一种阻燃隔热铝合金门窗材料及其制备方法与流程

本发明涉及铝合金门窗材料制备技术领域，尤其涉及一种阻燃隔热铝合金门窗材料及其制备方法。

背景技术：

铝合金门窗，是指采用铝合金挤压型材为框、梃、扇料制作的门窗称为铝合金门窗，简称铝门窗，铝合金门窗包括以铝合金作为受力杆件基材和木材、塑料复合的门窗，铝合金具有密度小、比强度和比刚度高、优异的铸造性和良好的加工性能，同时还具有良好的阻尼减震性能等特点，非常适合用作门窗材料。

现有的铝合金门窗材料的大多数不具备阻燃隔热性能，一些添加了阻燃隔热成分的铝合金门窗材料起到的阻燃隔热效果也一般，使用时间达到一定期限后则会丧失阻燃隔热能力，大大降低了铝合金门窗材料的使用寿命，因此，本发明提出一种阻燃隔热铝合金门窗材料及其制备方法，以解决现有技术中的不足之处。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种阻燃隔热铝合金门窗材料及其制备方法，本发明制成的铝合金门窗材料刚度、强度好，通过在铝合金门窗本体上喷涂形成的第一阻燃隔热层和第二阻燃隔热层，可以当室内外温度相差较大时有效提高铝合金门窗材料的阻燃隔热性能，通过过渡加强层可以保证第一阻燃隔热层和第二阻燃隔热层具有长久的阻燃隔热年限，能提高铝合金门窗材料的使用寿命。

本发明提出一种阻燃隔热铝合金门窗材料，包括铝合金门窗本体、第一阻燃隔热层、过渡加强层和第二阻燃隔热层，所述铝合金门窗本体表面设有第一阻燃隔热层，所述第一阻燃隔热层表面设有过渡加强层，所述过渡加强层表面设有第二阻燃隔热层；

所述铝合金门窗本体由如下质量比成份的原料组成：100-115份铝粉、8-10份稀土元素、15-20份锡粉、10-12份铜粉、5-8份镍粉、6-8份镁粉、10-12份硅粉、5-7份锌粉、3-5份钛粉、1-3份锰粉、0.8-1.2份锂粉、2-4份锶粉和1-3份钴粉；

所述第一阻燃隔热层由如下质量比成份的原料组成：25-28份环氧树脂、30-35有机硅树脂、12-15份二氧化钛、15-18份二氧化硅微球、3-5份苯二酚、2-3份磷酸二氢铵、6-8份碳酸钙、1-3份分散剂、1-3份消泡剂和45-48份去离子水组成；

所述过渡加强层由如下质量比成份的原料组成：30-35份改性酚醛树脂、15-20份环氧树脂、1-3份聚磷酸胺、10-12份二氧化钛、3-4份炭黑、2-4份改性玻璃微珠、5-7份硅烷偶联剂、2-4份硫酸钡粉、3-4份羧甲基纤维素、8-10份氧化锌、3-5份三氧化二铬、3-6份氯化铬、10-15份石墨、12-15份固化剂、5-7份硝酸亚铁和5-6份氮化硅；

所述第二阻燃隔热层由如下质量比成份的原料组成：22-24份环氧树脂、36-40份有机硅树脂、10-12份二氧化钛、18-20份二氧化硅微球、1-3份苯二酚、2-3份磷酸二氢铵、2-4份磷酸氢二铵、1-2份磷酸酯、6-8份轻质碳酸钙、2-5份分散剂、2-4份消泡剂和46-52份去离子水组成。

进一步改进在于：所述第一阻燃隔热层厚度为1.7-1.9毫米，所述过渡加强层厚度为1.6-1.8毫米，所述第二阻燃隔热层厚度为2-2.2毫米。

进一步改进在于：所述铝合金门窗本体由如下质量比成份的原料组成：110份铝粉、9份稀土元素、18份锡粉、11份铜粉、6份镍粉、7份镁粉、11份硅粉、6份锌粉、4份钛粉、2份锰粉、1份锂粉、3份锶粉和2份钴粉。

进一步改进在于：所述第一阻燃隔热层由如下质量比成份为26份环氧树脂、33有机硅树脂、13份二氧化钛、16份二氧化硅微球、4份苯二酚、2.5份磷酸二氢铵、7份碳酸钙、2份分散剂、2份消泡剂和46份去离子水组成。

进一步改进在于：所述过渡加强层由如下质量比成份的原料组成：33份改性酚醛树脂、3份改性玻璃微珠、6份硅烷偶联剂、3份硫酸钡粉、3.5份羧甲基纤维素、9份氧化锌、4份三氧化二铬、5份氯化铬、12份石墨、13份固化剂、6份硝酸亚铁和5.5份氮化硅；

