一种自洁氟碳铝单板材料及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种自洁氟碳铝单板材料及其制备方法。


背景技术：

[0002]
随着现代经济的迅速发展，人们对建筑装饰的美观、实用等综合性能提出了愈来愈高的要求。以石材、石膏板为代表的传统建筑装饰材料由于自重大、安装及加工工艺复杂、造型简单等缺陷，不能良好地表达建筑设计师的设计意图。正是在这种形势下，铝单板应运而生，铝单板是指经过铬化等处理后，再采用氟碳喷涂技术，加工形成的建筑装饰材料，以其经济性、多样性、便捷的施工方法、优良的加工性能、绝佳的防火性受到人们的青睐。
[0003]
近年来，氟碳铝单板市场需求量和使用量较大，其由于具有质量轻，强度大，刚度高，抗腐蚀性及耐候性强，无光污染，无废气产生，防火性强，使用寿命长，色调丰富亮丽，装饰效果佳等优点，得到了快速的发展和广泛的应用。然而，现有技术中的氟碳铝单板由于制作工艺的不完善，造成制得的铝单板的附着力、耐酸性、耐溶剂性、耐磨性、耐冲击性和力学性能差，不能更好地满足市场对铝单板高品质的要求，且其表面的异物去除不彻底，由于喷涂的漆料粘度大，不易流平，造成漆面不平整，影响产品的质量。除此之外，市面上的氟碳铝单板还或多或少存在着耐磨性和抗腐蚀性往往无法达到足够的强度，抗紫外老化性能有待进一步提高，严重影响铝单板的使用寿命的缺陷。
[0004]
申请号为201110263921.3的中国发明专利公开了一种新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板及其低温制备方法和应用，氟碳铝单板的表面涂有一层具有自清洁功能的纳米二氧化钛薄膜或纳米二氧化钛与二氧化硅复合薄膜；薄膜在氟碳铝单板的表面分布均匀，厚度为1-3μm；纳米二氧化钛薄膜经紫外光照射后，具有超亲水性和光催化特性，可达到自清洁的效果。该发明所涉及的新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板的优点是：(1)二氧化钛薄膜厚度均匀，纳米二氧化钛晶粒分布均匀，具有超亲水性，具有良好的自清洁功能；(2)具有光催化特性，可降解表面残留的有机污染物，可进一步提高自清洁效果；(3)保留了氟碳铝单板原有高耐候、耐化学腐蚀等性能。然而，该铝单板还存在着抗剥离性能有待进一步提高，使用寿命短的缺陷。
[0005]
因此，开发一种综合性能佳，硬度高，抗剥离性能、耐磨性、耐候性和耐化学腐蚀性好，自洁效果显著的自洁氟碳铝单板材料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进铝单板行业的发展具有非常重要的意义。


技术实现要素：

[0006]
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自洁氟碳铝单板材料，该材料在保留传统铝单板质量轻，强度大，刚度高，抗腐蚀性及耐候性强，无光污染，无废气产生，防火性强，使用寿命长，色调丰富亮丽，装饰效果佳外，还具有自洁效果显著，耐化学稳定性、耐磨性、抗
剥离性能佳，硬度高的优点；同时，本发明还提供了一种所述自洁氟碳铝单板材料的制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，生产效率高，生产成本低廉，适合连续规模化生产。
[0007]
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0008]
一种自洁氟碳铝单板材料，其特征在于，包括由里向外依次设置的铝基板层、氟碳涂层和表面超亲水自洁层；所述氟碳涂层是由如下按重量份计的各组分的粉末涂料静电喷涂而成：季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物40-60份、meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯2-6份、氢化丙烯酸松香1-2份、纳米二氧化钛纤维粉末3-5份。
[0009]
优选的，所述季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：
[0010]
步骤d1、将乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围，65-75℃下搅拌反应4-6小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3-6次，再置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重，得到共聚物；
[0011]
步骤d2、将经过步骤d1制成的共聚物溶于n,n-二甲基甲酰胺中，再向其中加入季铵盐-15、阻聚剂和碱性催化剂，在95-110℃下搅拌反应下搅拌反应4-6小时，后在水中沉出，并用乙醚洗涤沉出的聚合物3-7次，再旋蒸除去残留的乙醚，得到季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
