CN115926580B - 一种轻型幕墙铝板及其制备方法 - Google Patents
一种轻型幕墙铝板及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种轻型幕墙铝板及其制备方法，用含有硼酸酯键、二硫键的改性环氧树脂制备加强涂料，将加强涂料涂覆在基材层上形成加强层；以双酚A二缩水甘油醚为环氧基体，用2,2′‑(1,4‑亚苯基)‑双[4‑硫醇1,3,2‑二氧杂戊烷和3,3‑二硫代二丙酸为交联剂，通过环氧‑巯基“点击”反应、环氧‑羧酸酯化反应制备改性环氧树脂；通过制备氧化锌复合木质素来改善氧化锌在防护层中的分散性；引入枝芽状二氧化硅，通过控制枝芽状二氧化硅与氧化锌复合木质素的质量比，会阻碍二氧化硅粉体之间的缠绕与团聚，提高其在改性树脂中的分散性，并且枝芽状二氧化硅有起到铠甲线作用，将防护层中氧化锌复合木质素衔接起来，形成更有效的耐磨、疏水、抗紫外的防护层。
Description
技术领域
本发明涉及幕墙技术领域，具体是一种轻型幕墙铝板及其制备方法。
背景技术
随着我国建筑领域的不断发展，铝板幕墙在建筑行业的应用越来越多，因为幕墙铝板的质感独特，色泽丰富持久，且外观形状多样，能与玻璃、石材等材料完美地结合，且幕墙铝板的材质较轻，价格低于大理石与玻璃幕墙，因此现在很多旧式建筑会选用铝板幕墙进行改造。
现有市场中幕墙铝板的处理工艺通常分为阳极氧化与静电喷涂两种。虽然阳极氧化可以提高铝板的耐腐蚀性，但是阳极氧化后的幕墙铝板的颜色较为单调，一般只有古铜色和白色两种颜色，且因工艺与批号原因导致每块铝板的板面颜色深浅不一，组合形成的幕墙整体不美观。
用聚氨酯、环氧树脂等原料配成高保色性颜料，对铝板进行静电喷涂，喷涂形成的喷涂层在提高幕墙铝板的可观赏性同时延长铝板的耐摩擦耐撞碰性，但是幕墙铝板在户外工作时会遭遇紫外线的长期照射，从而导致阴阳面颜色差异，破坏幕墙的美观性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻型幕墙铝板及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种轻型幕墙铝板，包括基材层、加强层、防护层；用含有硼酸酯键、二硫键的改性环氧树脂制备加强涂料，将加强涂料涂覆在基材层上形成加强层；用氧化锌复合木质素、枝芽状二氧化硅制备防护涂料，将防护涂料喷涂到加强层上形成防护层。
进一步的，基材层为6061铝合金、7075铝合金中一种。
进一步的，加强层的厚度为100-200μm，防护层的厚度为50-100μm。
本发明中通过在基材层铝板上形成加强层与防护层，赋予幕墙铝板具有超疏水、抗紫外、抗老化、自修复等性能，从而提高幕墙铝板的使用寿命及美观持久性。
本发明中以双酚A二缩水甘油醚为环氧基体，用2,2′-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷和3,3-二硫代二丙酸为交联剂，通过环氧-巯基“点击”反应、环氧-羧酸酯化反应制备改性环氧树脂，其具有的硼酸酯键、二硫键、酯键的环氧类网络结构，在提高加强层交联网络复杂性的同时，改善加强层的耐高温性能，且大幅提高环氧树脂与基材层铝板之间的结合力；且加强层中含有的大量可逆氢键，赋予加强层具有优异的自修复性。
进一步的，改性环氧树脂的制备包括以下步骤：
①将1,4-苯二硼酸、1-硫代甘油、四氢呋喃、去离子水混合，加入硫酸镁搅拌20-22h，过滤、旋转蒸发、干燥，置于50℃正庚烷中搅拌1-2h，过滤浓缩，得到2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]；
②双酚A二缩水甘油醚、2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]、3,3-二硫代二丙酸混合，加入聚(4-乙烯吡啶)、咪唑、四氢呋喃的混合液，超声搅拌10-20min，得到改性环氧树脂。
