CN117696408A - 一种用于仿古建筑的铝合金型材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于仿古建筑的铝合金型材,属于建筑型材加工技术领域,用于解决现有技术中的铝合金基体与仿古漆膜之间的粘接强度不足,以及现有技术中的仿古漆膜的疏水性能和抗冲击性能有待进一步提高的技术问题;本发明包括铝合金基体与涂覆在铝合金基体外部的仿古漆膜,本发明是通过制备含有硅氧烷链段和聚乙二醇链段的聚氨酯乳液后,与具有聚硅氧烷包覆和氨基修饰的预处理色粉、消泡剂、分散剂、固化剂和流平剂按比例组成仿古漆料后,经过多次辊涂后进行表面处理,使得铝合金型材表面的漆膜不仅与铝合金基材粘结紧密,提高漆膜的疏水性能和镜面光泽度,还提高漆膜的耐磨性能与抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑型材加工技术领域,具体涉及一种用于仿古建筑的铝合金型材。
背景技术
仿古建筑是一种历史文化遗产的保护与再现方式,其追求古代建筑形式和风格的复制和模拟,它常常采用木材、石材等天然材料,通过雕刻、绘画等工艺手段表现出历史的厚重感和文化的独特韵味。然而,随着现代材料技术的发展,人们也在探索采用现代材料和工艺技术来制造仿古建筑,以降低建筑成本、提高建筑效率、延长建筑寿命。
铝合金是一种轻质、高强、耐腐蚀的现代材料,具有优异的加工性能和装饰性能,被广泛应用于现代建筑和装饰领域。为了满足仿古建筑的需求,人们尝试采用铝合金来制造仿古建筑所需的型材和构件,并通过表面处理技术,如涂覆仿古漆膜,来模拟天然材料的表现效果。
然而,现有的铝合金型材在用于仿古建筑时存在一些问题。一方面,铝合金基体与仿古漆膜之间的粘接强度不足,容易导致漆膜脱落和损坏,影响仿古效果和使用寿命;另一方面,现有的仿古漆膜的疏水性能和抗冲击性能不够好,容易受到环境因素的影响而产生变色、脱落等问题,影响建筑的外观和保护效果。
针对此方面的技术缺陷,现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于仿古建筑的铝合金型材,用于解决现有技术中铝合金型材在用于仿古建筑时,铝合金基体与仿古漆膜之间的粘接强度不足,容易导致漆膜脱落和损坏和现有的仿古漆膜的疏水性能和抗冲击性能有待进一步提高的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种用于仿古建筑的铝合金型材,包括铝合金基体与涂覆在铝合金基体外部的仿古漆膜;
所述仿古漆膜由以下步骤加工得到:
S1、使用砂纸对铝合金基体表面进行打磨至表面粗糙度为50-75μm,得到预处理铝合金;
S2、将仿古漆料用辊涂法涂覆在预处理铝合金表面,将铝合金材料转移到烘箱中,设置干燥温度为65-75℃,干燥18-20h,在铝合金材料表面形成一层涂覆漆膜,重复涂覆漆膜的操作方法3次,在铝合金材料的表面形成仿古漆膜粗品;
S3、使用辊涂法,在仿古漆膜粗品表面均匀涂覆表面处理液,将铝合金材料转移到温度为60-70℃的干燥箱,干燥10-12h,干燥箱温度升高至90-100℃,保温处理60-90min,得到仿古漆膜。
进一步的,所述铝合金基体由以下质量百分比的元素组成:Si:10-11%、Cu:0.08-0.11%、Mg:2.5-3.2%、Mn:0.4-0.6%、Zn:0.12-0.22%、Fe:3.2-4.0%、Pb:0.01-0.03%、Ti:0.1-0.2%、Ni:0.01-0.05%、Zr:0.5-1.0%、Sn:0.01-0.03%、以余量为Al和不可避免的杂质。
进一步的,步骤S2中仿古漆膜粗品的厚度为90-120μm;步骤S3中的表面处理液由氯化锌和丙酮按用量比1g:20mL组成。
进一步的,步骤S2中的仿古漆料由以下步骤加工得到:
A1、将改性聚硅氧烷、丁酮、催化剂和异佛尔酮二异氰酸酯加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌,三口烧瓶温度升高至体系回流,保温反应4-5h,三口烧瓶温度降低至60-70℃,向三口烧瓶中加入扩链剂,保温反应3-5h,后处理得到聚氨酯乳液;
聚氨酯乳液的合成反应原理包括:
式中:
A2、将聚氨酯乳液、预处理色粉、消泡剂、分散剂、固化剂和流平剂加入到混合机中混合均匀,过100目筛网,得到仿古漆料。
进一步的,步骤A1中改性聚硅氧烷、丁酮、催化剂、异佛尔酮二异氰酸酯和扩链剂的用量比为5g:15mL:0.1g:2g:3g,所述催化剂为二月桂酸二丁基锡,所述扩链剂为聚乙二醇4000,所述后处理操作包括:反应完成之后,向三口烧瓶中加入三乙胺,调节体系pH=7,三口烧瓶保温60-70℃,减压蒸除溶剂,得到油状物粗品,取另一个三口烧瓶固定在带有机械搅拌的铁架台上,向三口烧瓶中加入纯化水和分散剂,三口烧瓶温度升高至60-70℃,机械搅拌的转速提高至1000r/min,将三口烧瓶中的油状物粗品缓慢的加入到三口烧瓶中,搅拌50-80min,得到含固量为40-45%的聚氨酯乳液,其中,纯化水和分散剂的重量比为25:1,所述分散剂由十二烷基苯磺酸钠和吐温-80按重量比2:1组成;步骤A2中聚氨酯乳液、预处理色粉、消泡剂、固化剂和流平剂的重量比为100:17:1:3:0.7,所述消泡剂由聚醚改性聚硅氧烷和二甲基硅油按重量比2:1组成,所述固化剂由丙烯酸树脂、三聚氰胺甲醛树脂按重量比5:1组成,所述流平剂由丙二醇、甘油和丁二醇中的一种或多种组成。
进一步的,改性聚硅氧烷由以下步骤加工得到:
B1、将八甲基环四硅氧烷、甲基二乙氧基硅烷、无水乙醇和纯化水加入到三口烧瓶中搅拌,向三口烧瓶中加入催化剂,三口烧瓶温度升高至体系微回流,保温反应2-3h,后处理得到聚硅氧烷;
聚硅氧烷的合成反应原理为:
B2、将聚硅氧烷、全氟丁基乙烯和异丙醇加入到三口烧瓶中搅拌,向三口烧瓶中加入催化剂,三口烧瓶温度升高至体系微回流,保温反应6-8h,后处理得到改性聚硅氧烷。
改性聚硅氧烷的合成反应原理为:
进一步的,步骤B1中八甲基环四硅氧烷、甲基二乙氧基硅烷、无水乙醇、纯化水和催化剂的用量比为6g:1g:30mL:15mL:5g,所述催化剂由十二烧基苯横酸和20wt%氢氧化钠溶液按用量比1g:4mL组成,所述后处理操作包括:反应完成之后,减压蒸除乙醇,向三口烧瓶中加入盐酸,调节体系pH=7,减压蒸除溶剂,向三口烧瓶中加入无水乙醇搅拌均匀,抽滤,滤液,转移到旋转蒸发器中,设置水浴温度为50-60℃,减压蒸除溶剂,得到羟基封端的聚硅氧烷;步骤B2中聚硅氧烷、全氟丁基乙烯、异丙醇和催化剂的用量比为10g:1g:30mL:0.5g,所述催化剂为氯铂酸,所述后处理操作包括:减压蒸除溶剂,得到改性聚硅氧烷。
进一步的,预处理色粉由以下步骤加工得到:
C1、将凹凸棒土、高岭土和纯化水加入到烧杯中搅拌均匀,向烧杯中加入甘油三酯、氯化钙和硫酸铝,室温环境下,搅拌分散30-50min,向烧杯中加入所需颜色的颜料,搅拌3-4h,后处理得到负载粉末;
C2、将负载粉末、无水乙醇、正硅酸乙酯和3-氨基丙基三乙氧基硅烷加入到三口烧瓶中搅拌,三口烧瓶温度升高至50-60℃,搅拌30-50min,向三口烧瓶中缓慢滴加5wt%氨水,滴加完毕,三口烧瓶保温搅拌5-7h,后处理得到预处理色粉。
进一步的,步骤C1中凹凸棒土、高岭土、纯化水、甘油三酯、氯化钙、硫酸铝和颜料的重量比为6:3:25:2:1:1:3,所述后处理操作包括:反应完成之后,将烧杯中反应体系转移到旋转蒸发器中,设置水浴温度为65-75℃,减压蒸除溶剂,得到负载粉末;步骤C2中负载粉末、无水乙醇、正硅酸乙酯、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和5wt%氨水的用量比为10g:50mL:3g:4g:15mL,所述后处理操作包括:反应完成之后,三口烧瓶温度降低至室温,抽滤,滤饼用无水乙醇淋洗后抽干,将滤饼转移到温度为60-70℃的干燥箱中,真空干燥至恒重,过100目筛网,得到预处理色粉。
