CN115678357A - 一种自修复耐候型铝单板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自修复耐候型铝单板及其制备方法，包括基体与涂覆于基体上的涂层，涂层包括由内到外依次涂覆的改性氟碳涂层、增强涂层以及耐候涂层，制备方法为依次制备上述涂层后，先将铝单板表面进行打磨平整后脱脂剂进行脱脂，清水洗净后烘干，通过湿碰湿的涂装工艺，先采用高压静电喷枪喷涂改性氟碳涂层，在室温下放置挥发后继续采用高压静电喷枪喷涂增强涂层，在室温下放置挥发后烘干固化，冷却完成后，通过电动喷涂机喷涂耐候涂层，喷涂完成后即得到自修复耐候型铝单板。本发明的优点在于能够在光照吸收热量的情况下发生自修复，同时涂层与基材的结合更加紧密。

Description

一种自修复耐候型铝单板及其制备方法

技术领域

本发明涉及铝单板制造技术领域，特别涉及一种自修复耐候型铝单板及其制备方法。

背景技术

幕墙铝单板是采用优质铝合金板材为基材，再经过数控折弯等技术成型，表面喷涂装饰性涂料的一种新型幕墙材料。

随着时间的推移，建筑幕墙的表面涂层在大气环境下会出现失光、变色、粉化和脱落的现象，导致幕墙基材裸露，幕墙基材与环境中的腐蚀介质接触时发生化学或电化学反应而被锈蚀，性能发生退化，甚至破坏，因此幕墙基材的防腐技术对于幕墙基材的安全性能和耐久性起着极为重要的作用。现今铝单板在长时间使用后容易出现划痕，从而影响整体外观，并且容易发生涂层脱落的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种自修复耐候型铝单板及其制备方法，能够在光照吸收热量的情况下发生自修复，同时涂层与基材的结合更加紧密。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种自修复耐候型铝单板，其特征在于，包括基体与涂覆于基体上的涂层，所述涂层包括由内到外依次涂覆的改性氟碳涂层、增强涂层以及耐候涂层；

所述改性氟碳涂层包括以下重量份物质：氟碳树脂54~76份、纳米介孔分子筛7~11份、二甲苯17~21份、丙烯酸丁酯12~17份、甲基丙烯酸十二氟庚酯21~28份、消泡剂1~2份；

所述增强涂层包括以下重量份物质：乙酰丙酮20~26份、钛酸丁酯8~13份、热固性丙烯酸树脂30~36份；

所述耐候涂层包括以下重量份物质：异氰酸酯20~25份、聚醚多元醇31~36份、聚醚二醇13~21份、扩链剂2~4份、异氰酸酯三聚体1~2份、抗氧化剂0.2~0.5份、甲醇5~10份。

优选的，所述消泡剂选自乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯或十二碳醇酯中的一种。

优选的，所述异氰酸酯选自2,4’-二苯基甲烷二异氰酸、4,4’-二苯基甲烷异氰酸、甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或两种的混合物。

优选的，所述聚醚多元醇选自端羟基聚氧化丙烯醚、聚氧化丙烯醚多元醇、低不饱和度聚氧化丙烯醚多元醇或聚四氢呋喃二元醇中的一种。

优选的，所述聚醚二醇为双氨基封端的聚醚二醇，分子量为800~1200g/mol。

优选的，所述扩链剂为胺类扩链剂，所述扩链剂选自二乙基甲苯二胺或4,4’双仲丁氨基二苯甲烷中的一种。

优选的，所述异氰酸酯三聚体选自异佛尔酮二异氰酸酯三聚体，2,2,4-三甲基己二异氰酸酯三聚体中的一种或两种的混合物。

优选的，所述抗氧化剂选自四季戊四醇酯、二芳基仲胺、对苯二胺和酮胺中的一种。

一种自修复耐候型铝单板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）取纳米介孔分子筛、二甲苯与一半所需丙烯酸丁酯混合后搅拌均匀，加热至65~80℃后，逐滴加入剩余的丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸十二氟庚酯，加入过程中不断进行搅拌，后续升温至100~110℃，反应结束后在-5~-10℃真空环境下去除溶剂二甲苯与丙烯酸丁酯,得到改性乳液，将改性乳液与氟碳树脂、消泡剂进行预混合，之后再置于高速分散剂内进行搅拌分散形成改性氟碳涂层；

