一种仿石纹铝型材及其制备方法与流程

1.本技术涉及型材领域，更具体地说，它涉及一种仿石纹铝型材及其制备方法。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高及建筑行业的需求，人们对于装饰性的要求越来越高，天然石材色彩丰富，图案庄重典雅，极富美感，近年来在建筑装饰领域极受欢迎。但是天然石材是从天然岩体中开采出来的，其资源有限，使用成本高，重量大，施工难度大，且容易风化、脱落，使用寿命短，所以在建筑装饰领域的使用比较受限。因此，亟待需要研发一种重量轻、不易脱落、不易风化、使用寿命长的仿石纹铝型材。


技术实现要素：

3.为了得到一种重量轻、不易脱落、不易风化、使用寿命长的仿石纹铝型材，本技术提供一种仿石纹铝型材及其制备方法。
4.第一方面，本技术提供一种仿石纹铝型材，采用如下的技术方案：一种仿石纹铝型材，包括铝合金基板，所述铝合金基板上依次涂覆有底漆层、氟碳涂层、仿石纹涂层和保护面层；所述仿石纹涂层由仿石纹涂料喷涂固化后形成，所述仿石纹涂料包括以下重量份的原料：分散相15-40份、交联剂10-16份、成膜物质20-40份和水2-10份；以分散相总量计，所述分散相包括以下重量份的原料：颜料45-58份、填料14-21份、凝胶剂17-28份、保护胶10-15份、羟乙基纤维素1.5-5份、水10-15份、分散剂1-5份和悬浮稳定剂1-3份。
5.通过采用上述技术方案，在铝合金基板上依次涂覆底漆层、氟碳涂层、仿石纹涂层和保护面层，制得一种仿石纹铝型材，该铝型材质量轻、刚性好、强度高。与天然石材相比，本技术制得的仿石纹铝型材的单位面积的比重大大的降低，提高了安全级别，降低了施工难度，且不易破碎。
6.本技术中，在铝合金基板上依次涂覆上依次涂覆底漆层、氟碳涂层、仿石纹涂层和保护面层，可赋予仿石纹铝型材良好的阻燃性和耐候性，且不易脱落、不易风化、使用寿命长。
7.本技术的仿石纹涂层由分散相、交联剂、成膜物质和水等原料制成，而分散相又由颜料、填料、凝胶剂、保护胶、羟乙基纤维素、水和助剂等原料制成，本技术的仿石纹涂层纹图案丰富、细腻，效果逼真，且不易脱落、不易风化、使用寿命长。本技术中，羟乙基纤维素可调节分散相的粘度，凝胶剂、羟乙基纤维素和交联剂相互配合，可赋予仿石纹涂料良好的粘稠性，由于仿石纹涂层的粘接固化。
8.优选的，所述凝胶剂选自凝胶gel溶液和凝胶pvo溶液中的至少一种。
9.进一步优选，所述凝胶剂为凝胶gel溶液和凝胶pvo溶液，且凝胶gel溶液和凝胶pvo溶液的质量比为(0.8-3):1，更优选为1:1，1.2:1，1.7:1，2:1和2.3:1。
10.通过采用上述技术方案，当分散相中的凝胶剂为凝胶gel溶液时，体系中多彩粒子的强度很大，但是喷涂后不能完全展开，形成的涂层较厚，干燥时间长，一般是2-3h。当分散相中的凝胶剂为凝胶pvo溶液时，体系中多彩粒子经喷涂后会形较薄的涂层，可改善干燥时间长的缺点，但是，多彩粒子的强度不高，虽然较低的压力就可使多彩粒子混色，但是不同粒子之间不能出现清晰的界限，混色效果差，即使加大凝胶pvo溶液的用量，也无法好转，分散相的操作难度大。
11.凝胶gel溶液和凝胶pvo溶液按质量比为(0.8-3):1混合，作为溶胶剂，体系中多彩粒子的强度适宜，喷涂后形成的膜厚度适宜，干燥时间变短，一般在20-50min。当凝胶gel溶液和凝胶pvo溶液按质量比为1.7:1时，多彩粒子的混色效果最好，喷涂后形成的膜厚度为0.1-0.5mm，干燥时间最短，可缩短至20min。
12.优选的，所述凝胶gel溶液的质量分数为0.25％-0.75％，所述凝胶pvo溶液的质量分数为0.5％-1.5％。
13.进一步优选，所述凝胶gel溶液的质量分数为0.375％，所述凝胶pvo溶液的质量分数为1.15％。
14.本技术中，凝胶pvo溶液的制备包括如下步骤：将pvo固体颗粒溶解于水中，制成质量分数为0.5％-1.5％的凝胶pvo溶液。
