CN108913009B - 一种覆膜铝合金模板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种覆膜铝合金模板及其制备方法,包括铝合金模板基材和形成于铝合金模板基材表面的膜层，所述膜层是由涂料固化成膜层形成的，所述涂料包括以下重量份数的原料：50‑80份钛基/镍包铝粉末、20‑30份硅微粉、50‑80份甘油、100‑150份聚氨酯丙烯酸酯、50‑100份氟素树脂、5‑10份氟素表面活性剂、10‑15份憎水粉、5‑7份分散剂、2‑5份消泡剂、7‑15份固化剂，所述膜层的厚度为20‑30μm，本发明制备的覆膜铝合金模板可免脱模剂使用，脱模后表面光滑，不粘混凝土更不与混凝土反应，其覆膜膜层与铝合金模板粘附更牢，不易脱落、起壳，且铝合金模板周转次数较多，耐磨性高。

Description

一种覆膜铝合金模板及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑铝合金模板技术领域，尤其涉及一种覆膜铝合金模板及其制备方法。

背景技术

铝模板是铝合金制作的建筑模板，又名铝合金模板，是指按模数制作设计，铝模板经专用设备挤压后制作而成，由铝面板、支架和连接件三部分***所组成的，具有完整的配套使用的通用配件，能组合拼装成不同尺寸的外型尺寸复杂的整体模架，是一种装配化、工业化施工的***模板。铝合金模板解决了以往传统模板存在的缺陷，大大提高了施工效率。铝合金建筑模板适合墙体模板、水平楼板、柱子、梁、爬模、桥梁等模板的使用，可以拼成小型、中型或大型模板，其产品重量轻，可全人工拼装，也可成片后机械吊装，主要采用销接方式连接。用作施工时，通常只需要一把扳手或一个小铁锤就可操作，方便快捷，安装前，只需对施工人员进行简单的培训；此外铝合金模板精度高，可以节省墙面装修材料和人工，使建筑质量得到保证和提高。

随着我国大规模的基础设施，如高速公路、铁路、城市轨道交通以及高层建筑、超高层建筑和大型公共建筑的快速建设，铝合金建筑模板使用已日趋普及化。然而在实际使用过程中，铝合金模板与混凝土长期直接接触或铝合金模板多次循环使用都容易造成铝合金模板表面发生腐蚀，铝合金模板的表面质量和模板强度均会出现下降，同时由于铝合金模板与凝固的混凝土粘接牢固，在脱模过程中铝合金模板容易因受力而发生变形，这会影响铝模板的循环使用，因此近年来铝模板在实际使用过程中常刷涂脱模剂，但铝模板表面残留的混凝土泥浆不清理即刷脱模剂，会致使施工时混凝土表面出现麻面等缺陷，若脱模剂刷涂不均匀或者刷涂厚度不当，会造成混凝土污染，防隔离层遭受破坏，需要进行修补，会造成多余的工作量，若采用覆膜铝合金模板的方法可以避免刷涂脱模剂，但是仍有膜层和铝合金模板粘结不牢，使用后膜层脱落的现象出现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种覆膜铝合金模板及其制备方法，无需人工刷涂脱模剂就容易脱模的覆膜铝合金模板，减轻人工成本，脱模后混凝土表面光滑，不会损伤混泥土表面，而且覆膜铝合金模板不粘混凝土，铝合金模板表面干净，膜层与铝合金模板粘结牢固，不容易脱落，覆膜后铝合金模板周转次数多，表面耐磨。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种覆膜铝合金模板，包括铝合金模板基材和覆盖于铝合金模板基材表面的膜层，所述膜层是由涂料喷涂固化形成，所述涂料包括以下重量份数的原料：50-80份钛基/镍包铝粉末、20-30份硅微粉、50-80份甘油、100-150份聚氨酯丙烯酸酯、50-100份氟素树脂、5-10份氟素表面活性剂、10-15份憎水粉、5-7份分散剂、2-5份消泡剂、7-15份固化剂，所述膜层的厚度为20-30μm。为了使铝合金模板达到易脱模，不粘混凝土和周转次数多的目的，需在铝合金模板上进行覆膜，覆膜用的涂料制备中需要加入耐酸碱、硬度高的氟素树脂、聚氨酯丙烯酸酯和钛基/镍包铝等原料，还需要加入对铝合金模板粘附力强、耐高温、不易脱落的甘油、氟素表面活性剂等原料。