[0012]
优选的，步骤d1中所述乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:0.5:0.3:0.2:0.5:(0.02-0.03):(10-18)。
[0013]
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
[0014]
优选的，所述高沸点溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的任意一种。
[0015]
优选的，步骤d2中所述共聚物、n,n-二甲基甲酰胺、季铵盐-15、阻聚剂、碱性催化剂的质量比为1:(3-5):0.1:(0.1-0.2):0.3。
[0016]
优选的，所述阻聚剂为四氯苯醌、1,4-萘醌中的至少一种；所述碱性催化剂为氢化钠、叔丁基醇钾、氢氧化钠中的至少一种。
[0017]
优选的，所述meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯的合成方法，参见：郭勇，邵士俊，何丽君，等.meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯的合成及表征[j].化学试剂，2002,024(006):344-345；所述纳米二氧化钛纤维粉末的制备方法参见申请号为201610839054.6的中国发明专利实施例1。
[0018]
优选的，所述表面超亲水自洁层是由如下重量份的各原料制成：水玻璃0.1-0.3份、纳米杂化超支化聚合物hb-sio
2
5-10份，纳米二氧化钛20-30份、水溶性环氧树脂1-3份、水溶性引发剂0.1-0.4份、水50-80份。
[0019]
优选的，所述纳米杂化超支化聚合物hb-sio
2
的制备方法，参见申请号为201910425260.6的中国发明专利实施例一；所述水溶性超支化环氧树脂的制备方法参见申请号为201110132641.9的中国发明专利实施例1。
[0020]
优选的，所述水溶性引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种。
[0021]
本发明的另一个目的，在于提供一种所述自洁氟碳铝单板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铝基板层表面依次经过清洗、铬化、水洗、烘干后，将所述粉末涂料各组分研磨，混合均匀后经过静电喷涂于铝基板层上，80-90℃下固化2-4小时，形成厚度15-25μm的氟碳涂层；再将表面超亲水自洁层制备原料混合均匀后，喷涂于氟碳涂层，形成厚度为1-3μm的薄膜，干燥后，于100-160℃下固化1-3h即可。
[0022]
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0023]
(1)本发明提供的一种自洁氟碳铝单板材料的制备方法，该制备方法无需特别的工艺和专门设备，工艺简单，操作控制方便，生产效率高，生产成本低廉，适合连续规模化生产。
[0024]
(2)本发明提供的一种自洁氟碳铝单板材料，结构简单，各层之间的粘结强度大，不易脱落，各层组成成分协同作用，使得该材料在保留传统铝单板质量轻，强度大，刚度高，抗腐蚀性及耐候性强，无光污染，无废气产生，防火性强，使用寿命长，色调丰富亮丽，装饰效果佳外，还具有自洁效果显著，耐化学稳定性、耐磨性、抗剥离性能佳，硬度高的优点，能有效克服市面上的氟碳铝单板还或多或少存在着耐磨性和抗腐蚀性往往无法达到足够的强度，抗紫外老化性能、自洁性能有待进一步提高，严重影响铝单板的使用寿命的缺陷。
[0025]
(3)本发明提供的一种自洁氟碳铝单板材料，氟碳涂层由季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物40-60份、meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯2-6份、氢化丙烯酸松香1-2份、纳米二氧化钛纤维粉末3-5份制成，共聚物基材上引入疏水性的氟硅、氟苯、三唑和环氧基结构，协同作用使得材料耐候性和耐老化性能佳，综合性能优异，通过改性引入三唑盐结构，一方面，改善了其与铝基板的粘结强度，另外，还有利于改善抗菌性和抗紫外老化性；杯吡咯结构的引入，除了除了常规改善阻燃性的优点外，还可以通过吡咯结构中的氨基对铝基材进行络合，进而提高抗剥离强度；meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯上的氨基还能与共聚物分子链上的环氧基发生开环反应，氢化丙烯酸松香上的羧基能通过离子交换与三唑盐阳离子以离子键连接，使得固化成型时，形成三维网络结构，在改善粘结强度的同时，还能改善综合性能；通过交联使得涂层分子结构中同时含有疏水性基团和亲水性基团，通过控制各组分的含量，使得这些不同性质的基团在涂层分子链中分布，能有效改善自洁性能和与其他层之间的粘结性能。
