CN104530811A - 一种铝型材红色粉末涂层均匀增强剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝型材红色粉末涂层均匀增强剂及其制备方法，其中，该均匀增强剂的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：大蒜褐变鳞茎提取物12~18份；草酰乙酸0.1~3份；腐植酸钠5~10份；龙胆提取物0.5~1份；聚氨酯树脂10~15份；钠基膨润土0.3~1份。本发明提供的均匀增强剂可以提高铝型材红色粉末涂层的均匀性，使产品表面更加细腻，色彩更加均匀，同时可以提高其附着力，涂层不容易脱落。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，尤其涉及的是一种铝型材红色粉末涂层均匀增强剂及其制备方法。
背景技术
在铝型材生产过程中，一般需要在铝型材表面附着涂层，而粉末喷涂是其中一种技术手段。通过粉末喷涂的方法，将粉末均匀喷涂在铝型材表面，形成粉末涂层。这种粉末涂层不但提高了铝型材的美观效果，同时粉末涂层具有多种特性，例如抗酸碱性、抗老化性、耐磨性等。但是，由于粉末不具备流动性，粉末涂层的均匀性较差，同时粉末涂层的附着性不够理想，手感粗糙，反复弯曲或长时间使用会出现脱落现象。
发明人在另一个发明创造中已经提出一种适合黑色颜料粉末、黄色颜料粉末、蓝色颜料粉末和白色颜料粉末使用的均匀增强剂，但是该均匀增强剂对红色颜料粉末涂层所起的均匀效果较差，基本无均匀作用。因此，发明人再对原均匀增强剂的成分进行研究，得出一种适用于红色颜料粉末的均匀增强剂。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铝型材红色粉末涂层均匀增强剂及其制备方法，该均匀增强剂可以提高红色粉末涂层的均匀性，同时提高其附着力。
本发明的技术方案如下：一种铝型材红色粉末涂层均匀增强剂，其中，该均匀增强剂的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
大蒜褐变鳞茎提取物 12~18份；
草酰乙酸 0.1~3份；
腐植酸钠 5~10份；
龙胆提取物 0.5~1份；
聚氨酯树脂 10~15份；
钠基膨润土 0.3~1份；
所述大蒜褐变鳞茎提取物的制备过程如下：将大蒜鳞茎置于60~80℃环境下处理20~30日，获得褐变鳞茎，将褐变鳞茎粉碎，并加入质量为褐变鳞茎5~8倍的去离子水，采用旋转式摇床在70~80℃下以200~250转/min的速度震荡100~120分钟，过滤获得大蒜褐变鳞茎提取物；
所述龙胆提取物的制备过程如下：将三花龙胆的根和茎，研磨，加入质量为三花龙胆的根和茎的3~5倍的去离子水，搅拌30分钟后在温度为50℃的环境下静置100~120分钟，取上层清液获得龙胆提取物；
所述聚氨酯树脂为聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯或聚酯-聚醚型聚氨酯。
大蒜的鳞茎经高温处理，会发生非酶褐变。褐变后的大蒜鳞茎具有一定的降血脂、增强抵抗力的保健作用，暂时还没有发现将其应用于提高均匀性这一方面的研究。本发明所称的大蒜鳞茎，可选用任一种现有的新鲜大蒜鳞茎（蒜头）。腐植酸钠为乌黑晶亮，闪着漂亮光泽的无定性颗粒，无毒无臭无腐蚀，极易于水，有较强的吸附，交换，络合能力，本发明的腐植酸钠采用市售产品。龙胆提取物，是一种从龙胆科植物（例如条叶龙胆、龙胆、三花龙胆或者坚龙胆）的根和茎中提出的物质，本发明通过对条叶龙胆、龙胆、三花龙胆或者坚龙胆几种龙胆科植物进行提取，同时有针对的筛选，最终确定采用三花龙胆提出得到的物质。聚氨酯树脂是一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，本发明的聚氨酯树脂采用市售产品。膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿，它具有多种特殊的性质，如：膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性等，广泛用于各个工业领域，本发明的钠基膨润土采用市售产品。草酰乙酸是在苹果酸脱氢酶的催化下由苹果酸生成的，可用作爽滑剂、抗静电剂、脱模剂或颜料、染料的分散剂，本发明的草酰乙酸采用市售产品。