15.将一定浓度的凝胶gel溶液与水混合，可制成质量分数为0.25％-0.75％的凝胶gel溶液。
16.本技术，选择特定浓度的凝胶gel溶液和凝胶pvo溶液，有利于多彩粒子的分散，搅拌操作轻松，涂料的流平性好，有利于喷涂施工。此外，还能提高仿石纹涂层的强度和韧性，提高仿石纹型材的耐侵蚀能力，仿石纹涂层不易脱落、不易风化耐久性好。
17.优选的，所述保护胶和悬浮稳定剂的质量比为(7-13)：1；更优选为9:1,12.5:1。
18.通过采用上述技术方案，体系中加入保护胶和悬浮稳定剂，在不影响颜料分散的情况下，可增强了粒子的强度，喷涂后粒子不易破碎。体系中加入保护胶和悬浮稳定剂时，不管凝胶gel溶液和凝胶pvo溶液的配比是多少，粒子的喷涂都是正常的。但是，如果体系中不加入保护胶和悬浮稳定剂，那么喷涂后粒子会破碎，由此可见，本技术中，分散相中存在凝胶gel溶液和/或凝胶pvo溶液时，必须要加入保护胶和悬浮稳定剂，且当保护胶和悬浮稳定剂的质量比为(7-13)：1时，喷涂效果更好。
19.优选的，成膜物质选自丙烯酸树脂、丙苯共聚物和聚羧酸乙烯酯中的任意一种。
20.优选的，所述颜料包括天然彩砂石粉和调节颜料，所述调节颜料包括钛白粉、铁红、铁黄、铁黑和铬绿。
21.优选的，所述填料选自轻质碳酸钙和重质碳酸钙中的至少一种。
22.优选的，所述分散剂为阴离子聚羧酸盐类分散剂，本技术中优选为分散剂da-02。
23.通过采用上述技术方案，本技术中，颜料和填料相互配合，一方面可以着色，另一方面可调节涂料的比重，改善漆膜的厚度，使漆膜经久耐磨。颜料、填料和分散剂相互配合，得到的石纹图案丰富、细腻，效果逼真。研磨时，将颜料、填料、分散剂和水混合后，进行研磨，有利于颜料和填料的润湿和分散，提高石纹图案的美观度。
24.优选的，所述氟碳涂层由氟碳涂料制得，所述氟碳涂料选自氟碳涂料kynar500和氟碳涂料hylar5000中的任意一种。
25.优选的，所述保护面层由保护面漆制得，所述保护面漆选自氟碳面漆ptfe、氟碳面漆pvdf和氟碳面漆peve中的任意一种。优选的，所述底漆选自环氧底漆或聚氨酯底漆。
26.保护面漆选自氟碳面漆ptfe、氟碳面漆pvdf和氟碳面漆peve中的任意一种，仿石纹铝型材的阻燃性好、符合消防安全要求。
27.氟碳涂料选自氟碳基料kynar500和hylar5000中的任意一种，能有效抵抗酸雨，空气污染和紫外线侵袭。
28.本技术的仿石纹铝型材具有很好的耐候性、自洁性，具有抗紫外线、抗酸和抗碱性能，在室外条件下，能够保证最佳的色彩且保色时间久。
29.第二方面，本技术提供一种仿石纹铝型材的制备方法，采用如下的技术方案：一种仿石纹铝型材的制备方法，包括如下步骤：s1、在清洗干燥后的铝合金基板上喷涂底漆，经流平、固化后在铝合金基板上形成底漆层；s2、在底漆层上喷涂氟碳涂料，经流平、固化后在底漆层上形成氟碳涂层；s3、在氟碳涂层上喷涂仿石纹涂料，经流平、固化后在氟碳涂层上形成仿石纹涂层；所述步骤s3中的固化温度为160-220℃；s4、在仿石纹涂层上喷涂保护面漆，经流平、固化后在仿石纹涂层上形成保护面层，制得仿石纹铝型材。
30.优选的，所述仿石纹涂料的制备方法包括如下步骤：将分散相分散均匀，随后加入交联剂，分散均匀，在加入成膜物质和水，分散均匀，制得仿石纹涂料。
31.优选的，所述分散相的制备方法包括如下步骤：按配方比例，将颜料、填料、水和分散剂进行研磨，随后加入凝胶剂、保护胶和悬浮稳定剂，在1000-1200r/min的速率下分散15-20min，加入羟乙基纤维素，分散20-30min，制得分散相。
32.通过采用上述技术方案，先将颜料、填料、水和分散剂进行研磨，有利于更好的润湿和分散颜料，使体系更均匀；随后再加入凝胶剂、保护胶和悬浮稳定剂，有利于得到均质稳定的分散相，从而有利于改善涂料的喷涂效果，得到平整美观的仿石纹涂层。
33.按本技术的配方和制备方法制得的仿石纹铝型材的涂膜外观：无裂缝、无裂纹；5次冻融循环试验后不剥落、不起泡、无裂纹、无明显色变；600h耐候性检测下，外观不起泡、不剥落、无裂纹、不粉化。
