一种水性防紫外线涂层以及含有该涂层的铝箔的制作方法

1.本发明涉及涂层材料技术领域，具体涉及一种水性防紫外线涂层以及含有该涂层的铝箔。


背景技术：

2.铝箔是一种用金属铝直接压延成薄片的烫印材料，其烫印效果与纯银箔烫印的效果相似，故又称假银箔。由于铝的质地柔软、延展性好，具有银白色的光泽，如果将压延后的薄片，用硅酸钠等物质裱在胶版纸上制成铝箔片，还可进行印刷，以用作装饰物。
3.当铝箔作为装饰物覆盖在物体外表面时，在现有技术中，通常是直接将制得的铝箔采用覆膜工艺贴设于物品外表面。
4.但是，由于铝箔的厚度通常较薄，强度低，因此比较容易受到损坏，且由于作为装饰物品暴漏在外时，需要铝箔能够保持自身性能，尤其是抗紫外线性能，否则长时间收到紫外线的辐射硬性，铝箔表面会产生裂纹现象，不仅不美观，且会在铝箔强度低的基础上导致铝箔的抗拉强度进一步受到影响。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种水性防紫外线涂层以及含有该涂层的铝箔，解决以下技术问题：
6.如何提高铝箔的强度以及抗紫外线能力。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种水性防紫外线涂层，包括以下重量份的组分：5-9份聚碳酸酯二醇、8-12份羟基氟硅油、7-10份异佛尔酮二异氰酸酯、20-25份丙酮、2-3份壳寡糖季铵盐、2-3份季磷盐、0.5-1.5份扩链剂、0.1-0.3份催化剂、4-10份季戊四醇三丙烯酸脂、0.02-0.05份对苯二酚、5-6份纳米二氧化硅颗粒、15-25份抗紫外线整理剂、1-3份光引发剂。
9.在本发明更进一步的方案中：所述水性防紫外线涂层的制备方法包括以下步骤：
10.s1：将聚碳酸酯二醇、羟基氟硅油、异佛尔酮二异氰酸酯和五分之二的丙酮加入搅拌器中搅拌，在65-70℃下反应1.5-2.5h后立即加入壳寡糖季铵盐和季磷盐继续搅拌5-10min后停止加热，直至冷却至室温，在冷却过程中搅拌不停止；
11.s2：向搅拌器中加入扩链剂和催化剂后继续在60-70℃下搅拌反应2-3h，随后降温至30-40℃后加入季戊四醇三丙烯酸脂、五分之二的丙酮以及对苯二酚，保持温度并搅拌反应5-6h，在此过程中分2-3次将剩余的五分之一的丙酮均量加入搅拌器中，最终得到料m；
12.s3：将纳米二氧化硅颗粒、光引发剂以及抗紫外线整理剂一同加入搅拌器中与料m搅拌混合均匀，即可得到所述水性防紫外线涂层。
13.优选的：搅拌器的搅拌速率为220-500r/min。
14.在本发明更进一步的方案中：扩链剂为新戊二醇与乙二胺的混合物，二者的质量比为3:2。
15.在本发明更进一步的方案中：催化剂选用二丁基二月桂酸锡。
16.在本发明更进一步的方案中：光引发剂选用2-羧基-2-甲基苯丙酮。
17.在本发明更进一步的方案中：抗紫外线整理剂的制备方法为：
18.s1：取质量比为3:1的2-4-二羟基甲苯酮与氢氧化钠置于混合器中搅拌均匀，并向混合器中通入氨气，得到料a；
19.s2：取n-羟甲基丙醇酰胺溶于乙醇溶液中，二者的质量比为1:10，溶解后得料b；
20.s3：将料b加入混合器中与料a混合均匀，料b与料a的质量比为11:2，同时对混合器进行水浴加热，水浴温度从0℃升高至50-60℃后保持恒温，混合时间为1.5-2h，得到料c；
21.s4：料c冷却至室温后，刮除上层浮沫，再次通过水浴加热从0℃升高至50-60℃后保持恒温，水浴加热的时间为0.5-1h，冷却至室温后再次刮除上层浮沫，加入2-5滴硅油搅拌均匀，即可得到抗紫外线整理剂。
22.一种铝箔，该铝箔上含有上述水性防紫外线涂层，该铝箔的制备方法为：