进一步的，双酚A二缩水甘油醚、2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]、3,3-二硫代二丙酸、聚(4-乙烯吡啶)的摩尔比为2.5：1：1：0.2。
通过引入含刚性苯环结构的2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]和柔性的3,3-二硫代二丙酸、聚(4-乙烯吡啶)，来调控改性环氧树脂的链段的柔性，从而改善加强层的韧性。
本发明中通过引入氧化锌来协同提高幕墙铝板的抗紫外性，但是纯氧化锌纳米材料由于具有高比表面能、亲水性较差、极性表面，使其在防护层中表现出严重的聚集行为，从而导致防护层的抗紫外性能下降，而木质素是一种含有酚羟基、醇羟基、羧基和甲氧基等多种活性官能团的高分子材料，具有环境友好、抗紫外、抗氧化和可生物降解等优异的特性，因此本发明中通过制备氧化锌复合木质素来改善氧化锌在防护层中的分散性，且氧化锌复合木质素中含有的金属锌与加强层中改性环氧树脂的二硫键存在可逆结合，在提高防护层与加强层结合力的同时提升防护层的自修复性。
进一步的，氧化锌复合木质素的制备包括以下步骤：
1)将木质素、氢氧化钠水溶液混合，加入3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵与蒸馏水的混合液，搅拌10-15min，加入氢氧化钠水溶液，80-85℃下搅拌2-3h，冷冻干燥、洗涤、烘干，得到季铵化木质素；
2)将醋酸锌、去离子水混合，加入氢氧化钠、季铵化木质素与去离子水的混合液，在85-90℃下保温2-3h将pH调为7.2-7.7，静置、离心、洗涤、沉淀、烘干得到氧化锌复合木质素。
本发明中引入端羟基聚二甲基硅氧烷来改善防护层的抗磨减摩性，同时用二氧化硅为填料改善防护层的韧性，且二氧化硅与氧化锌在疏水性、耐磨性上有协效作用，而单纯的球状纳米二氧化硅存在易团聚的问题，且防护层中的氧化锌复合木质素在防护层中会各自独立，不能连成有效的“防护铠甲”，采用枝芽状二氧化硅引入，会阻碍二氧化硅粉体之间的缠绕与团聚，提高其在改性树脂中的分散性，并且枝芽状二氧化硅有起到铠甲线作用，将防护层中氧化锌复合木质素衔接起来，形成更有效的耐磨、疏水、抗紫外的防护层。
进一步的，氧化锌复合木质素、枝芽状二氧化硅的质量比为1：1。
进一步的，枝芽状二氧化硅的制备包括以下步骤：
(1)将聚乙烯吡咯烷酮、正戊醇混合，超声振荡1-2h，加入乙醇、去离子水、二水柠檬酸钠水溶液混合，加入氨水静置3-5min，加入正硅酸乙酯，在85-90℃保温160-180min，用0.45μm孔径的聚四氟乙烯膜抽滤，洗涤，得到线形二氧化硅；
(2)将线形二氧化硅、乙醇、去离子水混合，加入盐酸多巴胺，用三羟甲基氨基甲烷将pH调至8.4-8.6，加入正硅酸乙酯，在30℃保温22-24h，用0.45μm孔径的聚四氟乙烯膜抽滤，用乙醇和水洗涤3-5次，得到枝芽状二氧化硅。
进一步的，一种轻型幕墙铝板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铝板清洁、干燥、喷砂作为基材层；
S2：用含有硼酸酯键、二硫键的改性环氧树脂制备加强涂料；
S3：将加强涂料涂覆在基材层表面，固化，形成加强层；
S4：将氧化锌复合木质素与乙酸乙酯超声混合10-20min，加入端羟基聚二甲基硅氧烷与乙酸乙酯的混合液，搅拌5-10min，加入聚琥珀酰亚胺、枝芽状二氧化硅、改性环氧树脂、颜料，搅拌20-40min，得到防护涂料；
S5：将防护涂料喷涂到加强层上，固化，形成防护层，得到一种轻型幕墙铝板。
进一步的，固化的工作条件为：40℃固化1h，50℃固化1h，60℃固化1h。
本发明的有益效果：
本发明提供一种轻型幕墙铝板及其制备方法，本发明中通过在基材层铝板上形成加强层与防护层，赋予幕墙铝板具有超疏水、抗紫外、抗老化、自修复等性能，从而提高幕墙铝板的使用寿命及美观持久性。