[0026]
(4)本发明提供的一种自洁氟碳铝单板材料，表面超亲水自洁层是由如下重量份的各原料制成：水玻璃0.1-0.3份、纳米杂化超支化聚合物hb-sio
2
5-10份，纳米二氧化钛20-30份、水溶性环氧树脂1-3份、水溶性引发剂0.1-0.4份、水50-80份。通过各原料协同作用，使得该层形成超亲水效果，且由于水玻璃、纳米杂化超支化聚合物hb-sio
2
和水溶性环氧树脂的协同作用，改善其与基材的粘结性能，通过亲水性环氧树脂上的乙烯基在引发剂作用下发生共聚反应，使得外层形成三维网络结构，有效改善综合性能，对铝单板起到较好
的保护作用。
[0027]
(5)本发明提供的一种自洁氟碳铝单板材料，氟碳涂层中引入纳米二氧化钛纤维粉末，除了可以改善机械力学性能外，由于其与表面超亲水自洁层具有相同的二氧化钛结构，能改善层间粘结力；表面超亲水自洁层中的水玻璃易与氟碳涂层中的三唑盐阳离子发生相互作用，水溶性环氧树脂中的环氧基易与meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯上的氨基发生化学反应，使得两次之间粘结强度大，通过固化，使得材料综合性能更优异。
具体实施方式
[0028]
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0029]
本发明实施例原料均为商业购买；所述meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯的合成方法，参见：郭勇，邵士俊，何丽君，等.meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯的合成及表征[j].化学试剂，2002,024(006):344-345；所述纳米二氧化钛纤维粉末的制备方法参见申请号为201610839054.6的中国发明专利实施例1；所述纳米杂化超支化聚合物hb-sio
2
的制备方法，参见申请号为201910425260.6的中国发明专利实施例一；所述水溶性超支化环氧树脂的制备方法参见申请号为201110132641.9的中国发明专利实施例1。
[0030]
实施例1
[0031]
一种自洁氟碳铝单板材料，其特征在于，包括由里向外依次设置的铝基板层、氟碳涂层和表面超亲水自洁层；所述氟碳涂层是由如下按重量份计的各组分的粉末涂料静电喷涂而成：季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物40份、meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯2份、氢化丙烯酸松香1份、纳米二氧化钛纤维粉末3份。
[0032]
所述季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：
[0033]
步骤d1、将乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气氛围，65℃下搅拌反应4小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3次，再置于真空干燥箱80℃下干燥至恒重，得到共聚物；
[0034]
步骤d2、将经过步骤d1制成的共聚物溶于n,n-二甲基甲酰胺中，再向其中加入季铵盐-15、阻聚剂和碱性催化剂，在95℃下搅拌反应下搅拌反应4小时，后在水中沉出，并用乙醚洗涤沉出的聚合物3次，再旋蒸除去残留的乙醚，得到季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
[0035]
步骤d1中所述乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:0.5:0.3:0.2:0.5:0.02:10；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜。
[0036]
步骤d2中所述共聚物、n,n-二甲基甲酰胺、季铵盐-15、阻聚剂、碱性催化剂的质量比为1:3:0.1:0.1:0.3；所述阻聚剂为四氯苯醌；所述碱性催化剂为氢化钠。
[0037]
所述表面超亲水自洁层是由如下重量份的各原料制成：水玻璃0.1份、纳米杂化超支化聚合物hb-sio
2
5份，纳米二氧化钛20份、水溶性环氧树脂1份、水溶性引发剂0.1份、水50份；所述水溶性引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐。
[0038]
一种所述自洁氟碳铝单板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铝基板层表面依次经过清洗、铬化、水洗、烘干后，将所述粉末涂料各组分研磨，混合均匀后经过静电喷涂于铝基板层上，80℃下固化2小时，形成厚度15μm的氟碳涂层；再将表面超亲水自洁层制备原料混合均匀后，喷涂于氟碳涂层，形成厚度为1μm的薄膜，干燥后，于100℃下固化1h即可。