发明人通过对上述物质的研究，发现大蒜褐变鳞茎提取物、腐植酸钠和聚氨酯树脂混合，再经过本发明的处理工艺，所得到的混合体系对铝型材采用的粉末涂料具有很好的导流性，配合一定的环境压力，可以实现粉末涂料在铝型材上进行一定程度的自动排列，即粉末涂料在小范围内进行再次调节分布，对粉末涂层的均匀性具有极大的提高，适合黑色颜料粉末、黄色颜料粉末、蓝色颜料粉末和白色颜料粉末使用，但对红色颜料粉末所起的导流均匀作用较差。经研究，发明人发现是由于大蒜褐变鳞茎提取物与红色颜料粉末混合后会导致混合体系产生一定的粘性，这种粘性影响了混合体系对粉末的导流作用，因此无法实现粉末涂料的自动排列。于是发明人适当的减少大蒜褐变鳞茎提取物与聚氨酯树脂的量，并在该混合体系中加入草酰乙酸，草酰乙酸具有一定的爽滑分散作用，可以消除混合体系的粘性。进一步，发明人继续对如何提高该混合体系的金属附着力进行研究，发现在该混合体系中加入少量钠基膨润土可以较为明显的提高其金属附着力，发明人猜测是钠基膨润土所具有的粘结性和吸附性产生作用。进而，发明人又对如何提高钠基膨润土的粘结性和吸附性进行研究，最后发现钠基膨润土混合三花龙胆的提取物可以有效提高其粘结性和吸附性。于是，发明人将上述物质进行混合，经过本发明的制备方法制备后，将得到的物质应用在铝型材粉末喷涂中，经过反复测试，得到一种能提高铝型材红色粉末涂层的均匀性和附着力的增强剂。
发明人继续对各组分的具体含量进行筛选和试验，最终得到效果最佳的组分配比：
大蒜褐变鳞茎提取物 15份；
草酰乙酸 1.5份；
腐植酸钠 7份；
龙胆提取物 0.8份；
聚氨酯树脂 12份；
钠基膨润土 0.5份。
本发明还公开了该铝型材红色粉末涂层均匀增强剂的制备方法，包括以下步骤：
先将大蒜褐变鳞茎提取物、腐植酸钠和聚氨酯树脂混合，加入5倍于该混合物质量的去离子水，搅拌40分钟后密封加热，加热温度维持在40~50℃，加热时间为15分钟，加热完毕后静置冷却至室温，然后加入草酰乙酸搅拌20分钟；最后加入龙胆提取物、钠基膨润土，搅拌30分钟后用旋转蒸发仪以40℃处理，直至液体体积减少30%~50%，得到均匀增强剂。
其中采用旋转蒸发仪蒸发是为了不影响大蒜褐变鳞茎提取物和龙胆提取物的活性。
本发明的有益效果：本发明提供的这种均匀增强剂，可以有效提高铝型材红色粉末涂层的均匀性，同时提高其附着力。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下列举实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
本实施例中铝型材红色粉末涂层均匀增强剂的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
大蒜褐变鳞茎提取物 12份；
草酰乙酸 0.3份；
腐植酸钠 5份；
龙胆提取物 0.5份；
聚氨酯树脂 10份；
钠基膨润土 0.3份；
大蒜褐变鳞茎提取物的制备过程如下：将大蒜鳞茎置于60℃环境下处理30日，获得褐变鳞茎，将褐变鳞茎粉碎，并加入质量为褐变鳞茎5倍的去离子水，采用旋转式摇床在70℃下以200转/min的速度震荡100分钟，过滤获得大蒜褐变鳞茎提取物；
龙胆提取物的制备过程如下：取三花龙胆的根和茎，研磨，加入质量为三花龙胆的根和茎的3倍的去离子水，搅拌30分钟后在温度为50℃的环境下静置100分钟，取上层清液获得龙胆提取物；
