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一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料及其制备方法。按质量份数计，该粉末涂料包括如下组分：成膜剂100份，固化剂4~25份，流平剂0.5~2份，改性纳米材料2~10份，填料50~80份。本发明纳米改性隔热粉末涂料应用于普通铝合金型材，仅靠涂覆粉末涂料即可达到隔热节能效果，在铝型材制造和使用环节节省较大的加工成本，降低工件的导热系数达到0.08~0.12W/m·k，热导率下降明显，市场前景广阔。

Description

一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及隔热纳米粉末涂料领域，具体涉及用于铝合金型材的纳米隔热粉末涂料。
背景技术
粉末涂料广泛应用于金属材料的表面涂装，由于金属具有良好的热传导性，所以一般金属工件通过粉末涂装难以达到保温性能和隔热性能的要求，这限制了粉末涂料在一些特定领域的应用。
例如市场上主流的隔热铝型材，断桥铝型材两面为铝材，中间用塑料型材腔体做断热材料。这种结构设计，兼顾了塑料和铝合金两种材料的优势，同时满足装饰效果和门窗强度及耐老性能的多种要求。该方法确实能降低热量传导，但同时生产过程复杂，需要两种形状的铝型材，各自粉末喷涂后，再通过特殊的设备在这两种铝型材中间穿注入塑料条才完成；由于工件形状复杂，铝型材加工成门窗，以及门窗安装到建筑物上时，比普通门窗的难度要高；使用一段时间后，由于塑料条老化形变，门窗的密闭性能变差。
因此，研究出既可以达到断桥铝型材的隔热节能效果，而且只需要粉末喷涂环节，使铝型材的生产简单、门窗的加工和安装简单方便，不存在使用久了门窗密闭性能变差的缺陷的纳米隔热粉末涂料具有重要意义。
本发明旨在通过涂装隔热型粉末涂料，降低工件的导热系数，从而达到保温和隔热的效果，在铝型材制造和使用环节节省较大的加工成本，而断桥隔热铝型材目前占中国门窗铝型材总体市场的10％份额，因此本发明具有巨大市场价值。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料及其制备方法，应用该隔热粉末涂料的普通铝合金型材，仅靠涂覆粉末涂料即可达到隔热节能效果。
为达到上述目的，本发明通过如下技术方案实现。
一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，按质量份数计，包括如下组分
进一步地，所述成膜剂包括环氧树脂和酚醛树脂中的一种或两种。
进一步地，所述固化剂包括双氰胺类、脂肪胺类、芳香胺类、咪唑类、多元羧酸类和乌洛托品固化剂中的一种以上。
进一步地，所述流平剂包括醋酸纤维素、聚丙烯酸酯、含硅丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛和环氧大豆油中的一种以上。
进一步地，所述改性纳米材料为用硅烷偶联剂改性过的硅溶胶、铝溶胶或硅溶胶和铝溶胶的混合溶胶，改性过程中，硅烷偶联剂在室温下加入溶胶中，添加量为溶胶质量的0.05-15％。
更进一步地，所述的硅烷偶联剂为γ-胺丙基三乙氧基硅烷、γ-胺丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷中的一种以上。
进一步地，所述的填料是钛白粉、高岭土、硫酸钡、云母粉、硅藻土和滑石粉中的一种或数种。
上述任一项所述一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
按所述质量份，将所述成膜剂、固化剂、流平剂、改性纳米材料和填料加入高速混合机中充分混合均匀，并抽真空脱挥发分后，送入挤出机中挤出成型；出料后通过冷却辊筒压片冷却至室温，在粉碎筛分并收集200目以上粉末，得到所述用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料。
进一步地，所述挤出机进料段温度为90～120℃，出料段温度为100～130℃。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料可达到断桥铝型材的隔热节能效果，而且只需要粉末喷涂环节，使铝型材的生产简单、门窗的加工和安装简单方便；
(2)本发明涂料不存在使用久了门窗密闭性能变差的缺陷；而现有技术中添加的空心微珠组分，在南方湿度较高地区，空心微珠内部随着使用时间延长，水汽侵蚀进入微珠内部，会使涂料的隔热性能逐渐变差；
(3)本发明的用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，在铝型材制造和使用环节节省较大的加工成本，降低工件的导热系数达到0.08～0.12W/m·k，热导率下降明显，市场前景广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但本发明不限于下述实施例。
实施例1
一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，按质量份数计，包括如下组分：
改性复合硅铝溶胶为将γ-胺丙基三乙氧基硅烷添加进杜邦LUDOX CL-X复合型硅铝溶胶中，室温下搅拌均匀制备得到，γ-胺丙基三乙氧基硅烷与杜邦LUDOX CL-X复合型硅铝溶胶质量比0.05:100。