[0039]
实施例2
[0040]
一种自洁氟碳铝单板材料，其特征在于，包括由里向外依次设置的铝基板层、氟碳涂层和表面超亲水自洁层；所述氟碳涂层是由如下按重量份计的各组分的粉末涂料静电喷涂而成：季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物45份、meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯3份、氢化丙烯酸松香1.2份、纳米二氧化钛纤维粉末3.5份。
[0041]
所述季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：
[0042]
步骤d1、将乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氦气氛围，67℃下搅拌反应4.5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物4次，再置于真空干燥箱83℃下干燥至恒重，得到共聚物；
[0043]
步骤d2、将经过步骤d1制成的共聚物溶于n,n-二甲基甲酰胺中，再向其中加入季铵盐-15、阻聚剂和碱性催化剂，在98℃下搅拌反应下搅拌反应4.5小时，后在水中沉出，并用乙醚洗涤沉出的聚合物4次，再旋蒸除去残留的乙醚，得到季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
[0044]
步骤d1中所述乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:0.5:0.3:0.2:0.5:0.023:12；所述引发剂为偶氮二异庚腈；所述高沸点溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。
[0045]
步骤d2中所述共聚物、n,n-二甲基甲酰胺、季铵盐-15、阻聚剂、碱性催化剂的质量比为1:3.5:0.1:0.12:0.3；所述阻聚剂为1,4-萘醌；所述碱性催化剂为叔丁基醇钾。
[0046]
所述表面超亲水自洁层是由如下重量份的各原料制成：水玻璃0.15份、纳米杂化超支化聚合物hb-sio
2
6份，纳米二氧化钛23份、水溶性环氧树脂1.5份、水溶性引发剂0.2份、水60份；所述水溶性引发剂为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐。
[0047]
一种所述自洁氟碳铝单板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铝基板
层表面依次经过清洗、铬化、水洗、烘干后，将所述粉末涂料各组分研磨，混合均匀后经过静电喷涂于铝基板层上，82℃下固化2.5小时，形成厚度17μm的氟碳涂层；再将表面超亲水自洁层制备原料混合均匀后，喷涂于氟碳涂层，形成厚度为1.5μm的薄膜，干燥后，于120℃下固化1.5h即可。
[0048]
实施例3
[0049]
一种自洁氟碳铝单板材料，其特征在于，包括由里向外依次设置的铝基板层、氟碳涂层和表面超亲水自洁层；所述氟碳涂层是由如下按重量份计的各组分的粉末涂料静电喷涂而成：季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物50份、meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯4份、氢化丙烯酸松香1.5份、纳米二氧化钛纤维粉末4份。
[0050]
所述季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：
[0051]
步骤d1、将乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氖气氛围，70℃下搅拌反应5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物5次，再置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重，得到共聚物；
[0052]
步骤d2、将经过步骤d1制成的共聚物溶于n,n-二甲基甲酰胺中，再向其中加入季铵盐-15、阻聚剂和碱性催化剂，在102℃下搅拌反应下搅拌反应5小时，后在水中沉出，并用乙醚洗涤沉出的聚合物5次，再旋蒸除去残留的乙醚，得到季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
[0053]
步骤d1中所述乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:0.5:0.3:0.2:0.5:0.025:15；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为n,n-二甲基乙酰胺。
[0054]
