專(zhuān)利名稱(chēng)：：建筑陶瓷涂料板材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，涉及一種新型的長(zhǎng)效耐候和完全不燃的建筑陶瓷板材及其制備方法。
背景技術(shù)：
：以PVDF為主要成膜物的熱熔型氟碳涂料，在建筑裝飾領(lǐng)域的應(yīng)用已有40多年的發(fā)展歷史，它以色彩多樣，并能保持近20年的耐久性，而被廣泛用于建筑裝飾，特別是在鋁單板裝飾方面，氟碳涂料占有絕對(duì)的主導(dǎo)地位。但由于氟碳涂料的有機(jī)物特性，導(dǎo)電性差，容易產(chǎn)生靜電附塵，且隨著城市工業(yè)化發(fā)展，汽車(chē)尾氣的排放，城市灰塵增多，酸雨加重，化工粉塵等污染物加速了氟碳涂層的破壞，因此日久使用會(huì)出現(xiàn)變色、沾污等現(xiàn)象，另外氟碳涂料還具有可燃性，燃燒時(shí)將產(chǎn)生有毒氣體，因此氟碳涂料作為建筑裝飾材料，不利消防安全，特別是若用于內(nèi)裝飾場(chǎng)合將存在安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種耐候、不燃的建筑陶瓷涂料板材及其制備方法。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的解決方案是一種板材，該板材可以是鋁、鋼、無(wú)機(jī)預(yù)制板或玻璃；通過(guò)脫脂、噴砂對(duì)板材表面進(jìn)行前處理；其中的脫脂可選用任意的電化學(xué)的、化學(xué)的、物理的脫脂方法；其中的噴砂可以選用非金屬、金屬?lài)娚敖橘|(zhì)；以金屬氧化物溶膠配合一種或一種以上的硅垸偶聯(lián)劑，通過(guò)溶膠-凝膠法獲得的陶瓷涂料；通過(guò)噴涂、滾涂或浸涂施涂到上述基材表面；在烘爐中進(jìn)行干燥和硬化，獲得表面涂有一層陶瓷涂膜的復(fù)合材料。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明的材料不僅具有良好的裝飾性，而且克服了氟碳涂料的一些缺點(diǎn)，是完全不燃的，用于室內(nèi)裝飾更安全，硬度高達(dá)5H，具有良好的抗刮傷性；戶外使用時(shí)耐候性更久，可長(zhǎng)達(dá)30年以上，而且該板材用裝飾陶瓷涂膜，是由無(wú)機(jī)納米材料復(fù)合而成，能消除靜電和具有自清潔性。本發(fā)明所述的陶瓷涂料的主要成分是由AL203溶膠和能夠加水水解的垸氧基硅垸形成的涂膜，涂膜在加熱固化時(shí)形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中的AL-0鍵能122.4Kcal/mol，Si—0鍵能101Kcal/mol，遠(yuǎn)大于PVDF中C-C主鏈(83.2Kcal/mo1)的結(jié)合能，如以陽(yáng)光中的300nm波長(zhǎng)的紫外線為例，其能量約為95Kcal/mol，它可以使C-C斷裂，而難以破壞Si—O鍵，更難以使AL—0斷裂，所以和氟碳涂料相比，本發(fā)明所述的陶瓷涂料具有更好的耐紫外線性能，另外本發(fā)明中使用的鋁溶膠屬酸穩(wěn)定型，在酸性條件下更能促進(jìn)溶膠和烷基硅醇的縮和，因此耐酸雨性能卓越，涂膜可始終保持鮮艷的外觀。圖1為本發(fā)明制備方法實(shí)施例的盤(pán)式攪拌的正確位置與攪拌槽的最適宜尺寸示意圖(D為盤(pán)式葉輪直徑)。圖2為本發(fā)明制備方法實(shí)施例的滾扎熟化設(shè)備示意圖。圖3為本發(fā)明制備方法實(shí)施例的超聲波熟化示意圖。圖4為本發(fā)明制備方法實(shí)施例的超聲波設(shè)備原理示意圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基材，特別是鋁材，表面經(jīng)脫脂、噴砂處理，然后涂裝一層陶瓷涂膜，經(jīng)高溫烘烤，固化形成裝飾性板材，涂覆用的陶瓷涂料是由A、B兩個(gè)組分，即AL20:,和可以水解的硅氧烷構(gòu)成，A、B兩組分在噴涂之前需要經(jīng)過(guò)混配和熟化，即通過(guò)溶膠-凝膠化作用轉(zhuǎn)化成可以施涂的液態(tài)涂料。本發(fā)明涉及的基材有鋁板、鋼板、玻璃基材和無(wú)機(jī)預(yù)制板板材。