聚氨酯树脂为聚酯型聚氨酯。
本实施例的均匀增强剂的制备方法为：先将大蒜褐变鳞茎提取物、腐植酸钠和聚酯型聚氨酯混合，加入5倍于该混合物质量的去离子水，搅拌40分钟后密封加热，加热温度维持在40℃，加热时间为15分钟，加热完毕后静置冷却至室温，然后加入草酰乙酸搅拌20分钟；最后加入龙胆提取物、钠基膨润土，搅拌30分钟后用旋转蒸发仪以40℃处理，直至液体体积减少50%，得到均匀增强剂。
实施例2
本实施例中铝型材红色粉末涂层均匀增强剂的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
大蒜褐变鳞茎提取物 18份；
草酰乙酸 2.5份；
腐植酸钠 10份；
龙胆提取物 1份；
聚氨酯树脂 15份；
钠基膨润土 0.8份。
其中大蒜褐变鳞茎提取物和龙胆提取物的制备方法与实施例1相同，聚氨酯树脂为聚酯型聚氨酯，同时本实施例的均匀增强剂的制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例中铝型材红色粉末涂层均匀增强剂的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
大蒜褐变鳞茎提取物 15份；
草酰乙酸 1.5份；
腐植酸钠 7份；
龙胆提取物 0.8份；
聚氨酯树脂 12份；
钠基膨润土 0.5份。
大蒜褐变鳞茎提取物的制备过程如下：将大蒜鳞茎置于80℃环境下处理20日，获得褐变鳞茎，将褐变鳞茎粉碎，并加入质量为褐变鳞茎7倍的去离子水，采用旋转式摇床在75℃下以220转/min的速度震荡120分钟，过滤获得大蒜褐变鳞茎提取物；
龙胆提取物的制备过程如下：将三花龙胆的根和茎，研磨，加入质量为三花龙胆的根和茎的4倍的去离子水，搅拌30分钟后在温度为50℃的环境下静置120分钟，取上层清液获得龙胆提取物；
聚氨酯树脂为聚醚型聚氨酯。
本实施例的均匀增强剂的制备方法如下：先将大蒜褐变鳞茎提取物、腐植酸钠和聚氨酯树脂混合，加入5倍于该混合物质量的去离子水，搅拌40分钟后密封加热，加热温度维持在45℃，加热时间为15分钟，加热完毕后静置冷却至室温，然后加入草酰乙酸搅拌20分钟；最后加入龙胆提取物、钠基膨润土，搅拌30分钟后用旋转蒸发仪以40℃处理，直至液体体积减少40%，得到均匀增强剂。
对比例1
本对比例中铝型材红色粉末涂层均匀增强剂的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
大蒜褐变鳞茎提取物 12份；
腐植酸钠 5份；
聚氨酯树脂 10份。
其中大蒜褐变鳞茎提取物的制备方法与实施例1相同，聚氨酯树脂为聚酯型聚氨酯。
本对比例的均匀增强剂的制备方法如下：先将大蒜褐变鳞茎提取物、腐植酸钠和聚酯型聚氨酯混合，加入5倍于该混合物质量的去离子水，搅拌40分钟后密封加热，加热温度维持在40℃，加热时间为15分钟，加热完毕后静置冷却至室温，用旋转蒸发仪以40℃处理，直至液体体积减少50%，得到均匀增强剂。
对比例2
本对比例中铝型材红色粉末涂层均匀增强剂的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
大蒜褐变鳞茎提取物 12份；
腐植酸钠 5份；
聚氨酯树脂 10份；
钠基膨润土 0.3份。
其中大蒜褐变鳞茎提取物的制备方法与实施例1相同，聚氨酯树脂为聚酯型聚氨酯。
同时本对比例的均匀增强剂的制备方法与实施例1相同。
对比例3
本对比例中铝型材红色粉末涂层均匀增强剂的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
大蒜褐变鳞茎提取物 12份；
草酰乙酸 0.3份；
腐植酸钠 5份；
聚氨酯树脂 10份。
其中大蒜褐变鳞茎提取物的制备方法与实施例1相同，聚氨酯树脂为聚酯型聚氨酯。