进一步改进在于：所述第二阻燃隔热层由如下质量比成份的原料组成：23份环氧树脂、38份有机硅树脂、11份二氧化钛、19份二氧化硅微球、2份苯二酚、2.5份磷酸二氢铵、3份磷酸氢二铵、1.5份磷酸酯、7份轻质碳酸钙、4份分散剂、3份消泡剂和50份去离子水组成。

进一步改进在于：所述有机硅树脂为聚芳基有机硅树脂或聚甲基硅树脂中的任意一种。

一种阻燃隔热铝合金门窗材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将铝粉、锡粉、铜粉、镍粉、镁粉、硅粉、锌粉、钛粉、锰粉、锂粉、锶粉和钴粉分别进行球磨处理，然后进行混合搅拌20-30分钟，再加入稀土元素进行超声波分散15-20分钟，得到混合料，然后将混合料在成型模具内静压成型，得到铝合金门窗本体；

步骤二：将环氧树脂、有机硅树脂加入第一搅拌釜内进行升温混合搅拌，再将分散剂、消泡剂和去离子水加入第二拌釜内进行混合搅拌20-25分钟，制成混合液，然后将混合液、二氧化钛、二氧化硅微球、苯二酚、磷酸二氢铵、碳酸钙加入第一搅拌釜内进行混合搅拌50-60分钟，冷却至室温后制成第一阻燃隔热组合物，再将第一阻燃隔热组合物喷涂在步骤一中得到的铝合金门窗材料表面，形成第一阻燃隔热层；

步骤三：将改性酚醛树脂、改性玻璃微珠、硅烷偶联剂、硫酸钡粉和羧甲基纤维素进行混合搅拌30-40分钟，再将氧化锌、三氧化二铬、氯化铬、石墨、固化剂、硝酸亚铁和氮化硅加入，继续进行混合搅拌20-25分钟，制成加强组合物，再将加强组合物喷涂在第一阻燃隔热层表面，形成过渡加强层；

步骤四：将环氧树脂、有机硅树脂、苯二酚、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸酯加入第一反应釜内进行升温混合搅拌30-35分钟，再将分散剂、消泡剂和50份去离子水加入第二反应釜内进行混合搅拌18-20分钟，制成组合液，然后将组合液、二氧化钛、二氧化硅微球和轻质碳酸钙加入第一反应釜内进行混合搅拌50-60分钟，冷却至室温后制成第二阻燃隔热组合物，再将第二阻燃隔热组合物喷涂在过渡加强层表面，形成第二阻燃隔热层。

进一步改进在于：所述步骤一中第一搅拌釜内升温温度为70-80摄氏度，第一搅拌釜和第二搅拌釜内混合搅拌转速均为120-150转/分钟。

进一步改进在于：所述步骤四中第一反应釜内升温温度为80-85摄氏度，第一反应釜和第二反应釜内混合搅拌转速均为160-180转/分钟。

本发明的有益效果为：本发明制成的铝合金门窗材料刚度、强度好，通过在铝合金门窗本体上喷涂形成的第一阻燃隔热层和第二阻燃隔热层，可以当室内外温度相差较大时有效提高铝合金门窗材料的阻燃隔热性能，通过过渡加强层可以保证第一阻燃隔热层和第二阻燃隔热层具有长久的阻燃隔热年限，能提高铝合金门窗材料的使用寿命。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例一

一种阻燃隔热铝合金门窗材料，包括铝合金门窗本体、第一阻燃隔热层、过渡加强层和第二阻燃隔热层，所述铝合金门窗本体表面设有第一阻燃隔热层，所述第一阻燃隔热层表面设有过渡加强层，所述过渡加强层表面设有第二阻燃隔热层；

所述铝合金门窗本体由如下质量比成份的原料组成：100份铝粉、8份稀土元素、15份锡粉、10份铜粉、5份镍粉、6份镁粉、10份硅粉、5份锌粉、3份钛粉、1份锰粉、0.8份锂粉、2份锶粉和1份钴粉；

所述第一阻燃隔热层由如下质量比成份的原料组成：25份环氧树脂、30有机硅树脂、12份二氧化钛、15份二氧化硅微球、3份苯二酚、2份磷酸二氢铵、6份碳酸钙、1份分散剂、1份消泡剂和45份去离子水组成；