制备上述纳米改性隔热粉末涂料，步骤如下：
按所述质量份，将所述成膜剂、固化剂、流平剂、改性纳米材料和填料加入高速混合机中充分混合均匀，并抽真空脱挥发分后，再送入挤出机中挤出成型，挤出机进料段温度为90℃，出料段温度为100℃；出料后通过冷却辊筒压片冷却至室温，在粉碎筛分并收集200目以上粉末，得到所述纳米改性隔热粉末涂料。
实施例2
一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，按质量份数计，包括如下组分：
改性复合硅铝溶胶为将γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷添加进杜邦LUDOXTM-50型铝溶胶中，室温下搅拌均匀制备得到，γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷与杜邦LUDOX TM-50型铝溶胶的质量比5:100。
制备上述纳米改性隔热粉末涂料，步骤如下：
按所述质量份，将所述成膜剂、固化剂、流平剂、改性纳米材料和填料加入高速混合机中充分混合均匀，并抽真空脱挥发分后，再送入挤出机中挤出成型，挤出机进料段温度为120℃，出料段温度为130℃；出料后通过冷却辊筒压片冷却至室温，在粉碎筛分并收集200目以上粉末，得到所述纳米改性隔热粉末涂料。
实施例3
一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，按质量份数计，包括如下组分：
改性复合硅铝溶胶为将γ-胺丙基三乙氧基硅烷添加进杜邦LUDOX CL-X复合型硅铝溶胶中，室温下搅拌均匀制备得到，γ-胺丙基三乙氧基硅烷与杜邦LUDOX CL-X复合型硅铝溶胶质量比15:100。
制备上述纳米改性隔热粉末涂料，步骤如下：
按所述质量份，将所述成膜剂、固化剂、流平剂、改性纳米材料和填料加入高速混合机中充分混合均匀，并抽真空脱挥发分后，再送入挤出机中挤出成型，挤出机进料段温度为100℃，出料段温度为110℃；出料后通过冷却辊筒压片冷却至室温，在粉碎筛分并收集200目以上粉末，得到所述纳米改性隔热粉末涂料。
实施例4
一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，按质量份数计，包括如下组分：
改性复合硅铝溶胶为将γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷添加进杜邦LUDOXTM-50型铝溶胶中，室温下搅拌均匀制备得到，γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷与杜邦LUDOX TM-50型铝溶胶的质量比5:100。
制备上述纳米改性隔热粉末涂料，步骤如下：
按所述质量份，将所述成膜剂、固化剂、流平剂、改性纳米材料和填料加入高速混合机中充分混合均匀，并抽真空脱挥发分后，再送入挤出机中挤出成型，挤出机进料段温度为110℃，出料段温度为120℃；出料后通过冷却辊筒压片冷却至室温，在粉碎筛分并收集200目以上粉末，得到所述纳米改性隔热粉末涂料。
实施例5
一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，按质量份数计，包括如下组分：
改性复合硅铝溶胶为将γ-胺丙基三乙氧基硅烷添加进杜邦LUDOX CL-X复合型硅铝溶胶中，室温下搅拌均匀制备得到，γ-胺丙基三乙氧基硅烷与杜邦LUDOX CL-X复合型硅铝溶胶质量比6:100。
制备上述纳米改性隔热粉末涂料，步骤如下：
按所述质量份，将所述成膜剂、固化剂、流平剂、改性纳米材料和填料加入高速混合机中充分混合均匀，并抽真空脱挥发分后再送入挤出机中挤出成型，挤出机进料段温度为105℃，出料段温度为115℃；出料后通过冷却辊筒压片冷却至室温，在粉碎筛分并收集200目以上粉末，得到所述纳米改性隔热粉末涂料。
实施例6
一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，按质量份数计，包括如下组分：
改性复合硅铝溶胶为将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷添加进杜邦LUDOXTM-50型铝溶胶中，室温下搅拌均匀制备得到，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与杜邦LUDOX TM-50型铝溶胶质量比3:100。
制备上述纳米改性隔热粉末涂料，步骤如下：
按所述质量份，将所述成膜剂、固化剂、流平剂、改性纳米材料和填料加入高速混合机中充分混合均匀，并抽真空脱挥发分后，再送入挤出机中挤出成型，挤出机进料段温度为105℃，出料段温度为115℃；出料后通过冷却辊筒压片冷却至室温，在粉碎筛分并收集200目以上粉末，得到所述纳米改性隔热粉末涂料。
实施例7
一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，按质量份数计，包括如下组分：