（2）取乙酰丙酮与钛酸丁酯加入至有机溶剂无水乙醇内，搅拌均匀，在快速搅拌过程中将混合溶液滴加至1mol/L盐酸溶液中，搅拌完成后再通过盐酸溶液调节PH至2，后续置于室温下陈化2~3天，陈化完成后的溶液置于55~65℃的恒温干燥箱内干燥，得到粉体，粉体研磨后通过无水乙醇进行清洗，后续于室温条件下加入至热固性丙烯酸树脂分散均匀后得到增强涂层；

（3）取异氰酸酯与聚醚多元醇进行溶解，在75~80℃下进行搅拌，搅拌完成后加入聚醚二醇、抗氧化剂与扩链剂，继续在55~65℃下搅拌反应，后续加入异氰酸酯三聚体进行交联反应，反应温度为75~80℃，反应完成后加入封端剂甲醇得到耐候涂层；

（4）先将铝单板表面进行打磨平整后脱脂剂进行脱脂，清水洗净后烘干，通过湿碰湿的涂装工艺，先采用高压静电喷枪喷涂改性氟碳涂层，在室温下放置挥发5~6分钟后继续采用高压静电喷枪喷涂增强涂层，在室温下放置挥发5~6分钟后180~220℃下烘干固化10~12min，冷却完成后，通过电动喷涂机喷涂耐候涂层，喷涂温度为70~80℃，喷涂完成后即得到自修复耐候型铝单板。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过将氟碳树脂与纳米介孔分子筛结合，形成有效的互穿网络结构，使得内部网络密度更加紧密，从而与基体表面牢固结合，改性氟碳涂层的贴合力在外部极端高温与低温条件下不会发生明显的变化。

2.本发明通过设置增强涂层，通过生成的氢氧化钛单体吸附大量的氢离子，酸性条件下氢氧化钛单体比表面积更大，从而与改性氟碳涂层结合更加牢固，后续通过热固性丙烯酸树脂加热固化。

3.本发明通过异氰酸酯、聚醚多元醇、双氨基封端的聚醚二醇在扩链剂的反应下形成脲键与氨基甲酸酯键，氨基甲酸酯键在受热条件下能够发生断裂，从而将交联体系打卡，形成寡聚物或者分子量更小的聚合物，脲键能够在室温下形成氢键，从而使寡聚物或者分子量更小的聚合物粘合起来，并与其交联重新聚合在一起，从而实现良好的热流自修复性能。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。

实施例1

一种自修复耐候型铝单板，包括基体与涂覆于基体上的涂层，涂层包括由内到外依次涂覆的改性氟碳涂层、增强涂层以及耐候涂层。改性氟碳涂层包括以下重量份物质：氟碳树脂54份、纳米介孔分子筛7份、二甲苯17份、丙烯酸丁酯12份、甲基丙烯酸十二氟庚酯21份、消泡剂乙二醇丁醚1份。增强涂层包括以下重量份物质：乙酰丙酮20份、钛酸丁酯8份、热固性丙烯酸树脂30份。耐候涂层包括以下重量份物质：2,4’-二苯基甲烷二异氰酸20份、端羟基聚氧化丙烯醚31份、分子量为800g/mol的双氨基封端的聚醚二醇13份、扩链剂二乙基甲苯二胺1份、抗氧化剂四季戊四醇酯0.2份、甲醇5份。

一种自修复耐候型铝单板的制备方法，包括如下步骤：

（1）取纳米介孔分子筛、二甲苯与一半所需丙烯酸丁酯混合后搅拌均匀，加热至65℃后，逐滴加入剩余的丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸十二氟庚酯，加入过程中不断进行搅拌，后续升温至100℃，反应结束后在-5℃真空环境下去除溶剂二甲苯与丙烯酸丁酯,得到改性乳液，将改性乳液与氟碳树脂、消泡剂进行预混合，之后再置于高速分散剂内进行搅拌分散形成改性氟碳涂层。