用含有硼酸酯键、二硫键的改性环氧树脂制备加强涂料，将加强涂料涂覆在基材层上形成加强层；以双酚A二缩水甘油醚为环氧基体，用2,2′-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷和3,3-二硫代二丙酸为交联剂，通过环氧-巯基“点击”反应、环氧-羧酸酯化反应制备改性环氧树脂；通过引入含刚性结构的2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]、聚(4-乙烯吡啶)和柔性的3,3-二硫代二丙酸，来调控改性环氧树脂的链段的柔性，从而改善加强层的韧性；其具有的硼酸酯键、二硫键、酯键的环氧类网络结构，在提高加强层交联网络复杂性的同时，改善加强层的耐高温性能，且大幅提高环氧树脂与基材层铝板之间的结合力；且加强层中含有的大量可逆氢键，赋予加强层具有优异的自修复性。
通过制备氧化锌复合木质素来改善氧化锌在防护层中的分散性，且氧化锌复合木质素中含有的金属锌与加强层中改性环氧树脂的二硫键存在可逆结合，在提高防护层与加强层结合力的同时提升防护层的自修复性。
引入端羟基聚二甲基硅氧烷来改善防护层的抗磨减摩性，同时用二氧化硅为填料改善防护层的韧性、自洁性，且二氧化硅与氧化锌在疏水性、耐磨性上有协效作用，而单纯的球状纳米二氧化硅存在易团聚的问题，且防护层中的氧化锌复合木质素在防护层中会各自独立，不能连成有效的“防护铠甲”，采用枝芽状二氧化硅引入，通过控制枝芽状二氧化硅与氧化锌复合木质素的质量比，会阻碍二氧化硅粉体之间的缠绕与团聚，提高其在改性树脂中的分散性，并且枝芽状二氧化硅有起到铠甲线作用，将防护层中氧化锌复合木质素衔接起来，形成更有效的耐磨、疏水、抗紫外的防护层，延长幕墙铝板的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种轻型幕墙铝板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铝板清洁、干燥、喷砂作为基材层；
基材层为6061铝合金；
加强层的厚度为200μm，防护层的厚度为100μm；
S2：用含有硼酸酯键、二硫键的改性环氧树脂制备加强涂料；
改性环氧树脂的制备包括以下步骤：
①将3g1,4-苯二硼酸、4.1g1-硫代甘油、80mL四氢呋喃、0.1mL去离子水混合，加入5g硫酸镁搅拌20h，过滤、旋转蒸发、干燥，置于50℃正庚烷中搅拌1h，过滤浓缩，得到2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]；
②2.5mmol双酚A二缩水甘油醚、1mmol2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]、1mmol3,3-二硫代二丙酸混合，加入0.2mmol聚(4-乙烯吡啶)、0.02mmol咪唑、10mL四氢呋喃的混合液，超声搅拌10min，得到改性环氧树脂；
S3：将加强涂料涂覆在基材层表面，固化，形成加强层；
S4：将0.1g氧化锌复合木质素与10mL乙酸乙酯超声混合10min，加入0.2g端羟基聚二甲基硅氧烷与1mL乙酸乙酯的混合液，搅拌5min，加入0.01g聚琥珀酰亚胺、0.1g枝芽状二氧化硅、1g改性环氧树脂、0.1g颜料，搅拌20min，得到防护涂料；
氧化锌复合木质素的制备包括以下步骤：
1)将7.22g木质素、40mL质量分数20％的氢氧化钠水溶液混合，加入6.01g3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵与20mL蒸馏水的混合液，搅拌10min，加入8mL质量分数8％氢氧化钠水溶液，80℃下搅拌3h，冷冻干燥、洗涤、烘干，得到季铵化木质素；
2)将1.1g醋酸锌、50mL去离子水混合，加入2g氢氧化钠、0.4g季铵化木质素与50mL去离子水的混合液，在85℃下保温3h将pH调为7.2，静置、离心、洗涤、沉淀、烘干得到氧化锌复合木质素；