34.综上所述，本技术具有以下有益效果：按本技术的配方和制备方法制得的仿石纹铝型材单位面积的比重小、质量轻、易于施工且安全性好；此外，该仿石纹铝型材具良好的阻燃性和耐候性，且不易破碎、不易脱落、不易风化、使用寿命长。
具体实施方式
35.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
36.本实施例中，颜料是天然彩砂石粉、钛白粉和铁红按质量比为20:3:9混合；保护胶：保护胶inorg，购自北京嘉源建筑材料有限公司；悬浮稳定剂：悬浮稳定剂dispe，购自广东上汕头市西陇化工厂；凝胶gel溶液：购自北京嘉源建筑材料有限公司；凝胶pvo溶液：将凝胶pvo颗粒肉溶于水中，可制得凝胶pvo溶液，凝胶pvo颗粒购自北京嘉源建筑材料有限公司。
37.制备例制备例1分散相的制备如下：将4.5kg颜料、2.1kg轻质碳酸钙、1kg水和0.1kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为0.5％的1.7kg凝胶gel溶液、1kg保护胶和0.3kg悬浮稳定剂，在1000r/min的速率下分散20min，再加入0.5kg羟乙基纤维素，分散30min，制得分散相1。
38.制备例2分散相的制备如下：将5.8kg颜料、1.4kg轻质碳酸钙、1.5kg水和0.5kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为0.5％的2.8kg凝胶gel溶液、1.5kg保护胶和0.1kg悬浮稳定剂，在1200r/min的速率下分散15min，再加入0.15kg羟乙基纤维素，分散20min，制得分散相3。
39.制备例3分散相的制备如下：将5kg颜料、1.7kg轻质碳酸钙、1.2kg水和0.3kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为0.5％的2.1kg凝胶gel溶液、1.4kg保护胶和0.2kg悬浮稳定剂，在1200r/min的速率下分散15min，再加入0.25kg羟乙基纤维素，分散20min，制得分散相3。
40.制备例4分散相的制备如下：将5kg颜料、1.7kg轻质碳酸钙、1.2kg水和0.3kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为0.5％的2.1kg凝胶pvo溶液、1.4kg保护胶和0.2kg悬浮稳定剂，在1200r/min的速率下分散15min，再加入0.25kg羟乙基纤维素，分散20min，制得分散相4。
41.制备例5分散相的制备如下：将5kg颜料、1.7kg轻质碳酸钙、1.2kg水和0.3kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为0.5％的1.57kg凝胶gel溶液、质量分数为0.5％的0.53kg凝胶pvo溶液、1.4kg保护胶和0.3kg悬浮稳定剂，在1200r/min的速率下分散15min，再加入0.25kg羟乙基纤维素，分散20min，制得分散相5。
42.制备例6分散相的制备如下：将5kg颜料、1.7kg轻质碳酸钙、1.2kg水和0.3kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为0.5％的1.11kg凝胶gel溶液、质量分数为0.5％的0.89kg凝胶pvo溶液、1.4kg保护胶和0.3kg悬浮稳定剂，在1200r/min的速率下分散15min，再加入0.25kg羟乙基纤维素，分散20min，制得分散相6。
43.制备例7分散相的制备如下：将5kg颜料、1.7kg轻质碳酸钙、1.2kg水和0.3kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为0.5％的0.53kg凝胶gel溶液、质量分数为0.5％的1.57kg凝胶pvo溶液、1.4kg保护胶和0.3kg悬浮稳定剂，在1200r/min的速率下分散15min，再加入0.25kg羟乙基纤维素，分散20min，制得分散相7。