（2）取乙酰丙酮与钛酸丁酯加入至有机溶剂无水乙醇内，搅拌均匀，在快速搅拌过程中将混合溶液滴加至1mol/L盐酸溶液中，搅拌完成后再通过盐酸溶液调节PH至2，后续置于室温下陈化2天，陈化完成后的溶液置于55℃的恒温干燥箱内干燥，得到粉体，粉体研磨后通过无水乙醇进行清洗，后续于室温条件下加入至热固性丙烯酸树脂分散均匀后得到增强涂层。

（3）取异氰酸酯与聚醚多元醇进行溶解，在75℃下进行搅拌，搅拌完成后加入聚醚二醇、抗氧化剂与扩链剂，继续在55℃下搅拌反应，后续加入异氰酸酯三聚体进行交联反应，反应温度为75℃，反应完成后加入封端剂甲醇得到耐候涂层。

（4）先将铝单板表面进行打磨平整后脱脂剂进行脱脂，清水洗净后烘干，通过湿碰湿的涂装工艺，先采用高压静电喷枪喷涂改性氟碳涂层，在室温下放置挥发5分钟后继续采用高压静电喷枪喷涂增强涂层，在室温下放置挥发5分钟后180℃下烘干固化10min，冷却完成后，通过电动喷涂机喷涂耐候涂层，喷涂温度为70℃，喷涂完成后即得到自修复耐候型铝单板。

实施例2

一种自修复耐候型铝单板，包括基体与涂覆于基体上的涂层，涂层包括由内到外依次涂覆的改性氟碳涂层、增强涂层以及耐候涂层。改性氟碳涂层包括以下重量份物质：氟碳树脂68份、纳米介孔分子筛9份、二甲苯19份、丙烯酸丁酯15份、甲基丙烯酸十二氟庚酯25份、消泡剂二乙二醇丁醚1份。增强涂层包括以下重量份物质：乙酰丙酮24份、钛酸丁酯11份、热固性丙烯酸树脂33份。耐候涂层包括以下重量份物质：4,4’-二苯基甲烷异氰酸23份、聚氧化丙烯醚多元醇33份、分子量为1000g/mol的双氨基封端的聚醚二醇18份、扩链剂4,4’双仲丁氨基二苯甲烷3份、2,2,4-三甲基己二异氰酸酯三聚体1份、抗氧化剂二芳基仲胺0.4份、甲醇7份。

一种自修复耐候型铝单板的制备方法，包括如下步骤：

（1）取纳米介孔分子筛、二甲苯与一半所需丙烯酸丁酯混合后搅拌均匀，加热至80℃后，逐滴加入剩余的丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸十二氟庚酯，加入过程中不断进行搅拌，后续升温至110℃，反应结束后在-8℃真空环境下去除溶剂二甲苯与丙烯酸丁酯,得到改性乳液，将改性乳液与氟碳树脂、消泡剂进行预混合，之后再置于高速分散剂内进行搅拌分散形成改性氟碳涂层。

（2）取乙酰丙酮与钛酸丁酯加入至有机溶剂无水乙醇内，搅拌均匀，在快速搅拌过程中将混合溶液滴加至1mol/L盐酸溶液中，搅拌完成后再通过盐酸溶液调节PH至2，后续置于室温下陈化3天，陈化完成后的溶液置于60℃的恒温干燥箱内干燥，得到粉体，粉体研磨后通过无水乙醇进行清洗，后续于室温条件下加入至热固性丙烯酸树脂分散均匀后得到增强涂层。

（3）取异氰酸酯与聚醚多元醇进行溶解，在77℃下进行搅拌，搅拌完成后加入聚醚二醇、抗氧化剂与扩链剂，继续在60℃下搅拌反应，后续加入异氰酸酯三聚体进行交联反应，反应温度为80℃，反应完成后加入封端剂甲醇得到耐候涂层。

（4）先将铝单板表面进行打磨平整后脱脂剂进行脱脂，清水洗净后烘干，通过湿碰湿的涂装工艺，先采用高压静电喷枪喷涂改性氟碳涂层，在室温下放置挥发6分钟后继续采用高压静电喷枪喷涂增强涂层，在室温下放置挥发6分钟后220℃下烘干固化12min，冷却完成后，通过电动喷涂机喷涂耐候涂层，喷涂温度为80℃，喷涂完成后即得到自修复耐候型铝单板。