枝芽状二氧化硅的制备包括以下步骤：
(1)将1.6g聚乙烯吡咯烷酮、16mL正戊醇混合，超声振荡1h，加入1.5mL乙醇、0.43mL去离子水、0.018mol/L二水柠檬酸钠水溶液1.6mL混合，加入0.3mL氨水静置3min，加入0.15mL正硅酸乙酯，在85℃保温180min，用0.45μm孔径的聚四氟乙烯膜抽滤，洗涤，得到线形二氧化硅；
(2)将1g线形二氧化硅、10mL乙醇、3mL去离子水混合，加入0.11g盐酸多巴胺，用三羟甲基氨基甲烷将pH调至8.4，加入1mL正硅酸乙酯，在30℃保温23h，用0.45μm孔径的聚四氟乙烯膜抽滤，用乙醇和水洗涤3次，得到枝芽状二氧化硅；
S5：将防护涂料喷涂到加强层上，固化，形成防护层，得到一种轻型幕墙铝板；
固化的工作条件为：40℃固化1h，50℃固化1h，60℃固化1h。
实施例2
一种轻型幕墙铝板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铝板清洁、干燥、喷砂作为基材层；
基材层为6061铝合金；
加强层的厚度为200μm，防护层的厚度为100μm；
S2：用含有硼酸酯键、二硫键的改性环氧树脂制备加强涂料；
改性环氧树脂的制备包括以下步骤：
①将3g1,4-苯二硼酸、4.1g1-硫代甘油、80mL四氢呋喃、0.1mL去离子水混合，加入5g硫酸镁搅拌21h，过滤、旋转蒸发、干燥，置于50℃正庚烷中搅拌1.5h，过滤浓缩，得到2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇1,3,2-二氧杂戊烷]；
②2.5mmol双酚A二缩水甘油醚、1mmol2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]、1mmol3,3-二硫代二丙酸混合，加入0.2mmol聚(4-乙烯吡啶)、0.02mmol咪唑、10mL四氢呋喃的混合液，超声搅拌15min，得到改性环氧树脂；
S3：将加强涂料涂覆在基材层表面，固化，形成加强层；
S4：将0.1g氧化锌复合木质素与10mL乙酸乙酯超声混合15min，加入0.2g端羟基聚二甲基硅氧烷与1mL乙酸乙酯的混合液，搅拌8min，加入0.01g聚琥珀酰亚胺、0.1g枝芽状二氧化硅、1g改性环氧树脂、0.1g颜料，搅拌30min，得到防护涂料；
氧化锌复合木质素的制备包括以下步骤：
1)将7.22g木质素、40mL质量分数20％的氢氧化钠水溶液混合，加入6.01g3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵与20mL蒸馏水的混合液，搅拌12min，加入8mL质量分数8％氢氧化钠水溶液，83℃下搅拌2.5h，冷冻干燥、洗涤、烘干，得到季铵化木质素；
2)将1.1g醋酸锌、50mL去离子水混合，加入2g氢氧化钠、0.4g季铵化木质素与50mL去离子水的混合液，在88℃下保温2.5h将pH调为7.5，静置、离心、洗涤、沉淀、烘干得到氧化锌复合木质素；
枝芽状二氧化硅的制备包括以下步骤：
(1)将1.6g聚乙烯吡咯烷酮、16mL正戊醇混合，超声振荡1.5h，加入1.5mL乙醇、0.43mL去离子水、0.018mol/L二水柠檬酸钠水溶液1.6mL混合，加入0.3mL氨水静置4min，加入0.15mL正硅酸乙酯，在88℃保温170min，用0.45μm孔径的聚四氟乙烯膜抽滤，洗涤，得到线形二氧化硅；
(2)将1g线形二氧化硅、10mL乙醇、3mL去离子水混合，加入0.11g盐酸多巴胺，用三羟甲基氨基甲烷将pH调至8.5，加入1mL正硅酸乙酯，在30℃保温23h，用0.45μm孔径的聚四氟乙烯膜抽滤，用乙醇和水洗涤4次，得到枝芽状二氧化硅；
S5：将防护涂料喷涂到加强层上，固化，形成防护层，得到一种轻型幕墙铝板；
固化的工作条件为：40℃固化1h，50℃固化1h，60℃固化1h。
实施例3