44.制备例8分散相的制备如下：将5kg颜料、1.7kg轻质碳酸钙、1.2kg水和0.3kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为0.375％的1.11kg凝胶gel溶液、质量分数为1.15％的0.89kg凝胶pvo溶液、1.4kg保护胶和0.3kg悬浮稳定剂，在1200r/min的速率下分散15min，再加入0.25kg羟乙基纤维素，分散20min，制得分散相8。
45.制备例9分散相的制备如下：将5kg颜料、1.7kg轻质碳酸钙、1.2kg水和0.3kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为1.5％的1.11kg凝胶gel溶液、质量分数为0.3％的0.89kg凝胶pvo溶液、1.4kg保护胶和0.3kg悬浮稳定剂，在1200r/min的速率下分散15min，再加入0.25kg羟乙基纤维素，分散20min，制得分散相9。
46.制备例10分散相的制备如下：将5kg颜料、1.7kg轻质碳酸钙、1.2kg水和0.3kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为0.375％的1.11kg凝胶gel溶液、质量分数为1.15％的0.89kg凝胶pvo溶液、1.63kg保护胶和0.17kg悬浮稳定剂，在1200r/min的速率下分散15min，再加入0.25kg羟乙基纤维素，分散20min，制得分散相10。
47.对比制备例对比制备例1分散相的制备如下：将5kg颜料、1.7kg轻质碳酸钙、1.2kg水和0.3kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为0.5％的1.57kg凝胶gel溶液、质量分数为0.5％的0.53kg凝胶pvo溶液，在1200r/mi的速率下分散15min，再加入0.25kg羟乙基纤维素，分散20min，制得对比分散相1。
48.对比制备例2分散相的制备如下：将5kg颜料、1.7kg轻质碳酸钙、1.2kg水和0.3kg分散剂da-02进行研磨，随后加入质量分数为0.5％的2.1kg明胶溶液、1.4kg保护胶和0.3kg悬浮稳定剂，在1200r/min的速率下分散15min，再加入0.25kg羟乙基纤维素，分散20min，制得对比分散相2。实施例
49.实施例1一种仿石纹铝型材的制备方法，包括如下步骤：s1、在清洗、干燥后的铝合金基板上喷涂环氧底漆，经流平、固化后在铝合金基板
上形成底漆层；s2、在底漆层上喷涂氟碳涂料hylar5000，经流平、固化后在底漆层上形成氟碳涂层；s3、在氟碳涂层上喷涂仿石纹涂料，经流平、在温度为160℃的环境中固化后在氟碳涂层上形成仿石纹涂层；s4、在仿石纹涂层上喷涂氟碳面漆peve，经流平、固化后在仿石纹涂层上形成保护面层，制得仿石纹铝型材；仿石纹涂料的制备如下：将1.5kg分散相1分散均匀，随后加入1.6kg交联剂，分散均匀，在加入3kg丙烯酸树脂和0.2kg水，分散均匀，制得仿石纹涂料。
50.实施例2一种仿石纹铝型材的制备方法，包括如下步骤：s1、在清洗、干燥后的铝合金基板上喷涂环氧底漆，经流平、固化后在铝合金基板上形成底漆层；s2、在底漆层上喷涂氟碳涂料hylar5000，经流平、固化后在底漆层上形成氟碳涂层；s3、在氟碳涂层上喷涂仿石纹涂料，经流平、在温度为220℃的环境中固化后在氟碳涂层上形成仿石纹涂层；s4、在仿石纹涂层上喷涂氟碳面漆peve，经流平、固化后在仿石纹涂层上形成保护面层，制得仿石纹铝型材；仿石纹涂料的制备如下：将4kg分散相1分散均匀，随后加入1kg交联剂，分散均匀，在加入2kg丙烯酸树脂和0.8kg水，分散均匀，制得仿石纹涂料。