进一步,所述钛基/镍包铝粉末包括以下原料：二氧化钛粉末、镍包铝粉末、三氧化二铁粉末、硅烷偶联剂，其中二氧化钛粉末、镍包铝粉末和三氧化二铁粉末的质量比为(1.5-3):(1-1.5):(0.1-0.5)，所述二氧化钛粉末的粒径为15-25μm，镍包铝粉末粒径为25-40μm，是内层为铝，外壳为镍的球形结构。镍包铝和铝合金之间具有良好的粘附性，但是随着膜层厚度增加，其粘附性能下降，而与难熔且硬度较大的二氧化钛复合在一起，可以强化制备的钛基/镍包铝复合物的结构，提高膜层的机械加工性能，达到耐磨、粘附力好，不易脱落的特点。

进一步,所述二氧化钛粉末、镍包铝粉末和三氧化二铁粉末的质量比为(1.5-1.8):(1-1.2):(0.1-0.3)。

进一步，覆膜铝合金模板的制备方法包括以下步骤：

铝合金模板基材预处理：将铝合金模板基材加热至250-350℃，保温10-15min，冷却后于60-75wt％乙醇溶液中浸泡20-30min，随后取出，再次于pH＝9-10的氢氧化钠溶液中浸泡5-15min，浸泡结束后，用去离子水清洗干净，晾干；由于铝合金和氧化铝的线膨胀系数差别较大，分别为25.3×10^-6和8.0×10^-6，在加热时会产生较大的热应力，使氧化膜破裂，再经过乙醇、氢氧化钠可以去除铝合金模板表面的有机溶剂和氧化膜；

铝合金模板基材抛光：将预处理后的铝合金基材模板用毛毡抛光轮进行抛光，圆周速度为20-30m/s，表面粗糙度Ra＝0.1-0.4，抛光完成后用乙醇溶液清洗表面，干燥备用；抛光后可以增加涂料与铝合金模板之间的粘附力。

覆膜：将抛光后的铝合金模板基材于酸性混合溶液中浸泡1-2min，取出后在表面均匀涂覆一层涂料，涂覆厚度小于5μm，于10-15min后，在涂料层表面喷洒一层酸性混合溶液，于1-3min后再次涂覆一层涂料，涂覆厚度不低于5μm，10-15min后，同法操作，逐层施工至需要的厚度，最后于70-80℃的温度下干燥，涂料固化成膜层，即得到覆膜铝合金模板。

采用分次涂覆涂料的方式，可以防止干燥后的膜层在铝合金模板上起壳；第一次酸性溶液处理是因为，铝合金模板是由混合金属制备的，而酸性混合溶液处理铝合金模板可将铝合金模板表面进行微蚀，利于涂料的粘附，第二次及以后的酸性混合溶液处理，是因为酸性混合溶液可活化未完全干燥的涂料，进行下一次涂覆时两层涂料之间不会分层，避免完全烘干后使用时膜层脱落。

进一步，所述覆膜步骤中,酸性混合溶液为含30wt％盐酸和35wt％硝酸的混合溶液、含45wt％盐酸和30wt％硫酸的混合溶液、含45wt％硝酸和40wt％硫酸的混合溶液中的一种。采用不同种类的酸性混合溶液对不同厚度膜层的活化作用不同。30wt％盐酸和35wt％硝酸的混合溶液适用于20-24μm厚度的膜层、45wt％盐酸和30wt％硫酸的混合溶液适用于25-29μm厚度的膜层、45wt％硝酸和40wt％硫酸的混合溶液适用于30-35μm的膜层。

