一种适配空调室内外机的环保免喷粉彩涂板及其制备工艺的制作方法

本技术涉及板材的，尤其是涉及一种适配空调室内外机的环保免喷粉彩涂板及其制备工艺。

背景技术：

1、彩色涂层钢板（简称彩涂板）是以金属卷材为基材，在其表面涂覆一层或多层有机涂料并经烘烤固化而成的复合材料。凭借其良好的加工性能、丰富的装饰效果及较高的性价比，彩涂板已广泛应用于建筑、家电、交通运输等领域。在家电行业，彩涂板已被用于冰箱侧板、洗衣机箱体、微波炉外壳等多种产品。采用彩涂板替代传统喷涂工艺，是家电制造实现节能减排的重要途径。

2、然而，空调外机用彩涂板的技术要求极为苛刻。空调外机常年暴露于室外环境中，不仅要承受日晒雨淋、紫外线辐射和温度变化，还要满足冲压、剪切等精密加工需求。因此，空调外机用彩涂板需同时具备建筑彩涂板的高耐候性、高耐蚀性和家电彩涂板的高表面质量、良好的加工成型性。

3、传统的空调外机用彩涂板多采用普通聚酯涂层或常规氟碳涂层体系。普通聚酯涂层在长期紫外光照射下易发生褪色、粉化和剥落，使用寿命有限。

技术实现思路

1、为了改善普通聚酯涂层在长期紫外光照射下易发生剥落的问题，本技术提供了一种适配空调室内外机的环保免喷粉彩涂板及其制备工艺。

2、本技术提供了一种适配空调室内外机的环保免喷粉彩涂板，采用如下的技术方案：

3、一种适配空调室内外机的环保免喷粉彩涂板，包括锌铝镁合金基板、钝化层、底漆层、背漆层、面漆层，其中，面漆层以重量份数计，包括以下原料：聚甲基丙烯酸甲酯40-50份、氟碳树脂10-15份、氮化铝3-6份、硅灰石微球15-20份、气相二氧化硅5-8份、流平剂1-2份、紫外吸收剂0.3-0.4份、抗氧化剂0.15-0.25份、抗静电剂0.1-0.2份。

4、通过采用上述技术方案，锌铝镁合金基板作为核心基材，提供结构强度、耐基础腐蚀、支撑整体板材。基板表面钝化处理层，提升基材附着力、阻断基材腐蚀通道，增强防腐基底性能。底漆层连接钝化基板与面漆层，提升整体层间附着力、增强防锈基础性能。背漆层在板材背面防护涂层，用于背部防腐、防潮、防结露腐蚀，适配空调长期温变/结露工况。面漆层作为正面功能装饰面层，实现免喷涂效果、耐候、耐污、抗静电、抗老化、适配空调外观需求。

5、面漆层中，聚甲基丙烯酸甲酯作为主要成膜物质，提供高透明度、优异的光泽度和表面硬度。氟碳树脂赋予涂层超强的耐候性、耐化学腐蚀性和自清洁能力，提升长期日晒/温差环境下耐老化、耐黄变、耐空调冷凝水腐蚀能力。氮化铝提升涂层的导热性能，兼顾散热、改善导热性能、适配空调散热工况，同时提升涂层硬度。

6、硅灰石微球增强填料，提高涂层的机械强度、耐磨性和尺寸稳定性，改善涂层填充结构与涂层刚性。气相二氧化硅改善涂料的施工性能，防止流挂，调节表面哑光/粉彩质感、防沉降、增韧、抗刮、调控表面触感。

7、流平剂帮助涂料在干燥成膜过程中形成平整、光滑的表面，消除橘皮、针孔，保证板面均匀细腻的免喷粉彩外观。紫外吸收剂吸收有害紫外线，保护涂层和基材，延缓涂层老化、褪色、粉化，适配外机长期户外光照环境。抗氧化剂防止涂层在热、氧作用下老化降解，延长使用寿命，适应空调反复冷热循环工况。抗静电剂减少表面静电，防止吸附灰尘，保持外观清洁，适配空调面板长期洁净使用需求。

8、锌铝镁基板配合多层防腐体系，耐冷凝水、耐温变、抗结露腐蚀；兼顾导热、抗静电防尘、耐候抗老化，适配室内机面板、室外机外壳。兼顾成型加工性、表面质感、耐刮耐磨、长期外观稳定性。

9、优选的，所述硅灰石微球制备，如下：

10、先将聚乙烯醇缩丁醛溶解于无水乙醇中，再加入去离子水，得到pvb醇水溶液；

11、将硅烷偶联剂kh-560与乙醇/去离子水的混合液混合，并滴加冰醋酸调节ph至3.5-4.0，预水解活化2-3min；

12、将活化好的硅烷偶联剂kh-560溶液缓慢倒入聚乙烯醇缩丁醛醇水溶液中，搅拌均匀，得到复合胶液，取硅灰石粉体，加入上述复合胶液中，挤压制粒，得到湿颗粒，超细粉碎，得到硅灰石微球。