本发明具备下述有益效果:
1、本发明的复古建筑用铝合金型材,在制备过程中,通过向铝合金基材中添加Si、Cu、Mg、Mn、Zn、Fe、Pb、Ti、Ni、Zr、Sn等元素,有效的提高了铝合金基体的强度和硬度,使其具有更好的承载能力和耐久性,并且,铝合金集体中含有的铜和硅等元素,提高了铝合金基材的耐腐蚀性能,使其在腐蚀环境中具有更好的使用寿命,通过优化各组成元素的组成,改善了铝合金型材的加工性能,可以方便地进行铸造、挤压、锻造等加工操作,从而易于制造出各种形状和尺寸的铝合金型材基体,在实际的生产加工过程中,制备出厚度为4mm的铝合金型材其抗拉强度达到了315±2MPa。
2、本发明的仿古建筑的铝合金型材,在制备过程中,通过以八甲基环四硅氧烷、甲基二乙氧基硅烷为原料,在催化剂作用下进行,发生水解和自组装反应,生成具有羟基封端的聚硅氧烷,聚硅氧烷与全氟丁基乙烯在氯铂酸做催化剂的条件下进行取代加成反应,形成具有全氟丁基修饰的改性聚硅氧烷;在反应过程中,通过由十二烧基苯横酸和20wt%氢氧化钠溶液组成的反应催化剂,利用十二烧基苯横酸和氢氧化钠在反应中形成的酸碱协同效应,促进不同化学键的生成和断裂,提高端羟基聚硅氧烷的合成反应速率;通过在硅氧烷链段中修饰碳氟链段,增强漆膜的疏水性能,使其表面具有水珠效应;改性聚硅氧烷与异佛尔酮二异氰酸酯在催化剂作用下发生缩合反应,形成聚氨酯预聚体后,与扩链剂聚乙二醇4000反应,制备得到含有硅氧烷链段和聚乙二醇链段的聚氨酯,通过将其均匀分散后,制备成聚氨酯乳液;通过将预处理色粉、消泡剂、分散剂、固化剂和流平剂按比例与聚氨酯乳液混合后,制备得到仿古漆料;预处理色粉通过以凹凸棒土与高岭土为吸附剂,甘油三酯、氯化钙和硫酸铝为促进剂,促进颜料与凹凸棒土、高岭土均匀混合,再通过正硅酸乙酯和3-氨基丙基三乙氧基硅烷对凹凸棒土和高岭土进行表面修饰,制备得到具有聚硅氧烷包覆和氨基修饰的预处理色粉,聚硅氧烷包覆层可以提供一定的空间位阻效应,防止粒子之间的聚集,从而提高其在乳液中的稳定性,预处理色粉表面的氨基基团可以增加粒子表面的极性和反应活性,使其更好地与其他组分相互作用,从而改善其在乳液中的润湿性与分散性;聚氨酯乳液中选择十二烷基苯磺酸钠和吐温-80作为分散剂对仿古漆料进行分散,十二烷基苯磺酸钠和吐温-80的疏水部分可以与聚氨酯乳液中的硅氧烷链段、聚乙二醇链段和预处理色粉相互作用,形成一层覆盖层,防止颗粒之间的聚集和沉淀,提高乳液的稳定性。
3、本发明的仿古建筑的铝合金型材,在制备过程中,通过对铝合金基体进行表面打磨粗糙后,采用多次辊涂的方法,将仿古漆料涂覆在铝合金基体表面形成仿古漆膜粗品;仿古漆料中预处理色粉通过聚硅氧烷包覆和氨基修饰与聚氨酯乳液含有的硅氧烷链段相互配合,增加颜料与铝合金基材的黏附力,有助于提高漆膜的附着力和耐候性,而聚乙二醇链段可能提高漆膜的柔韧性和抗冲击性;通过选取聚醚改性聚硅氧烷和二甲基硅油复合作为消泡剂,通过调节漆料的润湿和分散性,改善表面张力,防止涂层中的气泡形成,有助于提高漆膜的均匀性和抗冲击性能;三聚氰胺甲醛树脂通常具有较高的硬度,丙烯酸树脂通常具有良好的附着性,因此,复合使用丙烯酸树脂和三聚氰胺甲醛树脂作为固化剂可提高漆膜的硬度和耐磨性;氯化锌、丙酮溶液对仿古漆膜粗品进行处理,以丙酮对多层结构的复古漆膜粗品进行浸润溶化,促进多层结构的复古漆膜融合,并将氯化锌以渗透的形式与漆膜的组成混合在一起,在高温作用下,促使固化剂更充分地交联,提高漆膜的耐磨性和抗刮擦性能,并进一步的提高预处理颜料在漆膜中的分布和分散性,产生更一致的颜色和外观。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种用于仿古建筑的铝合金型材的铝合金基体,由以下质量百分比的元素组成:Si:10%、Cu:0.08%、Mg:2.5%、Mn:0.4%、Zn:0.12%、Fe:3.2%、Pb:0.01%、Ti:0.1%、Ni:0.01%、Zr:0.5%、Sn:0.01%、以余量为Al和不可避免的杂质。