一种轻型幕墙铝板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铝板清洁、干燥、喷砂作为基材层；
基材层为6061铝合金；
加强层的厚度为200μm，防护层的厚度为100μm；
S2：用含有硼酸酯键、二硫键的改性环氧树脂制备加强涂料；
改性环氧树脂的制备包括以下步骤：
①将3g1,4-苯二硼酸、4.1g1-硫代甘油、80mL四氢呋喃、0.1mL去离子水混合，加入5g硫酸镁搅拌20-22h，过滤、旋转蒸发、干燥，置于50℃正庚烷中搅拌2h，过滤浓缩，得到2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]；
②2.5mmol双酚A二缩水甘油醚、1mmol2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]、1mmol3,3-二硫代二丙酸混合，加入0.2mmol聚(4-乙烯吡啶)、0.02mmol咪唑、10mL四氢呋喃的混合液，超声搅拌20min，得到改性环氧树脂；
S3：将加强涂料涂覆在基材层表面，固化，形成加强层；
S4：将0.1g氧化锌复合木质素与10mL乙酸乙酯超声混合20min，加入0.2g端羟基聚二甲基硅氧烷与1mL乙酸乙酯的混合液，搅拌10min，加入0.01g聚琥珀酰亚胺、0.1g枝芽状二氧化硅、1g改性环氧树脂、0.1g颜料，搅拌40min，得到防护涂料；
氧化锌复合木质素的制备包括以下步骤：
1)将7.22g木质素、40mL质量分数20％的氢氧化钠水溶液混合，加入6.01g3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵与20mL蒸馏水的混合液，搅拌15min，加入8mL质量分数8％氢氧化钠水溶液，85℃下搅拌2h，冷冻干燥、洗涤、烘干，得到季铵化木质素；
2)将1.1g醋酸锌、50mL去离子水混合，加入2g氢氧化钠、0.4g季铵化木质素与50mL去离子水的混合液，在90℃下保温2h将pH调为7.7，静置、离心、洗涤、沉淀、烘干得到氧化锌复合木质素；
枝芽状二氧化硅的制备包括以下步骤：
(1)将1.6g聚乙烯吡咯烷酮、16mL正戊醇混合，超声振荡2h，加入1.5mL乙醇、0.43mL去离子水、0.018mol/L二水柠檬酸钠水溶液1.6mL混合，加入0.3mL氨水静置5min，加入0.15mL正硅酸乙酯，在90℃保温180min，用0.45μm孔径的聚四氟乙烯膜抽滤，洗涤，得到线形二氧化硅；
(2)将1g线形二氧化硅、10mL乙醇、3mL去离子水混合，加入0.11g盐酸多巴胺，用三羟甲基氨基甲烷将pH调至8.6，加入1mL正硅酸乙酯，在30℃保温24h，用0.45μm孔径的聚四氟乙烯膜抽滤，用乙醇和水洗涤5次，得到枝芽状二氧化硅；
S5：将防护涂料喷涂到加强层上，固化，形成防护层，得到一种轻型幕墙铝板；
固化的工作条件为：40℃固化1h，50℃固化1h，60℃固化1h。
对比例1
以实施例3为对照组，在制备改性环氧树脂时，2.5mmol双酚A二缩水甘油醚、0.5mmol2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇1,3,2-二氧杂戊烷]、0.5mmol3,3-二硫代二丙酸，其他工序正常。
对比例2
以实施例3为对照组，在制备改性环氧树脂时，没有加入2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]，其他工序正常。
对比例3
以实施例3为对照组，在制备改性环氧树脂时，没有加入3,3-二硫代二丙酸，其他工序正常。
对比例4
以实施例3为对照组，用环氧树脂E-06(607)(武汉普洛夫生物科技有限公司)替换改性环氧树脂，其他工序正常。
对比例5
以实施例3为对照组，用线状二氧化硅替换枝芽状二氧化硅，其他工序正常。
对比例6
以实施例3为对照组，用氧化锌替换氧化锌复合木质素，其他工序正常。