13、通过采用上述技术方案，聚乙烯醇缩丁醛溶解于无水乙醇，形成均匀的高分子溶液，加水调节溶剂的极性，乙醇降低体系表面张力，水作为分散介质，避免湿颗粒表面迅速结壳开裂。聚乙烯醇缩丁醛制粒过程中作为有机粘结相，将片状硅灰石粉体团聚成球状颗粒，干燥后在硅灰石表面形成柔性有机薄膜，改善硅灰石与面漆树脂界面相容性。

14、硅烷偶联剂kh-560一端硅羟基 si-oh与硅灰石表面羟基、硅羟基脱水键合，牢牢锚定在硅灰石粉体表面；一端环氧官能团可与聚甲基丙烯酸甲酯、氟碳树脂分子发生氢键/环氧开环反应，大幅提升无机填料与有机面漆树脂界面结合力，解决硅灰石填充量大易掉漆、漆膜脆化缺陷。

15、将活化好的kh-560溶液缓慢倒入聚乙烯醇缩丁醛醇水溶液中，聚乙烯醇缩丁醛高分子有机相与kh-560 界面改性硅烷复配，形成有机粘结、偶联改性一体化包覆液；复合胶液浸入硅灰石粉体的堆积空隙中，排挤掉空气，使每一个硅灰石微粒表面都被胶液包裹。

16、复合胶液中的kh-560，其活化的硅羟基会与硅灰石表面的羟基发生脱水缩合反应，形成牢固的化学键，将无机粉体表面接枝上有机的环氧基团，大幅增强了其与高分子粘结剂聚乙烯醇缩丁醛的界面结合力。

17、通过机械挤压将松散的粉末混合物聚集成具有一定形状和初始强度的湿颗粒。在粉碎过程中，尖锐的棱角和断裂面会因碰撞摩擦而被打磨圆滑，最终形成球形的微球。球形颗粒能显著提高粉体的流动性、堆积密度以及在树脂基体中的分散均匀性。

18、采用聚乙烯醇缩丁醛作为有机粘结载体配合 kh-560 硅烷偶联剂预水解复合胶液对硅灰石进行包覆造粒，制得表面兼具柔性有机膜与化学键改性层的硅灰石微球，将针状硅灰石转化为球形填料，显著提升粉体在 pmma-氟碳面漆体系中的分散流动性，防止涂料储存沉降，提升漆膜致密性、耐水汽腐蚀与折弯抗开裂性能，干燥粉碎后微球形貌稳定，填充至空调免喷彩涂面漆中，兼顾漆膜硬度、耐磨性能与免喷涂平整高光外观，适配室内外机钣金冲压成型工况。

19、优选的，所述气相二氧化硅经过碳酸钙、钛酸酯偶联剂处理。

20、通过采用上述技术方案，碳酸钙颗粒作为分散载体，阻隔纳米气相二氧化硅团聚体，防止纳米 sio2一次粒子堆叠结块；碳酸钙与气相二氧化硅复配后共同被钛酸酯包覆，两种无机填料表面改性均匀，后续加入面漆时同步提升分散性，单一改性气相二氧化硅易纳米团聚，搭配碳酸钙可大幅降低团聚概率。

21、气相二氧化硅纳米比表面积大，直接加入树脂易抱团，造成漆膜麻点、涂布不均；经碳酸钙、钛酸酯偶联剂共改性后，纳米颗粒被碳酸钙隔离分散，涂料储存稳定无团聚，板面细腻平整，保障免喷涂高光外观。钛酸酯有机长链兼容 pmma 与氟碳树脂，降低体系黏度，同等填充量下面漆施工流动性更好，减少橘皮、缩孔缺陷，减少流平剂用量。

22、改性气相二氧化硅在涂料中三维网络构建更均匀，长效抑制硅灰石、氮化铝重填料沉降，面漆长期储存不分层，无需额外增稠助剂。均匀包覆的改性气相二氧化硅填充树脂微观空隙，搭配硅灰石微球形成双重致密无机骨架，降低漆膜吸水率，抵御空调冷凝水长期浸泡发白，同时提升表面耐刮擦性能。

23、采用碳酸钙作为分散隔离载体，配合钛酸酯偶联剂无水乙醇溶液共浸润改性气相二氧化硅，碳酸钙阻隔纳米气相二氧化硅团聚，经搅拌、超声双重分散实现粉体全表面均匀包覆；钛酸酯偶联剂同时键合碳酸钙、气相二氧化硅无机表面，有机链段与 pmma、氟碳树脂相容性优异，消除无机-有机界面间隙，提升漆膜致密性、耐水耐冷凝腐蚀性能。

24、优选的，所述氮化铝处理方法，包括如下：

25、将氮化铝在140-150℃下干燥2-3h，得到干燥氮化铝；

26、将溶剂型丙烯酸树脂分散于二甲苯/乙酸丁酯混合溶剂中，加入干燥氮化铝，搅拌30-35min，干燥，研磨，得到处理氮化铝。

27、通过采用上述技术方案，氮化铝极易吸潮，表面吸附游离水、羟基，一方面会导致后续包覆时丙烯酸树脂附着力差，另一方面氮化铝遇水缓慢水解生成氢氧化铝、氨气，破坏导热绝缘性能；高温烘干脱除表面吸附水分与结晶微量水，得到高活性、低水解倾向的干燥氮化铝粉体。