实施例2
本实施例提供一种用于仿古建筑的铝合金型材的铝合金基体,由以下质量百分比的元素组成:Si:10.5%、Cu:0.10%、Mg:2.8%、Mn:0.5%、Zn:0.17%、Fe:3.6%、Pb:0.02%、Ti:0.15%、Ni:0.03%、Zr:0.75%、Sn:0.02%、以余量为Al和不可避免的杂质。
实施例3
本实施例提供一种用于仿古建筑的铝合金型材的铝合金基体,由以下质量百分比的元素组成:Si:11%、Cu:0.11%、Mg:3.2%、Mn:0.6%、Zn:0.22%、Fe:4.0%、Pb:0.03%、Ti:0.2%、Ni:0.05%、Zr:1.0%、Sn:0.03%、以余量为Al和不可避免的杂质。
实施例4
本实施例提供一种用于仿古建筑的铝合金型材的仿古漆料的制备方法,包括以下步骤:
S1、制备改性聚硅氧烷
将十二烧基苯横酸和20wt%氢氧化钠溶液按用量比1g:4mL混合均匀,得到催化剂,备用;
称取:八甲基环四硅氧烷30g、甲基二乙氧基硅烷5g、无水乙醇150mL和纯化水45mL加入到三口烧瓶中搅拌,向三口烧瓶中加入催化剂25g,三口烧瓶温度升高至体系微回流,保温反应2h,减压蒸除乙醇,向三口烧瓶中加入盐酸,调节体系pH=7,减压蒸除溶剂,向三口烧瓶中加入无水乙醇搅拌均匀,抽滤,滤液,转移到旋转蒸发器中,设置水浴温度为50℃,减压蒸除溶剂,得到羟基封端的聚硅氧烷;
称取:聚硅氧烷50g、全氟丁基乙烯5g和异丙醇150mL加入到三口烧瓶中搅拌,向三口烧瓶中加入氯铂酸2.5g,三口烧瓶温度升高至体系微回流,保温反应6h,减压蒸除溶剂,得到改性聚硅氧烷。
S2、制备聚氨酯乳液
称取:改性聚硅氧烷50g、丁酮150mL、二月桂酸二丁基锡1g和异佛尔酮二异氰酸酯20g加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌,三口烧瓶温度升高至体系回流,保温反应4h,三口烧瓶温度降低至60℃,向三口烧瓶中加入聚乙二醇400030g,保温反应3h,向三口烧瓶中加入三乙胺,调节体系pH=7,三口烧瓶保温60℃,减压蒸除溶剂,得到油状物粗品,
取另一个三口烧瓶固定在带有机械搅拌的铁架台上,向三口烧瓶中加入纯化水120g、十二烷基苯磺酸钠3.2g和吐温-80 1.6g,三口烧瓶温度升高至60℃,机械搅拌的转速提高至1000r/min,将三口烧瓶中的油状物粗品缓慢的加入到三口烧瓶中,搅拌50min,得到含固量为40-45%的聚氨酯乳液。
S3、制备预处理色粉
称取:凹凸棒土30g、高岭土15g和纯化水125g加入到烧杯中搅拌均匀,向烧杯中加入甘油三酯10g、氯化钙5g和硫酸铝5g,室温环境下,搅拌分散30min,向烧杯中加入所需颜色的颜料15g,搅拌3h,将烧杯中混合体系转移到旋转蒸发器中,设置水浴温度为65℃,减压蒸除溶剂,得到负载粉末;
称取:负载粉末50g、无水乙醇250mL、正硅酸乙酯15g和3-氨基丙基三乙氧基硅烷20g加入到三口烧瓶中搅拌,三口烧瓶温度升高至50℃,搅拌30min,向三口烧瓶中缓慢滴加5wt%氨水75mL,滴加完毕,三口烧瓶保温搅拌5h,三口烧瓶温度降低至室温,抽滤,滤饼用无水乙醇淋洗后抽干,将滤饼转移到温度为60℃的干燥箱中,真空干燥至恒重,过100目筛网,得到预处理色粉。
S4、制备仿古漆料
将聚醚改性聚硅氧烷和二甲基硅油按重量比2:1混合均匀,得到消泡剂,备用;
将丙烯酸树脂、三聚氰胺甲醛树脂按重量比5:1混合均匀,得到固化剂,备用,其中,丙烯酸树脂购自泰安市江舟生物科技有限公司,三聚氰胺甲醛树脂购自湖北恒景瑞化工有限公司;
称取:聚氨酯乳液200g、预处理色粉34g、消泡剂2g、固化剂6g和丙二醇0.7g加入到混合机中混合均匀,过100目筛网,得到仿古漆料。
实施例5
本实施例提供一种用于仿古建筑的铝合金型材的仿古漆料的制备方法,包括以下步骤:
S1、制备改性聚硅氧烷
将十二烧基苯横酸和20wt%氢氧化钠溶液按用量比1g:4mL混合均匀,得到催化剂,备用;
称取:八甲基环四硅氧烷30g、甲基二乙氧基硅烷5g、无水乙醇150mL和纯化水45mL加入到三口烧瓶中搅拌,向三口烧瓶中加入催化剂25g,三口烧瓶温度升高至体系微回流,保温反应2.5h,减压蒸除乙醇,向三口烧瓶中加入盐酸,调节体系pH=7,减压蒸除溶剂,向三口烧瓶中加入无水乙醇搅拌均匀,抽滤,滤液,转移到旋转蒸发器中,设置水浴温度为55℃,减压蒸除溶剂,得到羟基封端的聚硅氧烷;
称取:聚硅氧烷50g、全氟丁基乙烯5g和异丙醇150mL加入到三口烧瓶中搅拌,向三口烧瓶中加入氯铂酸2.5g,三口烧瓶温度升高至体系微回流,保温反应7h,减压蒸除溶剂,得到改性聚硅氧烷。
S2、制备聚氨酯乳液
称取:改性聚硅氧烷50g、丁酮150mL、二月桂酸二丁基锡1g和异佛尔酮二异氰酸酯20g加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌,三口烧瓶温度升高至体系回流,保温反应4.5h,三口烧瓶温度降低至65℃,向三口烧瓶中加入聚乙二醇400030g,保温反应4h,向三口烧瓶中加入三乙胺,调节体系pH=7,三口烧瓶保温65℃,减压蒸除溶剂,得到油状物粗品,
取另一个三口烧瓶固定在带有机械搅拌的铁架台上,向三口烧瓶中加入纯化水120g、十二烷基苯磺酸钠3.2g和吐温-80 1.6g,三口烧瓶温度升高至65℃,机械搅拌的转速提高至1000r/min,将三口烧瓶中的油状物粗品缓慢的加入到三口烧瓶中,搅拌65min,得到含固量为40-45%的聚氨酯乳液。
S3、制备预处理色粉
称取:凹凸棒土30g、高岭土15g和纯化水125g加入到烧杯中搅拌均匀,向烧杯中加入甘油三酯10g、氯化钙5g和硫酸铝5g,室温环境下,搅拌分散40min,向烧杯中加入所需颜色的颜料15g,搅拌3.5h,将烧杯中混合体系转移到旋转蒸发器中,设置水浴温度为70℃,减压蒸除溶剂,得到负载粉末;
称取:负载粉末50g、无水乙醇250mL、正硅酸乙酯15g和3-氨基丙基三乙氧基硅烷20g加入到三口烧瓶中搅拌,三口烧瓶温度升高至55℃,搅拌30-50min,向三口烧瓶中缓慢滴加5wt%氨水75mL,滴加完毕,三口烧瓶保温搅拌6h,三口烧瓶温度降低至室温,抽滤,滤饼用无水乙醇淋洗后抽干,将滤饼转移到温度为65℃的干燥箱中,真空干燥至恒重,过100目筛网,得到预处理色粉。
S4、制备仿古漆料
将聚醚改性聚硅氧烷和二甲基硅油按重量比2:1混合均匀,得到消泡剂,备用;
将丙烯酸树脂、三聚氰胺甲醛树脂按重量比5:1混合均匀,得到固化剂,备用,其中,丙烯酸树脂购自泰安市江舟生物科技有限公司,三聚氰胺甲醛树脂购自湖北恒景瑞化工有限公司;
称取:聚氨酯乳液200g、预处理色粉34g、消泡剂2g、固化剂6g、丙二醇0.4g、甘油0.3g加入到混合机中混合均匀,过100目筛网,得到仿古漆料。
实施例6
本实施例提供一种用于仿古建筑的铝合金型材的仿古漆料的制备方法,包括以下步骤:
S1、制备改性聚硅氧烷
将十二烧基苯横酸和20wt%氢氧化钠溶液按用量比1g:4mL混合均匀,得到催化剂,备用;
称取:八甲基环四硅氧烷30g、甲基二乙氧基硅烷5g、无水乙醇150mL和纯化水45mL加入到三口烧瓶中搅拌,向三口烧瓶中加入催化剂25g,三口烧瓶温度升高至体系微回流,保温反应3h,减压蒸除乙醇,向三口烧瓶中加入盐酸,调节体系pH=7,减压蒸除溶剂,向三口烧瓶中加入无水乙醇搅拌均匀,抽滤,滤液,转移到旋转蒸发器中,设置水浴温度为60℃,减压蒸除溶剂,得到羟基封端的聚硅氧烷;
称取:聚硅氧烷50g、全氟丁基乙烯5g和异丙醇150mL加入到三口烧瓶中搅拌,向三口烧瓶中加入氯铂酸2.5g,三口烧瓶温度升高至体系微回流,保温反应8h,减压蒸除溶剂,得到改性聚硅氧烷。
S2、制备聚氨酯乳液