进一步,所述涂料的制备方法包括如下：

将硅微粉和钛基/镍包铝粉末混合，加入甘油，搅拌，再加入去离子水、分散剂，以2000-3000r/min的速率机械搅拌10-15min后，加入聚氨酯丙烯酸酯，再以15-20kHz的频率进行超声波分散，5-10min后加入氟素树脂和氟素表面活性剂，水浴加热至35-50℃，加入消泡剂、固化剂、憎水粉后，停止加热，以3000-4500r/min的速率机械搅拌20-30min，得到涂料。

在涂料的制备过程中加入硅微粉，能减少涂料中沉淀的产生以及减弱涂料的分层现象；加入的氟素树脂具有抗磨损性、防水、防酸碱的作用，与聚氨酯丙烯酸酯一起制备成涂料，涂料固化后的膜层具有高耐磨性、强粘附力、防酸碱性、防水性的特点；而加入甘油可作为助表面活性剂和助悬剂与氟素表面活性剂协同作用，使涂料分散均匀，乳化更彻底并且降低涂料的表面张力，达到不粘混凝土的目的；加入的钛基/镍包铝粉末强度高，耐酸碱，可进一步阻止膜层与混凝土反应，并且可使膜层的抗拉、抗压强度增强，耐磨性能提高，铝合金模板使用周转次数增多。

进一步,所述钛基/镍包铝粉末的制备方法如下:将二氧化钛粉末与硅烷偶联剂、三氧化二铁粉末混合后，于频率1500-2000r/min进行振动研磨1-2h，随后加入镍包铝粉末，搅拌均匀后于800-1000℃高温煅烧10-20min后，取出，冷却至200-300℃,随后超声波振荡20-30min，频率为20-25kHz，得到钛基/镍包铝粉末。

将二氧化钛和少量带有磁性的三氧化二铁、硅烷偶联剂进行振动研磨，导致二氧化钛表面和三氧化二铁之间相互进行电子干扰，使二氧化钛粉末分散均匀，不团聚，加入镍包铝粉末搅拌均匀后进行高温煅烧，金属表面开始出现熔化，二氧化钛和镍包铝互相复合在一起，形成钛基/镍包铝粉末，进行超声波振荡是将未复合牢固钛基/镍包铝粉末分散或者是将未复合的二氧化钛粉末、镍包铝粉末分散，再过滤出钛基/镍包铝粉末待用。

进一步,所述钛基/镍包铝粉末的制备步骤中筛选出粒径范围为45-60μm钛基/镍包铝粉末用于涂料的制备。二氧化钛粉末和镍包铝粉末复合在一起后，其粒径变大，筛选出未复合在一起或复合粒径过大而对涂料粘附力造成影响的钛基/镍包铝粉末，留下粒径在45-60μm的钛基/镍包铝粉末进行使用。

进一步,所述高温煅烧过程中以流速为4-5L/min通入惰性气体。通入惰性气体，防止在高温煅烧过程中发生氧化反应，导致降低产率。

本发明提供的一种覆膜铝合金模板及其制备方法，涂料涂覆在铝合金模板表面形成一层膜，膜层与铝合金模板粘附更牢，不易脱落、起壳，使用时可免脱模剂使用，无需人工刷涂脱模剂就容易脱模，脱模后混凝土表面光滑，不会损伤混泥土表面，同时混凝土也不会粘附在铝合金模板表面，减轻了人工清理的成本，形成的膜层坚固耐劳，使铝合金模板表面耐磨，增加周转次数。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：

实施例1：钛基/镍包铝粉末制备一

二氧化钛粉末30重量份、镍包铝粉末15重量份、三氧化二铁粉末5重量份、硅烷偶联剂10重量份，二氧化钛粉末：镍包铝粉末：三氧化二铁粉末质量比＝3:1.5:0.5；

将二氧化钛粉末与硅烷偶联剂、三氧化二铁粉末混合后，进行振动研磨2h，频率为2000r/min，加入镍包铝粉末，搅拌均匀后，进行高温800℃的高温煅烧，并通入惰性气体，流速为4L/min，20min后取出，冷却至300℃,进行超声波振荡25min，频率为20kHz，得到钛基/镍包铝粉末。