实施例3

一种自修复耐候型铝单板，包括基体与涂覆于基体上的涂层，涂层包括由内到外依次涂覆的改性氟碳涂层、增强涂层以及耐候涂层。改性氟碳涂层包括以下重量份物质：氟碳树脂76份、纳米介孔分子筛11份、二甲苯21份、丙烯酸丁酯17份、甲基丙烯酸十二氟庚酯28份、消泡剂十二碳醇酯2份。增强涂层包括以下重量份物质：乙酰丙酮26份、钛酸丁酯13份、热固性丙烯酸树脂36份。耐候涂层包括以下重量份物质：异佛尔酮二异氰酸酯25份、聚四氢呋喃二元醇36份、分子量为1200g/mol的双氨基封端的聚醚二醇21份、扩链剂4,4’双仲丁氨基二苯甲烷4份、2,2,4-三甲基己二异氰酸酯三聚体2份、抗氧化剂对苯二胺和酮胺0.5份、甲醇10份。

一种自修复耐候型铝单板的制备方法，包括如下步骤：

（1）取纳米介孔分子筛、二甲苯与一半所需丙烯酸丁酯混合后搅拌均匀，加热至80℃后，逐滴加入剩余的丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸十二氟庚酯，加入过程中不断进行搅拌，后续升温至110℃，反应结束后在-10℃真空环境下去除溶剂二甲苯与丙烯酸丁酯,得到改性乳液，将改性乳液与氟碳树脂、消泡剂进行预混合，之后再置于高速分散剂内进行搅拌分散形成改性氟碳涂层。

（2）取乙酰丙酮与钛酸丁酯加入至有机溶剂无水乙醇内，搅拌均匀，在快速搅拌过程中将混合溶液滴加至1mol/L盐酸溶液中，搅拌完成后再通过盐酸溶液调节PH至2，后续置于室温下陈化3天，陈化完成后的溶液置于65℃的恒温干燥箱内干燥，得到粉体，粉体研磨后通过无水乙醇进行清洗，后续于室温条件下加入至热固性丙烯酸树脂分散均匀后得到增强涂层。

（3）取异氰酸酯与聚醚多元醇进行溶解，在80℃下进行搅拌，搅拌完成后加入聚醚二醇、抗氧化剂与扩链剂，继续在65℃下搅拌反应，后续加入异氰酸酯三聚体进行交联反应，反应温度为80℃，反应完成后加入封端剂甲醇得到耐候涂层。

（4）先将铝单板表面进行打磨平整后脱脂剂进行脱脂，清水洗净后烘干，通过湿碰湿的涂装工艺，先采用高压静电喷枪喷涂改性氟碳涂层，在室温下放置挥发6分钟后继续采用高压静电喷枪喷涂增强涂层，在室温下放置挥发6分钟后220℃下烘干固化12min，冷却完成后，通过电动喷涂机喷涂耐候涂层，喷涂温度为80℃，喷涂完成后即得到自修复耐候型铝单板。

本发明通过将氟碳树脂与纳米介孔分子筛结合，形成有效的互穿网络结构，使得内部网络密度更加紧密，从而与基体表面牢固结合，改性氟碳涂层的贴合力在外部极端高温与低温条件下不会发生明显的变化，通过设置增强涂层，通过生成的氢氧化钛单体吸附大量的氢离子，酸性条件下氢氧化钛单体比表面积更大，从而与改性氟碳涂层结合更加牢固，后续通过热固性丙烯酸树脂加热固化，通过异氰酸酯、聚醚多元醇、双氨基封端的聚醚二醇在扩链剂的反应下形成脲键与氨基甲酸酯键，氨基甲酸酯键在受热条件下能够发生断裂，从而将交联体系打卡，形成寡聚物或者分子量更小的聚合物，脲键能够在室温下形成氢键，从而使寡聚物或者分子量更小的聚合物粘合起来，并与其交联重新聚合在一起，从而实现良好的热流自修复性能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种自修复耐候型铝单板，其特征在于，包括基体与涂覆于基体上的涂层，所述涂层包括由内到外依次涂覆的改性氟碳涂层、增强涂层以及耐候涂层；