称取:改性聚硅氧烷50g、丁酮150mL、二月桂酸二丁基锡1g和异佛尔酮二异氰酸酯20g加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌,三口烧瓶温度升高至体系回流,保温反应5h,三口烧瓶温度降低至70℃,向三口烧瓶中加入聚乙二醇400030g,保温反应5h,向三口烧瓶中加入三乙胺,调节体系pH=7,三口烧瓶保温70℃,减压蒸除溶剂,得到油状物粗品,
取另一个三口烧瓶固定在带有机械搅拌的铁架台上,向三口烧瓶中加入纯化水120g、十二烷基苯磺酸钠3.2g和吐温-80 1.6g,三口烧瓶温度升高至70℃,机械搅拌的转速提高至1000r/min,将三口烧瓶中的油状物粗品缓慢的加入到三口烧瓶中,搅拌80min,得到含固量为40-45%的聚氨酯乳液。
S3、制备预处理色粉
称取:凹凸棒土30g、高岭土15g和纯化水125g加入到烧杯中搅拌均匀,向烧杯中加入甘油三酯10g、氯化钙5g和硫酸铝5g,室温环境下,搅拌分散50min,向烧杯中加入所需颜色的颜料15g,搅拌4h,将烧杯中混合体系转移到旋转蒸发器中,设置水浴温度为75℃,减压蒸除溶剂,得到负载粉末;
称取:负载粉末50g、无水乙醇250mL、正硅酸乙酯15g和3-氨基丙基三乙氧基硅烷20g加入到三口烧瓶中搅拌,三口烧瓶温度升高至60℃,搅拌30-50min,向三口烧瓶中缓慢滴加5wt%氨水75mL,滴加完毕,三口烧瓶保温搅拌7h,三口烧瓶温度降低至室温,抽滤,滤饼用无水乙醇淋洗后抽干,将滤饼转移到温度为70℃的干燥箱中,真空干燥至恒重,过100目筛网,得到预处理色粉。
S4、制备仿古漆料
将聚醚改性聚硅氧烷和二甲基硅油按重量比2:1混合均匀,得到消泡剂,备用;
将丙烯酸树脂、三聚氰胺甲醛树脂按重量比5:1混合均匀,得到固化剂,备用,其中,丙烯酸树脂购自泰安市江舟生物科技有限公司,三聚氰胺甲醛树脂购自湖北恒景瑞化工有限公司;
称取:聚氨酯乳液200g、预处理色粉34g、消泡剂2g、固化剂6g和丁二醇0.7g加入到混合机中混合均匀,过100目筛网,得到仿古漆料。
实施例7
本实施例提供一种用于仿古建筑的铝合金型材的成型方法,包括以下步骤:
步骤一、使用砂纸将实施例1制备的铝合金基体表面进行打磨至表面粗糙度为50-75μm,得到预处理铝合金;
步骤二、使用辊涂法,将实施例4制备的仿古漆料涂覆在预处理铝合金表面,将铝合金材料转移到烘箱中,设置干燥温度为65℃,干燥18h,在铝合金材料表面形成一层涂覆漆膜,重复涂覆漆膜的操作方法3次,在铝合金材料的表面形成厚度为90-120μm仿古漆膜粗品;
步骤三、将氯化锌和丙酮按用量比1g:20mL加入到烧杯中混合均匀,得到表面处理液,备用;
使用辊涂法,在仿古漆膜粗品表面均匀涂覆表面处理液,将铝合金材料转移到温度为60℃的干燥箱,干燥10h,干燥箱温度升高至90℃,保温处理60min,在铝合金材料的表面形成仿古漆膜,得到铝合金型材。
实施例8
本实施例提供一种用于仿古建筑的铝合金型材的成型方法,包括以下步骤:
步骤一、使用砂纸将实施例2制备的铝合金基体表面进行打磨至表面粗糙度为50-75μm,得到预处理铝合金;
步骤二、使用辊涂法,将实施例5制备的仿古漆料涂覆在预处理铝合金表面,将铝合金材料转移到烘箱中,设置干燥温度为70℃,干燥19h,在铝合金材料表面形成一层涂覆漆膜,重复涂覆漆膜的操作方法3次,在铝合金材料的表面形成厚度为90-120μm仿古漆膜粗品;
步骤三、将氯化锌和丙酮按用量比1g:20mL加入到烧杯中混合均匀,得到表面处理液,备用;
使用辊涂法,在仿古漆膜粗品表面均匀涂覆表面处理液,将铝合金材料转移到温度为65℃的干燥箱,干燥11h,干燥箱温度升高至95℃,保温处理75min,在铝合金材料的表面形成仿古漆膜,得到铝合金型材
实施例9
本实施例提供一种用于仿古建筑的铝合金型材的成型方法,包括以下步骤:
步骤一、使用砂纸将实施例3制备的铝合金基体表面进行打磨至表面粗糙度为50-75μm,得到预处理铝合金;