所述过渡加强层由如下质量比成份的原料组成：30份改性酚醛树脂、15份环氧树脂、1份聚磷酸胺、10份二氧化钛、3-4份炭黑、2份改性玻璃微珠、5份硅烷偶联剂、2份硫酸钡粉、3份羧甲基纤维素、8份氧化锌、3份三氧化二铬、3份氯化铬、10份石墨、12份固化剂、5份硝酸亚铁和5份氮化硅；

所述第二阻燃隔热层由如下质量比成份的原料组成：22份环氧树脂、36份有机硅树脂、10份二氧化钛、18份二氧化硅微球、1份苯二酚、2份磷酸二氢铵、2份磷酸氢二铵、1份磷酸酯、6份轻质碳酸钙、2份分散剂、2份消泡剂和46份去离子水组成。

所述第一阻燃隔热层厚度为1.8毫米，所述过渡加强层厚度为1.7毫米，所述第二阻燃隔热层厚度为2.1毫米。

所述有机硅树脂为聚芳基有机硅树脂。

一种阻燃隔热铝合金门窗材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将铝粉、锡粉、铜粉、镍粉、镁粉、硅粉、锌粉、钛粉、锰粉、锂粉、锶粉和钴粉分别进行球磨处理，然后进行混合搅拌28分钟，再加入稀土元素进行超声波分散18分钟，得到混合料，然后将混合料在成型模具内静压成型，得到铝合金门窗本体；

步骤二：将环氧树脂、有机硅树脂加入第一搅拌釜内进行升温混合搅拌，升温温度为75摄氏度，再将分散剂、消泡剂和去离子水加入第二拌釜内进行混合搅拌23分钟，制成混合液，第一搅拌釜和第二搅拌釜内混合搅拌转速均为140转/分钟，然后将混合液、二氧化钛、二氧化硅微球、苯二酚、磷酸二氢铵、碳酸钙加入第一搅拌釜内进行混合搅拌55分钟，冷却至室温后制成第一阻燃隔热组合物，再将第一阻燃隔热组合物喷涂在步骤一中得到的铝合金门窗材料表面，形成第一阻燃隔热层；

步骤三：将改性酚醛树脂、改性玻璃微珠、硅烷偶联剂、硫酸钡粉和羧甲基纤维素进行混合搅拌35分钟，再将氧化锌、三氧化二铬、氯化铬、石墨、固化剂、硝酸亚铁和氮化硅加入，继续进行混合搅拌22分钟，制成加强组合物，再将加强组合物喷涂在第一阻燃隔热层表面，形成过渡加强层；

步骤四：将环氧树脂、有机硅树脂、苯二酚、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸酯加入第一反应釜内进行升温混合搅拌32分钟，升温温度为80-85摄氏度，再将分散剂、消泡剂和50份去离子水加入第二反应釜内进行混合搅拌19分钟，制成组合液，第一反应釜和第二反应釜内混合搅拌转速均为165转/分钟，然后将组合液、二氧化钛、二氧化硅微球和轻质碳酸钙加入第一反应釜内进行混合搅拌55分钟，冷却至室温后制成第二阻燃隔热组合物，再将第二阻燃隔热组合物喷涂在过渡加强层表面，形成第二阻燃隔热层。

实施例二

一种阻燃隔热铝合金门窗材料，包括铝合金门窗本体、第一阻燃隔热层、过渡加强层和第二阻燃隔热层，所述铝合金门窗本体表面设有第一阻燃隔热层，所述第一阻燃隔热层表面设有过渡加强层，所述过渡加强层表面设有第二阻燃隔热层；

所述铝合金门窗本体由如下质量比成份的原料组成：110份铝粉、9份稀土元素、18份锡粉、11份铜粉、6份镍粉、7份镁粉、11份硅粉、6份锌粉、4份钛粉、2份锰粉、1份锂粉、3份锶粉和2份钴粉；

所述第一阻燃隔热层由如下质量比成份为26份环氧树脂、33有机硅树脂、13份二氧化钛、16份二氧化硅微球、4份苯二酚、2.5份磷酸二氢铵、7份碳酸钙、2份分散剂、2份消泡剂和46份去离子水组成；

所述过渡加强层由如下质量比成份的原料组成：33份改性酚醛树脂、3份改性玻璃微珠、6份硅烷偶联剂、3份硫酸钡粉、3.5份羧甲基纤维素、9份氧化锌、4份三氧化二铬、5份氯化铬、12份石墨、13份固化剂、6份硝酸亚铁和5.5份氮化硅；

