；
(2)清洗：通过超声波脱脂-水洗-碱洗-水洗-出光-活化-水洗-钝化-水洗-烘干一系列工序清洗铝合金样片，并确保表面不残留清洗剂；
(3)干燥：将步骤(2)清洗后的铝合金易洁样片置于烘烤炉中60℃热风干燥10min；
(4)喷涂：在无尘室温度22℃，相对湿度控制在58％RH的环境下将上述组分复配混合后摇晃1.5min，使其充分混合得到纳米涂料；然后使用普压式喷枪将纳米涂料雾化后均匀地喷涂在铝合金板表面；
(5)烘烤：将步骤(4)中喷涂完成的铝合金板放置于升温好的面包炉中230℃烘烤20min即可得到铝合金易洁板。
实施例2
一种铝合金纳米易洁涂层，其组分如表1所示1；按照实施例1中的制备方法制得纳米易洁铝合金板。
实施例3
一种铝合金纳米易洁涂层，其组分如表1所示；按照实施例1中的制备方法制得纳米易洁铝合金板。
实施例4
一种铝合金纳米易洁涂层，其组分如表1所示；按照实施例1中的制备方法制得纳米易洁铝合金板。
对比例1
一种铝合金纳米易洁涂层，其组分如表1所示；按照实施例1中的制备方法制得纳米易洁铝合金板。
对比例2
一种铝合金纳米易洁涂层，其组分如表1所示；按照实施例1中的制备方法制得纳米易洁铝合金板。
对比例3
一种铝合金纳米易洁涂层，其组分如表1所示；按照实施例1中的制备方法制得纳米易洁铝合金板。
对比例4
一种铝合金纳米易洁涂层，其组分如表1所示；按照实施例1中的制备方法制得纳米易洁铝合金板。
表1实施例1-4和对比例1-4的纳米易洁薄膜的组分
从实施例1-4和对比例1-4制得的纳米易洁铝合金板任意位置取测试样片观察涂层外观，并测试其性能，结果如表2所示。
按照如下标准测试性能：
初始接触角/度通过产自德国的OCA40 Micro接触角测试仪测定；
铅笔硬度通过GB/T 6739-2006标准/方法进行测定；
划格测试通过GB/T 9286—2021标准/方法进行测定；
耐碱性(2％碳酸钠)通过GB/T 32095.3-2015标准/方法进行测定；
耐酸性(浓度为10％醋酸)通过产品标准QJMJCP 010009-2022标准/方法进行测定；
猪毛刷2000次后接触角/度氙灯老化按照GB/T 1865—2009测定；
薄膜厚度通过手持式膜厚仪(邢台智冠机械科技有限公司生产，货号H11393)测量。
不粘油测试通过以下步骤，将制品或者(200×100)mm样片倾斜45°放置，使用滴管在长度方向上方10mm处滴下1mL符合SB/T 11192规定的辣椒油。查看辣椒油是否沿样片表面滑落并出现明显的收缩现象。
表2：实施例1-4和对比例1-4的性能测试结果
通过表2的测试结果可以看出，实施例1-4的易洁性、耐酸性、耐碱性、耐猪毛刷等综合性能优异。实施例1-4使用猪毛刷加砝码500g±10g载荷条件下擦洗2000次后接触角均在100度以上，其中实施例1初始接触角110度，疏水性能好，使用猪毛刷加砝码500g±10g载荷条件下擦洗2000次后接触角为106度，且耐酸碱性能突出。
对比例1由于八甲基环四硅氧烷、甲基三乙氧基硅烷等成膜相关的物质添加量较低，纳米涂层的致密度低，耐碱性能、涂层附着力差；猪毛刷2000次测试后，接触角为90度，疏水疏油性能较差。
对比例2甲苯二异氰酸酯添加量较低，纳米涂层百格测试即附着力较差，2％碳酸钠测试后样板变色，因此耐猪毛刷测试后接触角为94度，耐磨性差。
对比例3作为交联剂甲基三乙氧基硅烷添加量较少，纳米涂层的硬度略有下降，百格测试及附着力稍差。初始接触角出现下降，猪毛刷2000次后接触角略低于100度。
对比例4中作为助溶剂的二丙二醇丁醚和丙二醇甲醚的添加量较少，成膜效果受到一定影响，涂层硬度较低，猪毛刷2000次后接触角也略低。
通过上述实施例可知，本发明的纳米易洁涂层在喷砂铝合金板上具有高附着力，良好的耐酸碱及耐摩擦性能，并且有优异的疏水疏油效果。
上述实施例仅是本发明的优化实施方法，用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。应当指出，对于任何熟习此项技艺的人士在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改，这些修改也应视为本发明的保护范畴。
Claims (10)
1.一种铝合金纳米易洁薄膜，其特征在于，其组分按重量份数包括端羟基含氟聚酯聚硅氧烷10-20份、甲基三乙氧基硅烷15-25份、八甲基环四硅氧烷8-12份、甲苯二异氰酸酯15-20份、二丙二醇丁醚7-12份、丙二醇甲醚6-10份、去离子水15-20份、二月桂酸二丁基锡0.5-2份、分散剂1-3份、颜料7-15份。
2.如权利要求1所述的一种纳米易洁薄膜，其特征在于，所述纳米易洁薄膜的组分按重量份数包括端羟基含氟聚酯聚硅氧烷13-18份、甲基三乙氧基硅烷16-24份、八甲基环四硅氧烷9-11份、甲苯二异氰酸酯15-18份、二丙二醇丁醚8-11份、丙二醇甲醚6-9份、去离子水16-19份、二月桂酸二丁基锡0.5-1.5份、分散剂1-2.5份、颜料7-13份。
3.如权利要求1所述的一种纳米易洁薄膜，其特征在于，所述纳米易洁薄膜的组分按重量份数包括端羟基含氟聚酯聚硅氧烷13-17份，甲基三乙氧基硅烷16-23份，八甲基环四硅氧烷9-11份，甲苯二异氰酸酯15-17份，二丙二醇丁醚9-12份，丙二醇甲醚6-8份，去离子水16-18份，二月桂酸二丁基锡0.5-1.2份，分散剂1-2.2份，颜料8-13份。
4.如权利要求1所述的一种纳米易洁薄膜，其特征在于，所述分散剂为羧酸盐类。
5.如权利要求1所述的一种纳米易洁薄膜，其特征在于，所述颜料为三氧化二铁。
6.一种涂覆有如权利要求1-5任一项所述的纳米易洁薄膜的纳米易洁涂层铝合金板。
7.一种如权利要求6所述的纳米易洁涂层铝合金板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)喷丸：对铝合金板本体进行喷砂处理；
(2)清洗：通过超声波脱脂-水洗-碱洗-水洗-出光-活化-水洗-钝化-水洗-烘干工序清洗铝合金板；
(3)干燥：将步骤(2)清洗后的铝合金板进行干燥；
(4)喷涂：在无尘室内按照易洁涂料组分复配得纳米涂料，使用普压式喷枪将纳米涂料雾化后均匀地喷涂在铝合金板表面；
(5)烘烤：将步骤(4)中喷涂完成的铝合金板烘烤即得铝合金易洁板；
制备方法，所述步骤(3)中干燥温度为50-70℃，干燥时间为10-20min。
8.如权利要求7所述的一种制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的纳米涂料在温度20-24℃、相对湿度55-60％RH的无尘室复配混合1-2min而得。
9.如权利要求7所述的一种制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中普压式喷枪与铝合金板表面的工作距离为10-20cm。
10.如权利要求7所述的一种制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中烘烤温度为200-230℃，烘烤时间为15-20min。
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