步骤二、使用辊涂法,将实施例6制备的仿古漆料涂覆在预处理铝合金表面,将铝合金材料转移到烘箱中,设置干燥温度为75℃,干燥20h,在铝合金材料表面形成一层涂覆漆膜,重复涂覆漆膜的操作方法3次,在铝合金材料的表面形成厚度为90-120μm仿古漆膜粗品;
步骤三、将氯化锌和丙酮按用量比1g:20mL加入到烧杯中混合均匀,得到表面处理液,备用;
使用辊涂法,在仿古漆膜粗品表面均匀涂覆表面处理液,将铝合金材料转移到温度为70℃的干燥箱,干燥12h,干燥箱温度升高至100℃,保温处理90min,在铝合金材料的表面形成仿古漆膜,得到铝合金型材。
对比例1
本对比例与实施例9的区别在于,实施例6中,取消步骤S1,以1,4-丁二醇等量替代改性聚硅氧烷。
对比例2
本对比例与实施例9的区别在于,实施例6步骤S4中的预处理色粉的制备方法为:称取:凹凸棒土30g、高岭土15g和纯化水125g加入到烧杯中搅拌均匀,搅拌分散50min,向烧杯中加入所需颜色的颜料15g,搅拌4h,将烧杯中混合体系转移到旋转蒸发器中,设置水浴温度为75℃,减压蒸除溶剂,得到。
对比例3
本对比例与实施例9的区别在于,取消步骤三,以步骤二制备得到含有复古漆膜粗品的铝合金型材作为步骤三中的铝合金型材。
性能测试:
对实施例7-9和对比例1-3得到的铝合金型材表面仿古漆膜的光泽度、耐磨性、抗冲击性能、附着力、疏水性能,其中,仿古漆膜的光泽度、耐磨性、抗冲击性能、附着力参照标准GB/T 4893《家具表面漆膜理化性能实验》分别测定试件的镜面光泽度、磨损等级、漆膜最大冲击高度和附着等级;疏水性能按照标准GB/T 30447-2013《纳米薄膜接触角测量方法》测定试件与水的静态接触角;具体测试结果见下表:
数据分析:
通过对上表中的数据进行比较分析,本发明制备的铝合金型材其表面仿古漆膜与水的静态接触角达到167°,镜面光泽度达到97GU,磨损等级达到1级,漆膜的最大冲击高度达到453.5mm,附着等级达到0级,各项检测数据均优于对比例,说明书本发明通过制备含有硅氧烷链段和聚乙二醇链段的聚氨酯乳液后与具有聚硅氧烷包覆和氨基修饰的预处理色粉、消泡剂、分散剂、固化剂和流平剂按比例组成仿古漆料后,经过多次辊涂后,进行表面处理,使得铝合金型材表面的漆膜不仅与铝合金基材粘结紧密,提高了漆膜的疏水性能和镜面光泽度,还提高了漆膜的耐磨性能与抗冲击性能。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种用于仿古建筑的铝合金型材,其特征在于,包括铝合金基体与涂覆在铝合金基体外部的仿古漆膜;
所述仿古漆膜由以下步骤加工得到:
S1、使用砂纸对铝合金基体表面进行打磨至表面粗糙度为50-75μm,得到预处理铝合金;
S2、将仿古漆料用辊涂法涂覆在预处理铝合金表面,将铝合金材料转移到烘箱中,设置干燥温度为65-75℃,干燥18-20h,在铝合金材料表面形成一层涂覆漆膜,重复涂覆漆膜的操作方法3次,在铝合金材料的表面形成仿古漆膜粗品;
S3、使用辊涂法,在仿古漆膜粗品表面均匀涂覆表面处理液,将铝合金材料转移到温度为60-70℃的干燥箱,干燥10-12h,干燥箱温度升高至90-100℃,保温处理60-90min,得到仿古漆膜。
2.根据权利要求1所述的一种用于仿古建筑的铝合金型材,其特征在于,所述铝合金基体由以下质量百分比的元素组成:Si:10-11%、Cu:0.08-0.11%、Mg:2.5-3.2%、Mn:0.4-0.6%、Zn:0.12-0.22%、Fe:3.2-4.0%、Pb:0.01-0.03%、Ti:0.1-0.2%、Ni:0.01-0.05%、Zr:0.5-1.0%、Sn:0.01-0.03%、以余量为Al和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种用于仿古建筑的铝合金型材,其特征在于,步骤S2中仿古漆膜粗品的厚度为90-120μm;步骤S3中的表面处理液由氯化锌和丙酮按用量比1g:20mL组成。