所述第二阻燃隔热层由如下质量比成份的原料组成：23份环氧树脂、38份有机硅树脂、11份二氧化钛、19份二氧化硅微球、2份苯二酚、2.5份磷酸二氢铵、3份磷酸氢二铵、1.5份磷酸酯、7份轻质碳酸钙、4份分散剂、3份消泡剂和50份去离子水组成。

所述第一阻燃隔热层厚度为1.8毫米，所述过渡加强层厚度为1.7毫米，所述第二阻燃隔热层厚度为2.1毫米。

所述有机硅树脂为聚芳基有机硅树脂。

一种阻燃隔热铝合金门窗材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将铝粉、锡粉、铜粉、镍粉、镁粉、硅粉、锌粉、钛粉、锰粉、锂粉、锶粉和钴粉分别进行球磨处理，然后进行混合搅拌28分钟，再加入稀土元素进行超声波分散18分钟，得到混合料，然后将混合料在成型模具内静压成型，得到铝合金门窗本体；

步骤二：将环氧树脂、有机硅树脂加入第一搅拌釜内进行升温混合搅拌，升温温度为75摄氏度，再将分散剂、消泡剂和去离子水加入第二拌釜内进行混合搅拌23分钟，制成混合液，第一搅拌釜和第二搅拌釜内混合搅拌转速均为140转/分钟，然后将混合液、二氧化钛、二氧化硅微球、苯二酚、磷酸二氢铵、碳酸钙加入第一搅拌釜内进行混合搅拌55分钟，冷却至室温后制成第一阻燃隔热组合物，再将第一阻燃隔热组合物喷涂在步骤一中得到的铝合金门窗材料表面，形成第一阻燃隔热层；

步骤三：将改性酚醛树脂、改性玻璃微珠、硅烷偶联剂、硫酸钡粉和羧甲基纤维素进行混合搅拌35分钟，再将氧化锌、三氧化二铬、氯化铬、石墨、固化剂、硝酸亚铁和氮化硅加入，继续进行混合搅拌22分钟，制成加强组合物，再将加强组合物喷涂在第一阻燃隔热层表面，形成过渡加强层；

步骤四：将环氧树脂、有机硅树脂、苯二酚、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸酯加入第一反应釜内进行升温混合搅拌32分钟，升温温度为80-85摄氏度，再将分散剂、消泡剂和50份去离子水加入第二反应釜内进行混合搅拌19分钟，制成组合液，第一反应釜和第二反应釜内混合搅拌转速均为165转/分钟，然后将组合液、二氧化钛、二氧化硅微球和轻质碳酸钙加入第一反应釜内进行混合搅拌55分钟，冷却至室温后制成第二阻燃隔热组合物，再将第二阻燃隔热组合物喷涂在过渡加强层表面，形成第二阻燃隔热层。

实施例三

一种阻燃隔热铝合金门窗材料，包括铝合金门窗本体、第一阻燃隔热层、过渡加强层和第二阻燃隔热层，所述铝合金门窗本体表面设有第一阻燃隔热层，所述第一阻燃隔热层表面设有过渡加强层，所述过渡加强层表面设有第二阻燃隔热层；

所述铝合金门窗本体由如下质量比成份的原料组成：115份铝粉、10份稀土元素、20份锡粉、12份铜粉、8份镍粉、8份镁粉、12份硅粉、7份锌粉、5份钛粉、3份锰粉、1.2份锂粉、4份锶粉和3份钴粉；

所述第一阻燃隔热层由如下质量比成份的原料组成：28份环氧树脂、35有机硅树脂、15份二氧化钛、18份二氧化硅微球、5份苯二酚、3份磷酸二氢铵、8份碳酸钙、3份分散剂、3份消泡剂和48份去离子水组成；

所述过渡加强层由如下质量比成份的原料组成：35份改性酚醛树脂、20份环氧树脂、3份聚磷酸胺、12份二氧化钛、4份炭黑、4份改性玻璃微珠、7份硅烷偶联剂、4份硫酸钡粉、4份羧甲基纤维素、10份氧化锌、5份三氧化二铬、6份氯化铬、15份石墨、15份固化剂、7份硝酸亚铁和6份氮化硅；

所述第二阻燃隔热层由如下质量比成份的原料组成：24份环氧树脂、40份有机硅树脂、12份二氧化钛、20份二氧化硅微球、3份苯二酚、3份磷酸二氢铵、4份磷酸氢二铵、2份磷酸酯、8份轻质碳酸钙、5份分散剂、4份消泡剂和52份去离子水组成。