改性复合硅铝溶胶为将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-胺丙基三甲氧基硅烷添加进杜邦LUDOX TM-50型铝溶胶中，室温下搅拌均匀制备得到，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三甲氧基硅烷和杜邦LUDOX TM-50型铝溶胶的质量比1:1:100。
制备上述纳米改性隔热粉末涂料，步骤如下：
按所述质量份，将所述成膜剂、固化剂、流平剂、改性纳米材料和填料加入高速混合机中充分混合均匀，并抽真空脱挥发分后再送入挤出机中挤出成型，挤出机进料段温度为120℃，出料段温度为130℃；出料后通过冷却辊筒压片冷却至室温，在粉碎筛分并收集200目以上粉末，得到所述纳米改性隔热粉末涂料。
对比例1
隔热粉末涂料，按质量份数计，包括如下组分：
制备上述隔热粉末涂料，步骤如下：
将所述成膜剂、固化剂、流平剂和填料加入高速混合机中充分混合均匀，并抽真空脱挥发分后，再送入挤出机中挤出成型，挤出机进料段温度为90℃，出料段温度为100℃；出料后通过冷却辊筒压片冷却至室温，在粉碎筛分并收集200目以上粉末，得到所述隔热粉末涂料。
对比例2
隔热粉末涂料，按质量份数计，包括如下组分：
制备上述隔热粉末涂料，步骤如下：
将所述成膜剂、固化剂、流平剂和填料加入高速混合机中充分混合均匀，并抽真空脱挥发分后，再送入挤出机中挤出成型，挤出机进料段温度为120℃，出料段温度为130℃；出料后通过冷却辊筒压片冷却至室温，在粉碎筛分并收集200目以上粉末，得到所述隔热粉末涂料。
试样的制备和测试：
采用日本昭和电工QTM-D2快速热传导测定仪测量试样的热导率。
试样制备：将粉末涂料放置于尺寸为100×50×7mm的模具中进行固化，固化条件150℃/1h、180℃/1h，得到对应尺寸的试样；固化后于室温下放置24小时后，进行热导率测试。
试样测试结果如表1所示。
表1实施例1～7和对比例1～2制得的隔热粉末涂料导热率
由表1可知，本实施例通过添加纳米改性材料，制备得到用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，显著降低了粉末涂料的导热率；通过测试过程的简单制样得到试样的导热率低，可知本实施例的纳米改性隔热粉末涂料只需要采用粉末喷涂环节，即可达到断桥铝型材的隔热节能效果，使铝型材的生产简单、门窗的加工和安装简单方便。

Claims (9)

1.一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，其特征在于，按质量份数计，包括如下组分：
成膜剂 100份，
固化剂 4~25份，
流平剂 0.5~2份，
改性纳米材料 2~10份，
填料 50~80份。
2.根据权利要求1所述的一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，其特征在于，所述成膜剂包括环氧树脂和酚醛树脂中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，其特征在于，所述固化剂包括双氰胺类、脂肪胺类、芳香胺类、咪唑类、多元羧酸类和乌洛托品固化剂中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，其特征在于，所述流平剂包括醋酸纤维素、聚丙烯酸酯、含硅丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛和环氧大豆油中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，其特征在于，所述的改性纳米材料为用硅烷偶联剂改性过的硅溶胶、铝溶胶或硅溶胶和铝溶胶的混合溶胶，改性过程中，硅烷偶联剂在室温下加入溶胶中，添加量为溶胶质量的0.05-15%。
6.根据权利要求5所述的一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-胺丙基三乙氧基硅烷、γ-胺丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷中的一种以上。
7.根据权利要求1所述的一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料，其特征在于，所述填料为钛白粉、高岭土、硫酸钡、云母粉、硅藻土和滑石粉中的一种以上。
8.权利要求1~7任一项所述的一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按所述质量份，将所述成膜剂、固化剂、流平剂、改性纳米材料和填料加入高速混合机中充分混合均匀，并抽真空脱挥发分后，送入挤出机中挤出成型；出料后通过冷却辊筒压片冷却至室温，在粉碎筛分并收集200目以上粉末，得到所述用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料。
9.根据权利要求8所述的一种用于铝合金型材的纳米改性隔热粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述挤出机进料段温度为90 ~120℃，出料段温度为100 ~130℃。
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