4.根据权利要求1所述的一种用于仿古建筑的铝合金型材,其特征在于,步骤S2中的仿古漆料由以下步骤加工得到:
A1、将改性聚硅氧烷、丁酮、催化剂和异佛尔酮二异氰酸酯加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌,三口烧瓶温度升高至体系回流,保温反应4-5h,三口烧瓶温度降低至60-70℃,向三口烧瓶中加入扩链剂,保温反应3-5h,后处理得到聚氨酯乳液;
A2、将聚氨酯乳液、预处理色粉、消泡剂、固化剂和流平剂加入到混合机中混合均匀,过100目筛网,得到仿古漆料。
5.根据权利要求4所述的一种用于仿古建筑的铝合金型材,其特征在于,步骤A1中改性聚硅氧烷、丁酮、催化剂、异佛尔酮二异氰酸酯和扩链剂的用量比为5g:15mL:0.1g:2g:3g,所述催化剂为二月桂酸二丁基锡,所述扩链剂为聚乙二醇4000,所述后处理操作包括:反应完成之后,向三口烧瓶中加入三乙胺,调节体系pH=7,三口烧瓶保温60-70℃,减压蒸除溶剂,得到油状物粗品,取另一个三口烧瓶固定在带有机械搅拌的铁架台上,向三口烧瓶中加入纯化水和分散剂,三口烧瓶温度升高至60-70℃,机械搅拌的转速提高至1000r/min,将三口烧瓶中的油状物粗品缓慢的加入到三口烧瓶中,搅拌50-80min,得到含固量为40-45%的聚氨酯乳液,其中,纯化水和分散剂的重量比为25:1,所述分散剂由十二烷基苯磺酸钠和吐温-80按重量比2:1组成;步骤A2中聚氨酯乳液、预处理色粉、消泡剂、固化剂和流平剂的重量比为100:17:1:3:0.7,所述消泡剂由聚醚改性聚硅氧烷和二甲基硅油按重量比2:1组成,所述固化剂由丙烯酸树脂、三聚氰胺甲醛树脂按重量比5:1组成,所述流平剂由丙二醇、甘油和丁二醇中的一种或多种组成。
6.根据权利要求4所述的一种用于仿古建筑的铝合金型材,其特征在于,改性聚硅氧烷由以下步骤加工得到:
B1、将八甲基环四硅氧烷、甲基二乙氧基硅烷、无水乙醇和纯化水加入到三口烧瓶中搅拌,向三口烧瓶中加入催化剂,三口烧瓶温度升高至体系微回流,保温反应2-3h,后处理得到聚硅氧烷;
B2、将聚硅氧烷、全氟丁基乙烯和异丙醇加入到三口烧瓶中搅拌,向三口烧瓶中加入催化剂,三口烧瓶温度升高至体系微回流,保温反应6-8h,后处理得到改性聚硅氧烷。
7.根据权利要求6所述的一种用于仿古建筑的铝合金型材,其特征在于,步骤B1中八甲基环四硅氧烷、甲基二乙氧基硅烷、无水乙醇、纯化水和催化剂的用量比为6g:1g:30mL:15mL:5g,所述催化剂由十二烧基苯横酸和20wt%氢氧化钠溶液按用量比1g:4mL组成;步骤B2中聚硅氧烷、全氟丁基乙烯、异丙醇和催化剂的用量比为10g:1g:30mL:0.5g,所述催化剂为氯铂酸。
8.根据权利要求4所述的一种用于仿古建筑的铝合金型材,其特征在于,预处理色粉由以下步骤加工得到:
C1、将凹凸棒土、高岭土和纯化水加入到烧杯中搅拌均匀,向烧杯中加入甘油三酯、氯化钙和硫酸铝,室温环境下,搅拌分散30-50min,向烧杯中加入所需颜色的颜料,搅拌3-4h,后处理得到负载粉末;
C2、将负载粉末、无水乙醇、正硅酸乙酯和3-氨基丙基三乙氧基硅烷加入到三口烧瓶中搅拌,三口烧瓶温度升高至50-60℃,搅拌30-50min,向三口烧瓶中缓慢滴加5wt%氨水,滴加完毕,三口烧瓶保温搅拌5-7h,后处理得到预处理色粉。
9.根据权利要求8所述的一种用于仿古建筑的铝合金型材,其特征在于,步骤C1中凹凸棒土、高岭土、纯化水、甘油三酯、氯化钙、硫酸铝和颜料的重量比为6:3:25:2:1:1:3;步骤C2中负载粉末、无水乙醇、正硅酸乙酯、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和5wt%氨水的用量比为10g:50mL:3g:4g:15mL。
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