实施例2：钛基/镍包铝粉末制备二

二氧化钛粉末18重量份、镍包铝粉末12重量份、三氧化二铁粉末3重量份、硅烷偶联剂10重量份，二氧化钛粉末：镍包铝粉末：三氧化二铁粉末质量比＝1.8：1.2:0.3；

将二氧化钛粉末与硅烷偶联剂、三氧化二铁粉末混合后，进行振动研磨1.5h，频率为2000r/min，加入镍包铝粉末，搅拌均匀后，进行高温900℃的高温煅烧，并通入惰性气体，流速为5L/min，15min后取出，冷却至250℃,进行超声波振荡30min，频率为25kHz，得到钛基/镍包铝粉末。

实施例3：钛基/镍包铝粉末制备三

二氧化钛粉末15重量份、镍包铝粉末10重量份、三氧化二铁粉末1重量份、硅烷偶联剂8重量份，二氧化钛粉末：镍包铝粉末：三氧化二铁粉末质量比＝1.5：1:0.1；

将二氧化钛粉末与硅烷偶联剂、三氧化二铁粉末混合后，进行振动研磨1h，频率为1500r/min，加入镍包铝粉末，搅拌均匀后，进行高温1000℃的高温煅烧，并通入惰性气体，流速为4L/min，10min后取出，冷却至200℃,进行超声波振荡20min，频率为20kHz，得到钛基/镍包铝粉末。

实施例4：覆膜铝合金模板制备一

50份钛基/镍包铝粉末、30份硅微粉、50份甘油、150份聚氨酯丙烯酸酯、50份氟素树脂、5份氟素表面活性剂、10份憎水粉、5份分散剂、2份消泡剂、7份固化剂，所述膜层的厚度为24μm左右，选用实施例1制备的钛基/镍包铝粉末，筛选粒径为45-60μm钛基/镍包铝粉末进行使用；

涂料的制备：

将硅微粉和钛基/镍包铝粉末混合后加入甘油，搅拌均匀，再加入去离子水和分散剂，以2000r/min的速率进行机械搅拌15min后，加入聚氨酯丙烯酸酯，并以15kHz的频率进行超声波分散10min后，加入氟素树脂和氟素表面活性剂，水浴加热至50℃，加入消泡剂、固化剂、憎水粉后，停止加热，并以3000r/min的速率进行机械搅拌30min，得到涂料；

覆膜铝合金模板制备：

将铝合金模板基材加热至250℃，保温15min，冷却后将铝合金模板浸泡在60wt％乙醇溶液30min，结束后取出，再次浸泡在pH＝9的氢氧化钠溶液15min，浸泡结束后，用去离子水清洗干净，晾干；

将预处理后的铝合金模板用毛毡抛光轮进行抛光，圆周速度为20m/s，表面粗糙度Ra＝0.4，抛光完成后用乙醇溶液清洗表面，干燥备用；

将抛光后的铝合金模板浸泡在30wt％盐酸和35wt％硝酸的酸性混合溶液中2min，取出后表面涂覆一层涂料厚度约4μm，15min后，表面喷洒一层30wt％盐酸和35wt％硝酸的酸性混合溶液，3min后再次涂覆一层涂料，厚度约为5μm，15min后，同法施工，逐层施工至膜层约24μm的厚度，于70℃的温度下完全干燥后，得到覆膜铝合金模板。

实施例5：覆膜铝合金模板制备二

60份钛基/镍包铝粉末、20份硅微粉、60份甘油、130份聚氨酯丙烯酸酯、80份氟素树脂、8份氟素表面活性剂、12份憎水粉、6份分散剂、4份消泡剂、12份固化剂，所述膜层的厚度为30μm左右，选用实施例2制备的钛基/镍包铝粉末，筛选粒径为45-60μm钛基/镍包铝粉末进行使用；

涂料的制备：

将硅微粉和钛基/镍包铝粉末混合后加入甘油，搅拌均匀，再加入去离子水和分散剂，以2500r/min的速率进行机械搅拌12min后，加入聚氨酯丙烯酸酯，并以18kHz的频率进行超声波分散6min后，加入氟素树脂和氟素表面活性剂，水浴加热至40℃，加入消泡剂、固化剂、憎水粉后，停止加热，并以3500r/min的速率进行机械搅拌25min，得到涂料；