同时本对比例的均匀增强剂的制备方法与实施例1相同。
以下，对上述各实施例所制得的均匀增强剂进行应用测试实验。
1.样品制备。
首先将铝型材置于环境温度为45℃的环境下，将铝型材以10~15转/分钟的速度转动，向铝型材表面均匀涂上本发明的均匀增强剂，然后在3分钟内将需要喷涂的红色颜料粉末利用传统的喷涂方法喷涂在铝型材表面，将铝型材的周围环境气压上调至140~150Kpa（即比外界气压高40~50Kpa）（外界气压为一个标准大气压），保持旋转20~30分钟后，将铝型材取出干燥，得到样品铝型材。
通过上述方法，利用实施例1~3，对比例1~3的均匀增强剂，生产得到1~6号样品铝型材，同时采用传统的粉末喷涂工艺生产得到7号对比样品。1~7号铝型材是同一批次的铝型材，型号规格一致。
2.对样品进行测试实验，并记录数据。
2.1均匀性测试。
2.1.1观察触摸法。
通过肉眼对1~7号样品铝型材进行观察，同时用人手对其进行触摸，得到以下表格。
2.1.2涂层厚度测试法。
2.1.2.1测试仪器：涡流测厚仪。
2.1.2.2测试方法：在样品铝型材上随机选取10个测试点，每一个测试点约为1cm2，对每一个测试点测量3~5个读数，取其平均值为该测试点的数据，同时记录最大值和最小值，得到测试结果，如下表。
| 测试点 样品号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1 | 71 | 75 | 73 | 70 | 72 | 70 | 66 |
| 2 | 75 | 74 | 72 | 75 | 81 | 76 | 82 |
| 3 | 74 | 78 | 74 | 78 | 75 | 74 | 80 |
| 4 | 75 | 75 | 75 | 79 | 79 | 73 | 58 |
| 5 | 80 | 70 | 74 | 82 | 73 | 72 | 53 |
| 6 | 80 | 68 | 75 | 65 | 86 | 78 | 72 |
| 7 | 76 | 79 | 77 | 85 | 83 | 81 | 75 |
| 8 | 75 | 75 | 75 | 73 | 64 | 68 | 91 |
| 9 | 74 | 80 | 77 | 71 | 81 | 71 | 73 |
| 10 | 69 | 72 | 72 | 83 | 77 | 73 | 81 |
| Max | 80 | 80 | 77 | 85 | 86 | 81 | 91 |
| Min | 69 | 68 | 72 | 65 | 64 | 68 | 53 |
注：上表中数据单位为μm，合格标准为：Max≤100，Min≥50。
上表中可以看出，1号、2号、3号和6号样品铝型材的涂层厚度波动明显小于4号和5号样品铝型材，而6号样品铝型材的涂层厚度波动最大，3号铝型材的涂层厚度波动范围最小。
2.1.3测试结果分析：通过上述均匀性测试，可以得出以下结论：3号样品铝型材的涂层厚度最为均匀，1号、2号和6号样品铝型材的涂层厚度均匀性比4号和5号样品的均匀性好，7号样品的均匀性最差。
2.2附着力测试：将每个样品平均切开两段，分别进行干附着力测试和湿附着力测试。
2.2.1干附着力测试。
2.2.1.1测试方法：将粘着力大于10N/25mm的粘胶带覆盖在样品涂层上，压紧以排去粘胶带下的空气，然后以垂直于涂层表面的角度快速拉起粘胶带，观察涂层的脱落情况。
2.2.1.2测试情况如下表。
| 样品号 | 测试结果 |
| 1 | 胶带上无附着物，涂层颜色无变化 |
| 2 | 胶带上无附着物，涂层颜色无变化 |
| 3 | 胶带上无附着物，涂层颜色无变化 |
| 4 | 胶带上沾有大量附着物，涂层明显脱落 |
| 5 | 胶带上沾有少量附着物，涂层出现部分脱落，颜色变淡 |
| 6 | 胶带上沾有大量附着物，涂层明显脱落 |