所述改性氟碳涂层包括以下重量份物质：氟碳树脂54~76份、纳米介孔分子筛7~11份、二甲苯17~21份、丙烯酸丁酯12~17份、甲基丙烯酸十二氟庚酯21~28份、消泡剂1~2份；

所述增强涂层包括以下重量份物质：乙酰丙酮20~26份、钛酸丁酯8~13份、热固性丙烯酸树脂30~36份；

所述耐候涂层包括以下重量份物质：异氰酸酯20~25份、聚醚多元醇31~36份、聚醚二醇13~21份、扩链剂2~4份、异氰酸酯三聚体1~2份、抗氧化剂0.2~0.5份、甲醇5~10份。

2.根据权利要求1所述的一种自修复耐候型铝单板，其特征在于：所述消泡剂选自乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯或十二碳醇酯中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种自修复耐候型铝单板，其特征在于：所述异氰酸酯选自2,4’-二苯基甲烷二异氰酸、4,4’-二苯基甲烷异氰酸、甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种自修复耐候型铝单板，其特征在于：所述聚醚多元醇选自端羟基聚氧化丙烯醚、聚氧化丙烯醚多元醇、低不饱和度聚氧化丙烯醚多元醇或聚四氢呋喃二元醇中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种自修复耐候型铝单板，其特征在于：所述聚醚二醇为双氨基封端的聚醚二醇，分子量为800~1200g/mol。

6.根据权利要求1所述的一种自修复耐候型铝单板，其特征在于：所述扩链剂为胺类扩链剂，所述扩链剂选自二乙基甲苯二胺或4,4’双仲丁氨基二苯甲烷中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种自修复耐候型铝单板，其特征在于：所述异氰酸酯三聚体选自异佛尔酮二异氰酸酯三聚体，2,2,4-三甲基己二异氰酸酯三聚体中的一种或两种的混合物。

8.根据权利要求1所述的一种自修复耐候型铝单板，其特征在于：所述抗氧化剂选自四季戊四醇酯、二芳基仲胺、对苯二胺和酮胺中的一种。

9.一种自修复耐候型铝单板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）取纳米介孔分子筛、二甲苯与一半所需丙烯酸丁酯混合后搅拌均匀，加热至65~80℃后，逐滴加入剩余的丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸十二氟庚酯，加入过程中不断进行搅拌，后续升温至100~110℃，反应结束后在-5~-10℃真空环境下去除溶剂二甲苯与丙烯酸丁酯,得到改性乳液，将改性乳液与氟碳树脂、消泡剂进行预混合，之后再置于高速分散剂内进行搅拌分散形成改性氟碳涂层；

（2）取乙酰丙酮与钛酸丁酯加入至有机溶剂无水乙醇内，搅拌均匀，在快速搅拌过程中将混合溶液滴加至1mol/L盐酸溶液中，搅拌完成后再通过盐酸溶液调节PH至2，后续置于室温下陈化2~3天，陈化完成后的溶液置于55~65℃的恒温干燥箱内干燥，得到粉体，粉体研磨后通过无水乙醇进行清洗，后续于室温条件下加入至热固性丙烯酸树脂分散均匀后得到增强涂层；

（3）取异氰酸酯与聚醚多元醇进行溶解，在75~80℃下进行搅拌，搅拌完成后加入聚醚二醇、抗氧化剂与扩链剂，继续在55~65℃下搅拌反应，后续加入异氰酸酯三聚体进行交联反应，反应温度为75~80℃，反应完成后加入封端剂甲醇得到耐候涂层；

（4）先将铝单板表面进行打磨平整后脱脂剂进行脱脂，清水洗净后烘干，通过湿碰湿的涂装工艺，先采用高压静电喷枪喷涂改性氟碳涂层，在室温下放置挥发5~6分钟后继续采用高压静电喷枪喷涂增强涂层，在室温下放置挥发5~6分钟后180~220℃下烘干固化10~12min，冷却完成后，通过电动喷涂机喷涂耐候涂层，喷涂温度为70~80℃，喷涂完成后即得到自修复耐候型铝单板。