無(wú)機(jī)預(yù)制板材的主要成分是由石英粉、硅藻土、硅灰石粉、水泥等組成、再添加增強(qiáng)纖維和無(wú)機(jī)膠粘劑等經(jīng)制漿、成胚、高溫高壓蒸養(yǎng)加工而成。由于鋁材質(zhì)地輕，具有良好的抗老化性、耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高、折裝方便等特點(diǎn)，本發(fā)明首推鋁板作為裝飾基材?？蛇x用的鋁板可以是純鋁或鋁合金的，純鋁的純度在99.0%以上。可選用的鋁合金系列如1050、1060、1100、3003、3004、5052、6061、6063等，優(yōu)先推薦的是3003系列，可選用的厚度為L(zhǎng)55腿，較適宜的是24mm，最適宜的厚度是23ram。板材需經(jīng)脫脂、噴砂、水洗、烘干進(jìn)行前處理。脫脂液PH99.5在50。C左右進(jìn)行；本發(fā)明所述的基材需要經(jīng)噴砂處理方能進(jìn)行噴涂，噴砂可選用的介質(zhì)多為非金屬介質(zhì)，如剛玉類(lèi)，包括棕剛玉、白剛玉、鉻鋼玉、黑剛玉、單晶剛玉、微晶剛玉等，其莫式硬度約為9，其它非金屬類(lèi)的，如玻璃粉，高溫氧化鋁粉、黑碳化硅、綠碳化硅等也可作為噴砂介質(zhì)；金屬材質(zhì)的主要有鋼丸和鋼砂。棕剛玉因其來(lái)源方便，硬度高，價(jià)格低廉是最適合的選擇。通常用于噴砂的棕剛玉的目數(shù)在40300目之間，比較適合的是80200目，最佳的選擇為100120目。用這種目數(shù)的剛玉噴砂兼顧了噴砂效率和噴砂質(zhì)量。噴砂后的基材粗糙度約控制在210um，比較適合的粗糙度為37Mm，最好控制在35Mm，這樣即能保證陶瓷涂膜對(duì)基材的附著，同時(shí)涂膜表面桔紋輕微，滿足裝飾要求。[3]自來(lái)水室溫噴淋；[4]純水室溫噴淋；[5]10512(TC烘干；涂裝于基材上的陶瓷涂料，是由醇溶性硅烷溶液采用溶膠-凝膠法制備的聚硅氧垸，特別是垸氧基硅垸和水性鋁溶膠。垸氧基硅烷和水作用發(fā)生水解，形成硅醇，可以發(fā)生自縮聚或和鋁溶膠共縮聚，形成無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)狀的聚硅氧烷。同時(shí)有機(jī)基團(tuán)，特別是垸基基團(tuán)，通過(guò)碳-硅鍵連接到無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，它們不承擔(dān)硅氧烷的聚合或交聯(lián)功能，而僅僅是附在聚硅氧烷的外部，形成一層斥水層，從而使陶瓷涂料具有顯著的疏水性。本發(fā)明推薦的陶瓷涂膜厚度在1550Mm，比較適宜的膜厚為2040Mm，最好控制在2535Mm之間。本發(fā)明的陶瓷涂料是由A、B兩個(gè)組分組成。A組分含有分散于水的酸性鋁溶膠，用硝酸穩(wěn)定，調(diào)節(jié)PH2.05.0，較適宜的范圍是2.54，最好在33.5之間。B組分是由一個(gè)或一個(gè)以上的烷氧基硅垸組成，該烷氧基硅烷以未水解的形式溶解在無(wú)水的醇類(lèi)溶劑中，如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇，最適宜的溶劑為異丙醇。B組分中的烷氧基硅烷可用通式表示為XnSi(OR)「式中R為C1C4的垸基，X為C1C6的烷基或芳香基，n為0、1、2、3的整數(shù)。適宜的垸氧基硅烷如四甲氧基硅烷(TMOS)、四乙氧基硅垸(TEOS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMOS)。B組分可以是單獨(dú)的或混合的烷氧基硅垸，如TE0S2535。/。(重量比，下同)，較適宜的量是30%,MTM0S1525%，最好為20%，兩者溶解在4060%的異丙醇中。上述的陶瓷涂料，在使用時(shí)需要將A、B兩個(gè)組分按一定比例混合、熟化。A:B通常為3:11:1，較適宜的比例為2:11:1，最適宜的比例1.5:11.2:1?；旌虾蟀l(fā)生水解反應(yīng)-Si(0R)n+nH20—-Si(0H)n+nR0H;典型的A、B組成為A組分:純水75%鋁溶膠25%B組分四乙氧基硅烷(TEOS)30%甲基三甲氧基硅烷(MTMOS)20%異丙醇(IPA)50%混合與熟化是否充分是獲得良好涂膜外觀的關(guān)鍵，通?？刹捎玫氖旎绞接?種機(jī)械攪拌，滾軋熟化和超聲波熟化。(1)機(jī)械攪拌，見(jiàn)圖1機(jī)械攪拌的分散部主要有盤(pán)式、漿式和框式。