对比例7
以实施例3为对照组，用木质素替换氧化锌复合木质素，其他工序正常。
对比例8
以实施例3为对照组，氧化锌复合木质素与枝芽状二氧化硅的质量比为2：1，其他工序正常。
原料来源：
6061铝合金：以质量百分数计，铜0.3％、锰0.15％、镁1.1％、锌0.25％、铬0.25％、钛0.15％、硅0.7％、铁0.5％，余量为铝；1,4-苯二硼酸B100863、1-硫代甘油T109440、双酚A二缩水甘油醚B131786、3,3-二硫代二丙酸D305354、聚(4-乙烯吡啶)P303220、端羟基聚二甲基硅氧烷P304442、咪唑I108704、聚琥珀酰亚胺P303994、盐酸多巴胺D103111、3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵C120679、聚乙烯吡咯烷酮P274371、三羟甲基氨基甲烷T110601、二水柠檬酸钠S116311：阿拉丁试剂；正硅酸乙酯、醋酸锌、氨水、乙酸乙酯、氢氧化钠、四氢呋喃、硫酸镁、正庚烷、正戊醇、乙醇：国药集团试剂；颜料YJ10426：上海一基实业有限公司；木质素N129：湖北汉威化工有限公司。
性能测试：
对实施例1-3、对比例1-8所制得幕墙铝板进行性能测试；
划痕实验：用刀片划伤涂层表面以模拟其机械受损，十字划痕长为50μm，将受损样品经80℃保温2h后，记录受损，得到愈合率；疏水性测量水接触角；抗紫外性：人工气候加速老化参照GB/T18244，用辐照能量1000MJ/m2的氙弧灯光照1500h，然后参照GB/T1771-1991进行耐盐雾测试；采用MFT-5000型摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验，往复距离4mm，运行频率200次/min，额定负载2.2N，测试时间30min，计算磨损量，测试耐磨性；所得结果如表1所示；
表1
本发明提供一种轻型幕墙铝板及其制备方法，实施例1-3中用辐照能量1000MJ/m2的氙弧灯光照1500h后颜色未发生变化，本发明中通过在基材层铝板上形成加强层与防护层，赋予幕墙铝板具有超疏水、抗紫外、抗老化、自修复等性能，从而提高幕墙铝板的使用寿命及美观持久性。
将实施例3与对比例1、对比例2、对比例3、对比例4进行对比，用含有硼酸酯键、二硫键的改性环氧树脂制备加强涂料，将加强涂料涂覆在基材层上形成加强层；以双酚A二缩水甘油醚为环氧基体，用2,2′-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷和3,3-二硫代二丙酸为交联剂，通过环氧-巯基“点击”反应、环氧-羧酸酯化反应制备改性环氧树脂；
通过引入含刚性结构的2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]、聚(4-乙烯吡啶)和柔性的3,3-二硫代二丙酸，来调控改性环氧树脂的链段的柔性，从而改善加强层的韧性；其具有的硼酸酯键、二硫键、酯键的环氧类网络结构，在提高加强层交联网络复杂性的同时，改善加强层的耐高温性能，且大幅提高环氧树脂与基材层铝板之间的结合力；且加强层中含有的大量可逆氢键，赋予加强层具有优异的自修复性。
将实施例3与对比例6、对比例7进行对比，通过制备氧化锌复合木质素来改善氧化锌在防护层中的分散性，且氧化锌复合木质素中含有的金属锌与加强层中改性环氧树脂的二硫键存在可逆结合，在提高防护层与加强层结合力的同时提升防护层的自修复性。
将实施例3与对比例5、对比例8进行对比，引入端羟基聚二甲基硅氧烷来改善防护层的抗磨减摩性，同时用二氧化硅为填料改善防护层的韧性、自洁性，且二氧化硅与氧化锌在疏水性、耐磨性上有协效作用，而单纯的球状纳米二氧化硅存在易团聚的问题，且防护层中的氧化锌复合木质素在防护层中会各自独立，不能连成有效的“防护铠甲”，采用枝芽状二氧化硅引入，通过控制枝芽状二氧化硅与氧化锌复合木质素的质量比，会阻碍二氧化硅粉体之间的缠绕与团聚，提高其在改性树脂中的分散性，并且枝芽状二氧化硅有起到铠甲线作用，将防护层中氧化锌复合木质素衔接起来，形成更有效的耐磨、疏水、抗紫外的防护层，延长幕墙铝板的使用寿命。