28、丙烯酸树脂与面漆主体（pmma/氟碳）具有极好的相容性，作为中间过渡层能降低界面张力。二甲苯和乙酸丁酯混合，既能充分溶解丙烯酸树脂，又能调节挥发梯度，防止包覆时树脂析出过快导致包覆不均。包覆后氮化铝粉体表面有机化，消除纳米/微米粉体硬团聚，在面漆体系中分散更均匀，不出现导热填料团聚黑点。

29、将干燥氮化铝投入丙烯酸树脂溶液持续搅拌，依靠溶剂浸润作用让树脂均匀吸附包裹氮化铝颗粒。直接填充会在粉体与 pmma/氟碳树脂间形成微小缝隙，水汽、腐蚀性介质易渗透；丙烯酸包覆层作为柔性过渡相，紧密衔接无机填料与有机树脂，提升漆膜阻隔防腐能力，适配外机盐雾、雨水环境。丙烯酸包覆层隔绝水汽，壳体长期积热、接触冷凝水时导热系数不下降，持续辅助空调外壳散热，延缓漆膜高温老化。

30、优选的，所述钝化层的厚度为5-7μm。

31、通过采用上述技术方案，在高强锌铝镁合金基板表面设置 5-7μm钝化层，致密无机膜层封堵镀层微孔，膜内含缓释铬组分，折弯、切口破损处可实现自钝化修复，显著提升板材耐盐雾、耐冷凝水腐蚀性能，适配空调室外机户外严苛使用环境。5-7μm 厚度钝化层提供充足活性结合位点，有效提升钝化层与底漆层的界面附着力，避免多层涂层在冲压、折弯加工过程中层间剥离、起皮。

32、优选的，所述底漆为聚酯底漆，厚度为20-22μm。

33、通过采用上述技术方案，采用 20-22μm 聚酯底漆作为中间过渡层，树脂中的活性基团同时结合钝化层与上层 pmma-氟碳面漆，显著提升多层涂层整体附着力，钣金冲压、折弯加工无分层、起皮缺陷。聚酯漆膜具备优异水汽屏蔽能力，与钝化层构建双重防腐体系，大幅提升板材耐盐雾、耐冷凝水性能，适配空调室外机户外复杂腐蚀环境。

34、优选的，所述背漆层为环氧树脂漆，厚度为40-42μm。

35、通过采用上述技术方案，在基板背面设置40-42μm厚环氧树脂背漆层，环氧树脂交联固化后形成致密无孔防护膜，大幅提升板材背面耐冷凝水、耐湿热、耐化学腐蚀性能，有效解决空调设备高湿工况下基板背面锈蚀、漆膜鼓泡失效问题；既保证背漆层具备优异的耐磨、抗划伤、仓储防护能力，又可规避厚膜应力开裂缺陷，保障板材冲压、折弯、深冲成型过程中背漆层不开裂、不脱落。

36、第二方面，本技术还提供了一种适配空调室内外机的环保免喷粉彩涂板的制备工艺，包括以下步骤：

37、（1）将聚甲基丙烯酸甲酯、氟碳树脂、氮化铝、硅灰石微球、气相二氧化硅、流平剂、紫外吸收剂、抗氧化剂、抗静电剂混合均匀，得到面漆混合液；

38、（2）将高强锌铝镁合金基板钝化处理，然后涂布底漆和背漆，烘干，再涂覆面漆，烘干，得到环保免喷粉彩涂板。

39、通过采用上述技术方案，本发明整体工艺简单、适配连续化彩涂生产线，无需后续喷涂工序，大幅降低voc排放与生产成本，绿色环保；所得彩涂板成型性能优异，冲压、折弯不开裂、不掉漆，可同时满足空调室内机装饰美观需求与室外机严苛耐候防腐需求。

40、优选的，所述钝化处理采用钝化液清洗。

41、通过采用上述技术方案，采用钝化液清洗方式对高强锌铝镁合金基板进行钝化处理，液体可充分浸润镀层全部微观孔隙与板材边角，形成均匀钝化层，无漏涂、薄膜缺陷；钝化液清洗兼具基材二次净化作用，清除脱脂残留微量油污与金属粉尘，减少杂质夹层，大幅提升钝化层与聚酯底漆的界面附着力。

42、综上所述，本技术具有如下有益效果：

43、1、本技术中锌铝镁基板配合多层防腐体系，耐温变、抗结露腐蚀；兼顾导热、抗静电防尘、耐候抗老化，适配室内机面板、室外机外壳，兼顾耐刮耐磨、长期外观稳定性。

44、2、本技术中硅灰石微球增强填料，提高涂层的机械强度、耐磨性和尺寸稳定性，改善涂层填充结构与涂层刚性。

45、3、本技术中氮化铝提升涂层的导热性能，兼顾散热、改善导热性能、适配空调散热工况，同时提升涂层硬度。