覆膜铝合金模板制备：

将铝合金模板基材加热至300℃，保温13min，冷却后将铝合金模板浸泡在70wt％乙醇溶液30min，结束后取出，再次浸泡在pH＝9的氢氧化钠溶液10min，浸泡结束后，用去离子水清洗干净，晾干；

将预处理后的铝合金模板用毛毡抛光轮进行抛光，圆周速度为25m/s，表面粗糙度Ra＝0.2，抛光完成后用乙醇溶液清洗表面，干燥备用；

将抛光后的铝合金模板浸泡在45wt％硝酸和45wt％硫酸的酸性混合溶液中1min，取出后表面涂覆一层涂料厚度约2μm，12min后，表面喷洒一层45wt％硝酸和45wt％硫酸的酸性混合溶液，2min后再次涂覆一层涂料，厚度约为7μm，12min后，同法施工，逐层施工至膜层约30μm的厚度，于70℃的温度下完全干燥后，得到覆膜铝合金模板。

实施例6：覆膜铝合金模板制备三

80份钛基/镍包铝粉末、25份硅微粉、80份甘油、100份聚氨酯丙烯酸酯、100份氟素树脂、10份氟素表面活性剂、15份憎水粉、7份分散剂、5份消泡剂、15份固化剂，所述膜层的厚度为28μm左右，选用实施例3制备的钛基/镍包铝粉末，筛选粒径为45-60μm钛基/镍包铝粉末进行使用；

涂料的制备：

将硅微粉和钛基/镍包铝粉末混合后加入甘油，搅拌均匀，再加入去离子水和分散剂，以3000r/min的速率进行机械搅拌10min后，加入聚氨酯丙烯酸酯，并以20kHz的频率进行超声波分散5min后，加入氟素树脂和氟素表面活性剂，水浴加热至35℃，加入消泡剂、固化剂、憎水粉后，停止加热，并以4500r/min的速率进行机械搅拌20min，得到涂料；

覆膜铝合金模板制备：

将铝合金模板基材加热至350℃，保温10min，冷却后将铝合金模板浸泡在75wt％乙醇溶液20min，结束后取出，再次浸泡在pH＝10的氢氧化钠溶液5min，浸泡结束后，用去离子水清洗干净，晾干；

将预处理后的铝合金模板用毛毡抛光轮进行抛光，圆周速度为30m/s，表面粗糙度Ra＝0.1，抛光完成后用乙醇溶液清洗表面，干燥备用；

将抛光后的铝合金模板浸泡在45wt％盐酸和30wt％硫酸的酸性混合溶液中1min，取出后表面涂覆一层涂料厚度约4μm，10min后，表面喷洒一层45wt％盐酸和30wt％硫酸的酸性混合溶液，1min后再次涂覆一层涂料，厚度约为6μm，10min后，同法施工，逐层施工至膜层约28μm的厚度，于80℃的温度下完全干燥后，得到覆膜铝合金模板。

浇注混凝土时将实施例4、实施例5、实施例6制备的覆膜铝合金模板作为建筑模板进行试验，得到的数据结果如下：

膜层脱落面积＝覆膜铝合金模板在使用过程中表面膜层脱落面积/覆膜铝合金模板面积，以实施例4、实施例5、实施例6为计算依据，覆膜铝合金模板面积为3m³，当膜层脱落面积达到0.15m³(5％)时记录使用次数，并计算达到膜层脱落面积为0.15m³时所有使用次数的覆膜铝合金模板表面沾染混凝土均值。