以上所述仅为本发明的为实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种轻型幕墙铝板，其特征在于，包括基材层、加强层、防护层；用含有硼酸酯键、二硫键的改性环氧树脂制备加强涂料，将加强涂料涂覆在基材层上形成加强层；用氧化锌复合木质素、枝芽状二氧化硅制备防护涂料，将防护涂料喷涂到加强层上形成防护层；
改性环氧树脂的制备包括以下步骤：
①将1,4-苯二硼酸、1-硫代甘油、四氢呋喃、去离子水混合，加入硫酸镁搅拌20-22h，过滤、旋转蒸发、干燥，置于50℃正庚烷中搅拌1-2h，过滤浓缩，得到2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]；
②双酚A二缩水甘油醚、2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇1,3,2-二氧杂戊烷]、3,3-二硫代二丙酸混合，加入聚(4-乙烯吡啶)、咪唑、四氢呋喃的混合液，超声搅拌10-20min，得到改性环氧树脂；
改性环氧树脂的制备中，双酚A二缩水甘油醚、2,2'-(1,4-亚苯基)-双[4-硫醇-1,3,2-二氧杂戊烷]、3,3-二硫代二丙酸、聚(4-乙烯吡啶)的摩尔比为2.5：1：1：0.2；
氧化锌复合木质素、枝芽状二氧化硅的质量比为1：1；
氧化锌复合木质素的制备包括以下步骤：
1)将木质素、氢氧化钠水溶液混合，加入3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵与蒸馏水的混合液，搅拌10-15min，加入氢氧化钠水溶液，80-85℃下搅拌2-3h，冷冻干燥、洗涤、烘干，得到季铵化木质素；
2)将醋酸锌、去离子水混合，加入氢氧化钠、季铵化木质素与去离子水的混合液，在85-90℃下保温2-3h将pH调为7.2-7.7，静置、离心、洗涤、沉淀、烘干得到氧化锌复合木质素；
枝芽状二氧化硅的制备包括以下步骤：
(1)将聚乙烯吡咯烷酮、正戊醇混合，超声振荡1-2h，加入乙醇、去离子水、二水柠檬酸钠水溶液混合，加入氨水静置3-5min，加入正硅酸乙酯，在85-90℃保温160-180min，用0.45μm孔径的聚四氟乙烯膜抽滤，洗涤，得到线形二氧化硅；
(2)将线形二氧化硅、乙醇、去离子水混合，加入盐酸多巴胺，用三羟甲基氨基甲烷将pH调至8.4-8.6，加入正硅酸乙酯，在30℃保温22-24h，用0.45μm孔径的聚四氟乙烯膜抽滤，用乙醇和水洗涤3-5次，得到枝芽状二氧化硅；
一种轻型幕墙铝板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将铝板清洁、干燥、喷砂作为基材层；
S2：用含有硼酸酯键、二硫键的改性环氧树脂制备加强涂料；
S3：将加强涂料涂覆在基材层表面，固化，形成加强层；
S4：将氧化锌复合木质素与乙酸乙酯超声混合10-20min，加入端羟基聚二甲基硅氧烷与乙酸乙酯的混合液，搅拌5-10min，加入聚琥珀酰亚胺、枝芽状二氧化硅、改性环氧树脂、颜料，搅拌20-40min，得到防护涂料；
S5：将防护涂料喷涂到加强层上，固化，形成防护层，得到一种轻型幕墙铝板。
2.根据权利要求1所述的一种轻型幕墙铝板，其特征在于，基材层为6061铝合金、7075铝合金中一种。
3.根据权利要求1所述的一种轻型幕墙铝板，其特征在于，加强层的厚度为100-200μm，防护层的厚度为50-100μm。
4.根据权利要求1所述的一种轻型幕墙铝板，其特征在于，步骤S5中，固化的工作条件为：40℃固化1h，50℃固化1h，60℃固化1h。
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