步骤d2中所述共聚物、n,n-二甲基甲酰胺、季铵盐-15、阻聚剂、碱性催化剂的质量比为1:4:0.1:0.15:0.3；所述阻聚剂为四氯苯醌；所述碱性催化剂为氢氧化钠。
[0055]
所述表面超亲水自洁层是由如下重量份的各原料制成：水玻璃0.2份、纳米杂化超支化聚合物hb-sio
2
7份，纳米二氧化钛25份、水溶性环氧树脂2份、水溶性引发剂0.25份、水65份；所述水溶性引发剂为偶氮二氰基戊酸。
[0056]
一种所述自洁氟碳铝单板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铝基板层表面依次经过清洗、铬化、水洗、烘干后，将所述粉末涂料各组分研磨，混合均匀后经过静电喷涂于铝基板层上，85℃下固化3小时，形成厚度20μm的氟碳涂层；再将表面超亲水自洁层制备原料混合均匀后，喷涂于氟碳涂层，形成厚度为2μm的薄膜，干燥后，于135℃下固化2h即可。
[0057]
实施例4
[0058]
一种自洁氟碳铝单板材料，其特征在于，包括由里向外依次设置的铝基板层、氟碳涂层和表面超亲水自洁层；所述氟碳涂层是由如下按重量份计的各组分的粉末涂料静电喷
涂而成：季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物55份、meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯5份、氢化丙烯酸松香1.8份、纳米二氧化钛纤维粉末4.5份。
[0059]
所述季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：
[0060]
步骤d1、将乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氩气氛围，73℃下搅拌反应5.5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物6次，再置于真空干燥箱88℃下干燥至恒重，得到共聚物；
[0061]
步骤d2、将经过步骤d1制成的共聚物溶于n,n-二甲基甲酰胺中，再向其中加入季铵盐-15、阻聚剂和碱性催化剂，在107℃下搅拌反应下搅拌反应5.5小时，后在水中沉出，并用乙醚洗涤沉出的聚合物6次，再旋蒸除去残留的乙醚，得到季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
[0062]
步骤d1中所述乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:0.5:0.3:0.2:0.5:0.028:17；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比3:5混合而成；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮按质量比1:2:4:3混合而成。
[0063]
步骤d2中所述共聚物、n,n-二甲基甲酰胺、季铵盐-15、阻聚剂、碱性催化剂的质量比为1:4.5:0.1:0.19:0.3；所述阻聚剂为四氯苯醌、1,4-萘醌按质量比3:5混合而成；所述碱性催化剂为氢化钠、叔丁基醇钾、氢氧化钠按质量比1:2:3混合而成。
[0064]
所述表面超亲水自洁层是由如下重量份的各原料制成：水玻璃0.28份、纳米杂化超支化聚合物hb-sio
2
9份，纳米二氧化钛28份、水溶性环氧树脂2.8份、水溶性引发剂0.35份、水75份；所述水溶性引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉按质量比1:3:2:1混合而成。
[0065]
一种所述自洁氟碳铝单板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铝基板层表面依次经过清洗、铬化、水洗、烘干后，将所述粉末涂料各组分研磨，混合均匀后经过静电喷涂于铝基板层上，88℃下固化3.8小时，形成厚度23μm的氟碳涂层；再将表面超亲水自洁层制备原料混合均匀后，喷涂于氟碳涂层，形成厚度为2.5μm的薄膜，干燥后，于150℃下固化2.5h即可。
[0066]
实施例5
[0067]
一种自洁氟碳铝单板材料，其特征在于，包括由里向外依次设置的铝基板层、氟碳涂层和表面超亲水自洁层；所述氟碳涂层是由如下按重量份计的各组分的粉末涂料静电喷涂而成：季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物60份、meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯6份、氢化丙烯酸松香2份、纳米二氧化钛纤维粉末5份。
[0068]
所述季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：
[0069]