51.实施例3一种仿石纹铝型材的制备方法，包括如下步骤：s1、在清洗、干燥后的铝合金基板上喷涂环氧底漆，经流平、固化后在铝合金基板上形成底漆层；s2、在底漆层上喷涂氟碳涂料hylar5000，经流平、固化后在底漆层上形成氟碳涂层；s3、在氟碳涂层上喷涂仿石纹涂料，经流平、在温度为200℃的环境中固化后在氟碳涂层上形成仿石纹涂层；s4、在仿石纹涂层上喷涂氟碳面漆peve，经流平、固化后在仿石纹涂层上形成保护面层，制得仿石纹铝型材；仿石纹涂料的制备如下：将3.5kg分散相1分散均匀，随后加入1.3kg交联剂，分散均匀，在加入4kg丙烯酸树脂和1kg水，分散均匀，制得仿石纹涂料。
52.实施例4-12实施例4-12与实施例5的区别仅在于，实施例4-12中仿石纹涂料中采用的分散相不同，实施例4-12中的分散相具体如下表1所示。
53.表1实施例分撒相实施例3分散相1实施例4分散相2实施例5分散相3实施例6分散相4实施例7分散相5实施例8分散相6实施例9分散相7实施例10分散相8实施例11分散相9实施例12分散相10对比例对比例1对比例1与实施例7区别仅在于，对比例1中仿石纹涂料采用的分散相为对比分散相1，其余均与实施例7一致。
54.对比例2对比例2与实施例7的区别仅在于，对比例2中仿石纹涂料采用的分散相为对比分散相2，其余均与实施例7一致。
55.性能检测试验1、仿石纹涂料的喷涂效果在实施例1-12和对比例1-2喷涂仿石纹涂料的过程中，观察喷涂时仿石纹涂料的粒子是否堵住喷枪；观察固化后的仿石纹涂层上各粒子之间的界限是否清晰，是否出现粒子破碎；观察不同颜色的粒子的混色情况。具体具体评价指标和具体得分如下表2和表3所示所示。得分越高，说明仿石纹涂料的喷涂效果越好。
56.表2
表3表3结合实施例1-3并结合表2和表3可以看出，在分散相一定的情况下，在本技术请求保护的范围内，分散相、交联剂、成膜物质和水的用量关系对仿石纹涂料的喷涂效果的影响较小。
57.结合实施例5-9并结合表2和表3可以看出，凝胶剂的选择对于仿石纹涂料的喷涂
效果的影响较大，当仿石纹涂料中的凝胶剂为凝胶gel溶液时，仿石纹涂料的粒子强度大，不易破碎，但是喷涂时易堵塞喷枪，混色效果一般；当仿石纹涂料中的凝胶剂为凝胶pvo溶液时，仿石纹涂料的粒子强度小，易破碎，但是喷涂时不易堵塞喷枪，混色效果一般；当仿石纹涂料中的凝胶剂为凝胶gel溶液和凝胶pvo溶液，且凝胶gel溶液和凝胶pvo溶液的质量比为(0.8-3):1时，仿石纹涂料的粒子强度适中，不易破碎，喷涂时不易堵塞喷枪，混色效果好。
58.结合实施例8、10和11并结合表2和表3可以看出，当凝胶gel溶液和凝胶pvo溶液的质量比一定时，胶gel溶液和凝胶pvo溶液的质量分数(浓度)也会影响仿石纹涂料的喷涂效果，适宜的，凝胶gel溶液的质量分数为0.25％-0.75％，凝胶pvo溶液的质量分数为0.5％-1.5％；最适宜的，凝胶gel溶液的质量分数为0.375％，凝胶pvo溶液的质量分数为1.15％。
59.结合实施例10和12并结合表2和表3可以看出，保护胶和稳定悬浮剂的质量比会影响仿石纹涂料的喷涂效果。
60.结合实施例7和对比例1并结合表2和表3可以看出，当体系中不加入保护胶和稳定悬浮剂时，多彩粒子的混色效果很差，此时的仿石纹涂料甚至没法形图案。
61.结合实施例7和对比例2并结合表2和表3可以看出，当凝胶剂选择明时，多彩粒子的混色效果很差且很容易破碎。
62.2、仿石纹铝型材检测观察并检测实施例7和对比例1-2中的仿石纹铝型材的基本性能，具体情况如下表4所示。
63.表4按本技术的配方和制备方法制得的仿石纹铝型材的涂膜外观：无裂缝、无裂纹；5次冻融循环试验后不剥落、不起泡、无裂纹、无明显色变；600h耐候性检测下，外观不起泡、不剥落、无裂纹、不粉化。
64.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。