| 7 | 胶带上沾有少量附着物，涂层颜色略微变淡 |
2.2.2湿附着力测试。
2.2.2.1测试方法：将样品置于38℃±5℃的水中浸泡24h，取出样品并利用擦布擦干，在5min内按2.2.1.1测试方法进行测试。
2.2.2.2测试数据如下表。
| 样品号 | 测试结果 |
| 1 | 水无变化，胶带上无附着物，涂层颜色无变化 |
| 2 | 水无变化，胶带上无附着物，涂层颜色无变化 |
| 3 | 水无变化，胶带上无附着物，涂层颜色无变化 |
| 4 | 水颜色发生轻微变红，水中存在杂质，擦干样品铝型材时，样品表面涂层出现局部脱落；胶带上沾有大量附着物，涂层明显脱落 |
| 5 | 水无变化，擦干样品铝型材时，样品表面涂层出现局部色差；胶带上沾有少量附着物，涂层出现部分脱落，颜色变淡 |
| 6 | 水颜色发生轻微变红，水中存在杂质，擦干样品铝型材时，样品表面涂层出现局部脱落；胶带上沾有大量附着物，涂层明显脱落 |
| 7 | 水无变化，胶带上沾有少量附着物，涂层颜色略微变淡 |
2.2.3测试结果分析：通过上述附着力测试，可以得出1~3号样品的红色粉末涂层的附着力比7号样品的附着力强，而7号样品的附着力比5号样品的附着力强，4号和6号样品的附着力最差。
3.实验总结：本发明提供的均匀增强剂可以提高铝型材红色粉末涂层的均匀性，使产品表面更加细腻，颜色更加均匀，不会出现色差情况，同时可以提高其附着力，涂层不容易脱落。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种铝型材红色粉末涂层均匀增强剂，其特征在于，该均匀增强剂的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
大蒜褐变鳞茎提取物 12~18份；
草酰乙酸 0.1~3份；
腐植酸钠 5~10份；
龙胆提取物 0.5~1份；
聚氨酯树脂 10~15份；
钠基膨润土 0.3~1份；
所述大蒜褐变鳞茎提取物的制备过程如下：将大蒜鳞茎置于60~80℃环境下处理20~30日，获得褐变鳞茎，将褐变鳞茎粉碎，并加入质量为褐变鳞茎5~8倍的去离子水，采用旋转式摇床在70~80℃下以200~250转/min的速度震荡100~120分钟，过滤获得大蒜褐变鳞茎提取物；
所述龙胆提取物的制备过程如下：将三花龙胆的根和茎，研磨，加入质量为三花龙胆的根和茎的3~5倍的去离子水，搅拌30分钟后在温度为50℃的环境下静置100~120分钟，取上层清液获得龙胆提取物；
所述聚氨酯树脂为聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯或聚酯-聚醚型聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的铝型材红色粉末涂层均匀增强剂，其特征在于，该均匀增强剂的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
大蒜褐变鳞茎提取物 15份；
草酰乙酸 1.5份；
腐植酸钠 7份；
龙胆提取物 0.8份；
聚氨酯树脂 12份；
钠基膨润土 0.5份。
3.一种权利要求1或2所述的铝型材红色粉末涂层均匀增强剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
先将大蒜褐变鳞茎提取物、腐植酸钠和聚氨酯树脂混合，加入5倍于该混合物质量的去离子水，搅拌40分钟后密封加热，加热温度维持在40~50℃，加热时间为15分钟，加热完毕后静置冷却至室温，然后加入草酰乙酸搅拌20分钟；最后加入龙胆提取物、钠基膨润土，搅拌30分钟后用旋转蒸发仪以40℃处理，直至液体体积减少30%~50%，得到均匀增强剂。
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