本發(fā)明所涉及的陶瓷涂料在熟化時(shí)，優(yōu)先選擇盤(pán)式，它是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、快速廉價(jià)的設(shè)備，具有轉(zhuǎn)軸7。具有一臺(tái)設(shè)備完成預(yù)混、分散和熟化各工序的優(yōu)點(diǎn)。適合一次熟化50200L的物料，效率高，缺點(diǎn)是攪拌時(shí)熟化槽無(wú)法完全密封，有少量揮發(fā)物逸出。圖l為機(jī)械攪拌的示意圖，圖中D為分散盤(pán)直徑，1.2D是液面原始高度，0.5-1.0D是分散盤(pán)到容器底部的距離，2.8-4.0D是容器的直徑。推薦按上述數(shù)據(jù)設(shè)置熟化容器規(guī)格、以及分散盤(pán)的高度會(huì)獲得較好的分散效果。推薦的攪拌線速率在530m/s，較適宜的為1025m/s，最適宜的為1520m/s.(2)滾扎熟化，見(jiàn)圖2熟化時(shí)將陶瓷涂料A、B裝入到一個(gè)密封的圓型塑料或金屬桶中，容器預(yù)留至少1/3的空間，為保障分散質(zhì)量，容器中可加入適量00.52cm的剛玉珠或鋯珠，在滾扎機(jī)上進(jìn)行滾扎，滾扎時(shí)轉(zhuǎn)速設(shè)定在4060rpm比較適宜。滾扎熟化的優(yōu)點(diǎn)是物料完全密封，無(wú)揮發(fā)物逸出，滾扎機(jī)可做成多排式，一次進(jìn)行多桶熟化。缺點(diǎn)是滾扎機(jī)的剪切力較低，需要較長(zhǎng)的滾扎時(shí)間。本發(fā)明的特別之處在于滾軋時(shí)填入適量的剛玉珠，以彌補(bǔ)滾軋剪切不足的缺點(diǎn)，推薦46L的容器中填入1020個(gè)剛玉珠。(3)超聲波分散熟化，見(jiàn)圖3、4超聲波在本質(zhì)上和聲波是一樣的，都是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過(guò)程，超聲波和聲波的區(qū)別僅在于頻率范圍的不同。超聲波能在液體中產(chǎn)生微沖流，具有攪拌作用。在不相溶的兩相液體中，微沖流能促使兩液相面加速互相分散，具有乳化作用。用超聲波熟化陶瓷涂料時(shí)(見(jiàn)圖3)，以托槽5中的水6為超聲波傳遞介質(zhì)，溫度設(shè)定304(TC，水面高度約為熟化槽總高度的2/3。優(yōu)點(diǎn)是分散質(zhì)量好，熟化時(shí)間短，可縮短熟化時(shí)間。采用超聲波熟化時(shí)，一次熟化的涂料量和超聲波的輸出功率要有很好的匹配性，否則影響熟化效果，通常推薦的兩種對(duì)應(yīng)關(guān)系如下。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>陶瓷涂膜的固化完成前處理的基材，先進(jìn)行預(yù)熱，一般預(yù)熱到354(TC，用上面述及的熟化好的陶瓷涂料進(jìn)行噴涂、流平、烘烤，烘烤溫度選在120220。C之間，比較適合的溫度為14020(TC，最佳的固化溫度是16018(TC硬化的涂膜經(jīng)自然冷卻后得到成品。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。8權(quán)利要求1.一種建筑裝飾用陶瓷涂料板材，其特征在于包括基材；該基材上具有噴砂表面處理層，該噴砂表面處理層上具有陶瓷涂膜層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑裝飾用陶瓷涂料板材，其特征在于可用于所述基材的材料包括鋁、鋼、玻璃、無(wú)機(jī)預(yù)制板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑裝飾用陶瓷涂料板材，其特征在于所述的陶瓷涂膜層是由AUU容膠和可以水解的硅氧垸經(jīng)熟化縮聚而成的無(wú)機(jī)樹(shù)脂構(gòu)成；所述的陶瓷涂膜層厚度為1550陶。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑裝飾用陶瓷涂料板材，其特征在于所述噴砂表面處理層的基材粗糙度為210wm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑裝飾用陶瓷涂料板材，其特征在于所述基材選用由純鋁或鋁合金構(gòu)成的鋁板，純鋁的純度在99.0%以上；可選用的鋁合金系列包括1050、1060、1100、3003、3004、5052、6061、6063;鋁板的厚度為1.55mmQ6.