所述第一阻燃隔热层厚度为1.8毫米，所述过渡加强层厚度为1.7毫米，所述第二阻燃隔热层厚度为2.1毫米。

所述有机硅树脂为聚芳基有机硅树脂。

一种阻燃隔热铝合金门窗材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将铝粉、锡粉、铜粉、镍粉、镁粉、硅粉、锌粉、钛粉、锰粉、锂粉、锶粉和钴粉分别进行球磨处理，然后进行混合搅拌28分钟，再加入稀土元素进行超声波分散18分钟，得到混合料，然后将混合料在成型模具内静压成型，得到铝合金门窗本体；

步骤二：将环氧树脂、有机硅树脂加入第一搅拌釜内进行升温混合搅拌，升温温度为75摄氏度，再将分散剂、消泡剂和去离子水加入第二拌釜内进行混合搅拌23分钟，制成混合液，第一搅拌釜和第二搅拌釜内混合搅拌转速均为140转/分钟，然后将混合液、二氧化钛、二氧化硅微球、苯二酚、磷酸二氢铵、碳酸钙加入第一搅拌釜内进行混合搅拌55分钟，冷却至室温后制成第一阻燃隔热组合物，再将第一阻燃隔热组合物喷涂在步骤一中得到的铝合金门窗材料表面，形成第一阻燃隔热层；

步骤三：将改性酚醛树脂、改性玻璃微珠、硅烷偶联剂、硫酸钡粉和羧甲基纤维素进行混合搅拌35分钟，再将氧化锌、三氧化二铬、氯化铬、石墨、固化剂、硝酸亚铁和氮化硅加入，继续进行混合搅拌22分钟，制成加强组合物，再将加强组合物喷涂在第一阻燃隔热层表面，形成过渡加强层；

步骤四：将环氧树脂、有机硅树脂、苯二酚、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸酯加入第一反应釜内进行升温混合搅拌32分钟，升温温度为80-85摄氏度，再将分散剂、消泡剂和50份去离子水加入第二反应釜内进行混合搅拌19分钟，制成组合液，第一反应釜和第二反应釜内混合搅拌转速均为165转/分钟，然后将组合液、二氧化钛、二氧化硅微球和轻质碳酸钙加入第一反应釜内进行混合搅拌55分钟，冷却至室温后制成第二阻燃隔热组合物，再将第二阻燃隔热组合物喷涂在过渡加强层表面，形成第二阻燃隔热层。

根据实施例一、实施例二和实施例三可以得出，本发明中通过所述铝合金门窗本体由如下质量比成份的原料组成：100-115份铝粉、8-10份稀土元素、15-20份锡粉、10-12份铜粉、5-8份镍粉、6-8份镁粉、10-12份硅粉、5-7份锌粉、3-5份钛粉、1-3份锰粉、0.8-1.2份锂粉、2-4份锶粉和1-3份钴粉；

所述第一阻燃隔热层由如下质量比成份的原料组成：25-28份环氧树脂、30-35有机硅树脂、12-15份二氧化钛、15-18份二氧化硅微球、3-5份苯二酚、2-3份磷酸二氢铵、6-8份碳酸钙、1-3份分散剂、1-3份消泡剂和45-48份去离子水组成；

所述过渡加强层由如下质量比成份的原料组成：30-35份改性酚醛树脂、15-20份环氧树脂、1-3份聚磷酸胺、10-12份二氧化钛、3-4份炭黑、2-4份改性玻璃微珠、5-7份硅烷偶联剂、2-4份硫酸钡粉、3-4份羧甲基纤维素、8-10份氧化锌、3-5份三氧化二铬、3-6份氯化铬、10-15份石墨、12-15份固化剂、5-7份硝酸亚铁和5-6份氮化硅；

所述第二阻燃隔热层由如下质量比成份的原料组成：22-24份环氧树脂、36-40份有机硅树脂、10-12份二氧化钛、18-20份二氧化硅微球、1-3份苯二酚、2-3份磷酸二氢铵、2-4份磷酸氢二铵、1-2份磷酸酯、6-8份轻质碳酸钙、2-5份分散剂、2-4份消泡剂和46-52份去离子水组成，得到的铝合金门材料阻燃隔热性能最好，且阻燃隔热时间长，能提高铝合金门窗材料的使用寿命。

本发明制成的铝合金门窗材料刚度、强度好，通过在铝合金门窗本体上喷涂形成的第一阻燃隔热层和第二阻燃隔热层，可以当室内外温度相差较大时有效提高铝合金门窗材料的阻燃隔热性能，通过过渡加强层可以保证第一阻燃隔热层和第二阻燃隔热层具有长久的阻燃隔热年限，能提高铝合金门窗材料的使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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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