步骤d1、将乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气氛围，75℃下搅拌反应6小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物6次，再置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重，得到共聚物；
[0070]
步骤d2、将经过步骤d1制成的共聚物溶于n,n-二甲基甲酰胺中，再向其中加入季铵盐-15、阻聚剂和碱性催化剂，在110℃下搅拌反应下搅拌反应6小时，后在水中沉出，并用乙醚洗涤沉出的聚合物7次，再旋蒸除去残留的乙醚，得到季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
[0071]
步骤d1中所述乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺、甲基丙烯酸三异丙醇钛、丙烯酸缩水甘油酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:0.5:0.3:0.2:0.5:0.03:18；所述引发剂为偶氮二异庚腈；所述高沸点溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
[0072]
步骤d2中所述共聚物、n,n-二甲基甲酰胺、季铵盐-15、阻聚剂、碱性催化剂的质量比为1:5:0.1:0.2:0.3；所述阻聚剂为四氯苯醌；所述碱性催化剂为氢化钠。
[0073]
所述表面超亲水自洁层是由如下重量份的各原料制成：水玻璃0.3份、纳米杂化超支化聚合物hb-sio
2
10份，纳米二氧化钛30份、水溶性环氧树脂3份、水溶性引发剂0.4份、水80份；所述水溶性引发剂为偶氮二异丙基咪唑啉。
[0074]
一种所述自洁氟碳铝单板材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将铝基板层表面依次经过清洗、铬化、水洗、烘干后，将所述粉末涂料各组分研磨，混合均匀后经过静电喷涂于铝基板层上，90℃下固化4小时，形成厚度25μm的氟碳涂层；再将表面超亲水自洁层制备原料混合均匀后，喷涂于氟碳涂层，形成厚度为3μm的薄膜，干燥后，于160℃下固化3h即可。
[0075]
对比例1
[0076]
本例提供一种自洁氟碳铝单板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是所述氟碳涂层没有添加meso-四甲基-meso-四对氨苯基杯[4]吡咯。
[0077]
对比例2
[0078]
本例提供一种自洁氟碳铝单板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是所述氟碳涂层没有添加纳米二氧化钛纤维粉末。
[0079]
对比例3
[0080]
本例提供一种自洁氟碳铝单板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是所述氟碳涂层没有添加氢化丙烯酸松香。
[0081]
对比例4
[0082]
本例提供一种自洁氟碳铝单板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是用乙烯基(三氟甲基)二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物代替季铵盐-15改性乙烯基(三氟甲基)
二甲基硅烷/2,3,4,5,6-五氟苯乙烯/苯并三唑-1-羧硫代酸烯丙基酰胺/甲基丙烯酸三异丙醇钛/丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
[0083]
对比例5
[0084]
本例提供一种自洁氟碳铝单板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是表面超亲水自洁层没有添加纳米杂化超支化聚合物hb-sio
2
。
[0085]
对比例6
[0086]
本例提供一种自洁氟碳铝单板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是表面超亲水自洁层没有添加水溶性环氧树脂。
[0087]
对比例7
[0088]
本例提供一种自洁氟碳铝单板材料，其配方与制备方法同实施例1，不同的是表面超亲水自洁层没有添加水玻璃。
[0089]
为了进一步说明本发明实施例所涉及到的自洁氟碳铝单板材料的有益技术效果，按国家标准gb/t23443-2009对各例自洁氟碳铝单板材料的相关性能进行测试，测试结果见表1。
[0090]
表1
[0091][0092]
从表1可以看出，本发明实施例公开的自洁氟碳铝单板材料较对比例具有更高的附着力、硬度、剥离强度，且耐磨性、耐腐蚀性和耐冲击性能更优异，这是各层组分协同作用的结果。
[0093]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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