權(quán)利要求1所述的建筑裝飾用陶瓷涂料板材的制備方法，其特征在于包括基材的前處理、涂料的熟化、涂裝和固化步驟。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的建筑裝飾用陶瓷涂料板材的制備方法，其特征在于包括(1)選擇一種板材作為基材；(2)通過(guò)脫脂、噴砂對(duì)基材表面進(jìn)行前處理；(3)制備陶瓷涂料；(4)將所述陶瓷涂料通過(guò)噴涂、滾涂或浸涂施涂到上述基材表面；(5)在烘爐中進(jìn)行干燥和硬化，獲得表面涂有一層陶瓷涂膜的復(fù)合材料。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的建筑裝飾用陶瓷涂料板材的制備方法，其特征在于步驟(2)所述的脫脂方法包括電化學(xué)的、化學(xué)的、物理的脫脂方法；所述的噴砂方法包括選用非金屬介質(zhì)、選用金屬?lài)娚敖橘|(zhì)的噴砂方法。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的建筑裝飾用陶瓷涂料板材的制備方法，其特征在于所述的噴砂方法選用棕剛玉噴砂，棕剛玉的目數(shù)在40300目之間，經(jīng)噴砂處理后形成粗糙度210um的基材表面。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的建筑裝飾用陶瓷涂料板材的制備方法，其特征在于在涂料的熟化、涂裝和固化步驟中采用機(jī)械攪拌或滾扎或超聲波熟化陶瓷涂料，涂布后的工件經(jīng)流平、固化成產(chǎn)品。11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的建筑裝飾用陶瓷涂料板材的制備方法，其特征在于采用超聲波進(jìn)行涂料的熟化時(shí)，一次熟化的涂料量和超聲波的輸出功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下1)、熟化量510kg;輸出超聲波100150w;2)熟化量1120Kg;輸出超聲波400600w;3)熟化量2140Kg;輸出超聲波8001，200w;4)熟化量4180Kg;輸出超聲波1，6002，400w。12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的建筑裝飾用陶瓷涂料板材的制備方法，其特征在于基材的前處理將鋁、鋼、玻璃板或無(wú)機(jī)預(yù)制板等基材，經(jīng)脫脂后再進(jìn)行噴砂處理獲得粗糙度210"m的表面；涂料的熟化涂料由A、B兩個(gè)組分所組成；A組分由金屬氧化物溶膠、無(wú)機(jī)顏料、助劑、醇溶性溶劑等組成，B組分由硅烷偶聯(lián)劑等組成；將A、B組分按計(jì)量比例混合、經(jīng)熟化后形成純無(wú)機(jī)的涂料；涂裝將工件預(yù)熱至354CTC，采用空氣噴涂或靜電噴涂進(jìn)行涂裝；固化將完成涂裝的涂料經(jīng)220min流平后進(jìn)烘道或烘箱固化，在120220。C/20min下硬化，形成厚度為2035tim的陶瓷涂膜。全文摘要一種建筑裝飾用陶瓷涂料板材，包括基材；該基材上具有噴砂表面處理層，該噴砂表面處理層上具有陶瓷涂膜層?？捎糜谒龌牡牟牧习ㄤX、鋼、玻璃、無(wú)機(jī)預(yù)制板；所述的陶瓷涂膜層是由AL₂O₃溶膠和可以水解的硅氧烷經(jīng)熟化縮聚而成的無(wú)機(jī)樹(shù)脂構(gòu)成。其制備方法包括基材的前處理、涂料的熟化、涂裝和固化步驟，其中可采用超聲波進(jìn)行涂料的熟化。本發(fā)明的材料具有良好的裝飾性，是完全不燃的，用于室內(nèi)裝飾更安全，硬度高，具有良好的抗刮傷性；戶外使用時(shí)耐候性更久，可長(zhǎng)達(dá)30年以上，而且能消除靜電并具有自清潔性。另外，與氟碳涂料相比，本發(fā)明所述的陶瓷涂料具有更好的耐紫外線性能，耐酸雨性能卓越，涂膜可始終保持鮮艷的外觀。文檔編號(hào)B32B15/20GK101363270SQ200810040公開(kāi)日2009年2月11日申請(qǐng)日期2008年7月18日優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日發(fā)明者潘軍輝,王仲群,郭家振申請(qǐng)人:上海金力泰化工股份有限公司