从数据可以看出，由实施例4、实施例5、实施例6制备的铝合金模板，膜层脱落面积≥5％时,周转次数均大于270次以上，且表面沾染的混凝土均值小于0.2m³,且目测混凝土表面基本无损伤，说明本发明制备的覆膜铝合金模板周转次数多，且不粘混凝土，对混凝土表面无伤害。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.一种覆膜铝合金模板，其特征在于，包括铝合金模板基材和覆盖于铝合金模板基材表面的膜层，所述膜层是由涂料喷涂固化形成，所述涂料包括以下重量份数的原料：50-80份钛基/镍包铝粉末、20-30份硅微粉、50-80份甘油、100-150份聚氨酯丙烯酸酯、50-100份氟素树脂、5-10份氟素表面活性剂、10-15份憎水粉、5-7份分散剂、2-5份消泡剂、7-15份固化剂，所述膜层的厚度为20-30μm；所述钛基/镍包铝粉末包括以下原料：二氧化钛粉末、镍包铝粉末、三氧化二铁粉末、硅烷偶联剂，其中二氧化钛粉末、镍包铝粉末和三氧化二铁粉末的质量比为(1.5-3):(1-1.5):(0.1-0.5)，所述二氧化钛粉末的粒径为15-25μm，镍包铝粉末的粒径为30-40μm，是内层为铝，外壳为镍的球形结构。

2.根据权利要求1所述的一种覆膜铝合金模板，其特征在于，所述二氧化钛粉末、镍包铝粉末和三氧化二铁粉末的质量比为(1.5-1.8):(1-1.2):(0.1-0.3)。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种覆膜铝合金模板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

铝合金模板基材预处理：将铝合金模板基材加热至250-350℃，保温10-15min，冷却后于60-75wt％乙醇溶液中浸泡20-30min，随后取出，再次于pH＝9-10的氢氧化钠溶液中浸泡5-15min，浸泡结束后，用去离子水清洗干净，晾干；

铝合金模板基材抛光：将预处理后的铝合金模板基材用毛毡抛光轮进行抛光，圆周速度为20-30m/s，表面粗糙度Ra＝0.1-0.4，抛光完成后用乙醇溶液清洗表面，干燥备用；

覆膜：将抛光后的铝合金模板基材于酸性混合溶液中浸泡1-2min，取出后在表面均匀涂覆一层涂料，涂覆厚度小于5μm，于10-15min后，在涂料层表面喷洒一层酸性混合溶液，于1-3min后再次涂覆一层涂料，涂覆厚度不低于5μm，10-15min后，同法操作，逐层施工至需要的厚度，最后于70-80℃的温度下干燥，涂料固化成膜层，即得到覆膜铝合金模板。

4.根据权利要求3所述的一种覆膜铝合金模板的制备方法，其特征在于，所述覆膜步骤中,酸性混合溶液为含30wt％盐酸和35wt％硝酸的混合溶液、含45wt％盐酸和30wt％硫酸的混合溶液、含45wt％硝酸和40wt％硫酸的混合溶液中的一种。

5.根据权利要求4所述的一种覆膜铝合金模板的制备方法，其特征在于，所述涂料的制备方法如下：

将硅微粉和钛基/镍包铝粉末混合，加入甘油，搅拌，再加入去离子水、分散剂，以2000-3000r/min的速率机械搅拌10-15min后，加入聚氨酯丙烯酸酯，再以15-20kHz的频率进行超声波分散5-10min后,加入氟素树脂和氟素表面活性剂，水浴加热至35-50℃，加入消泡剂、固化剂、憎水粉后，停止加热，以3000-4500r/min的速率机械搅拌20-30min，得到涂料。

6.根据权利要求5所述的一种覆膜铝合金模板的制备方法，其特征在于，所述钛基/镍包铝粉末的制备方法如下:将二氧化钛粉末与硅烷偶联剂、三氧化二铁粉末混合后，于频率1500-2000r/min进行振动研磨1-2h，随后加入镍包铝粉末，搅拌均匀后于800-1000℃高温煅烧10-20min后，取出，冷却至200-300℃,随后超声波振荡20-30min，频率为20-25kHz，得到钛基/镍包铝粉末。

7.根据权利要求6所述的一种覆膜铝合金模板的制备方法，其特征在于，所述钛基/镍包铝粉末的制备步骤中,筛选出粒径范围为45-60μm钛基/镍包铝粉末用于涂料的制备。

8.根据权利要求6所述的一种覆膜铝合金模板的制备方法，其特征在于，所述高温煅烧过程中以流速为4-5L/min通入惰性气体。