23.s1：将铝合金置于熔炼炉中熔炼成铝合金金属液，将金属液送入铸轧机中铸轧成70-80mm的铝片，冷却至室温后送入冷轧机中冷轧成3-4mm的薄片，将该薄片退火处理后冷却至室温，再次送入冷轧机中冷轧至0.8-1.2mm，二次退火后冷却至室温，最终送入冷轧机中冷轧为0.01-0.02mm的铝箔；
24.s2:通过电化学法对铝箔表面进行交流腐蚀，腐蚀完成后将铝箔置于质量分数为3-5％的氢氟酸溶液中浸泡5-8min，随后取出晾干；
25.s3：按照质量比为20:2:1:1：10的比例将水性防紫外线涂层、乙醇钠、二甲苯、盐酸以及纯净水混合反应，得到凝胶；
26.s4:通过喷雾法将凝胶在消毒环境下均匀喷涂在铝箔表面，在30-40℃干燥后即得到含有水性防紫外线涂层的铝箔。
27.在本发明更进一步的方案中：在步骤s2中，交流腐蚀过程为：在40℃下采用质量分数为2％的naoh溶液浸泡60s，再用去离子水清洗，随后在腐蚀溶液中浸泡60s，并在腐蚀溶液中加两滴铝离子，随后置于静态腐蚀槽中进行交流腐蚀；腐蚀电源为60hz的交流电。
28.在本发明更进一步的方案中：腐蚀溶液为质量比10：1的盐酸与硫酸的混合溶液。
29.本发明的有益效果：
30.(1)本发明中的水性防紫外线涂层在制备过程中，加入了壳寡糖季铵盐和季磷盐，二者进一步增强了该水性防紫外线性能的抗紫外线能力，同时通过重复加温并刮除浮沫的操作，令涂层中的纯度更加均匀，令涂层更加绵密，进而可以避免涂层在使用时在物体表面产生气泡而导致抗紫外线效果不均的问题。
31.(2)在将水性防紫外线涂层覆盖在铝箔表面时，先通过电化学法对铝箔表面进行交流电腐蚀，通过交流电腐蚀会导致铝箔表面形成大密度的浅坑，随后将铝箔置于弱氢氟酸溶液中浸泡，由于铝箔表面已经被腐蚀有密集的浅坑，因此氢氟酸溶液会首先渗入坑中，此时各浅坑中受到氢氟酸液体的压力相较于铝箔表面受到的压力更大，进而导致氢氟酸会基于浅坑继续进行腐蚀，最终在氢氟酸的腐蚀作用下，浅坑被腐蚀成深坑，使得铝箔表面具有密集的深坑，侵泡时间不适于过长，以免氢氟酸对铝箔的平整表面腐蚀过多，晾干后再对铝箔表面通过睡醒防紫外线涂层进行喷涂，涂层渗入深坑中，使得涂层与铝箔的结合更加紧致牢固，有利于增强铝箔的强度，同时涂层在铝箔表面的用量会由于深坑的存在而增多，
因此在相同厚度的情况下，其紫外线性能也会有所提升。
具体实施方式
32.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
33.实施例1
34.准备5g聚碳酸酯二醇、8g羟基氟硅油、7g异佛尔酮二异氰酸酯、20g丙酮、2g壳寡糖季铵盐、2g季磷盐、0.5g质量比为3:2的新戊二醇与乙二胺的混合物、0.1g二丁基二月桂酸锡、4g季戊四醇三丙烯酸脂、0.02g对苯二酚、5g纳米二氧化硅颗粒、15g抗紫外线整理剂、1g2-羧基-2-甲基苯丙酮作原料；
35.其中，抗紫外线整理剂的制备方法为：
36.取3g2-4-二羟基甲苯酮与1g氢氧化钠置于混合器中搅拌均匀，并向混合器中通入氨气，得到料a；取2gn-羟甲基丙醇酰胺溶于20g乙醇溶液中，溶解后得料b；将料b加入混合器中与料a混合均匀，同时对混合器进行水浴加热，水浴温度从0℃升高至55℃后保持恒温，混合时间为2h，得到料c；料c冷却至室温后，刮除上层浮沫，再次通过水浴加热从0℃升高至55℃后保持恒温，水浴加热的时间为1h，冷却至室温后再次刮除上层浮沫，加入3滴硅油搅拌均匀，即可得到抗紫外线整理剂。
37.再制备水性防紫外线涂层：
38.将聚碳酸酯二醇、羟基氟硅油、异佛尔酮二异氰酸酯和五分之二的丙酮加入搅拌速率为220r/min的搅拌器中搅拌，在65下反应1.5h后立即加入壳寡糖季铵盐和季磷盐继续搅拌5min后停止加热，直至冷却至室温，在冷却过程中搅拌不停止；向搅拌器中加入新戊二醇与乙二胺的混合物以及二丁基二月桂酸锡后继续在60℃下搅拌反应2h，随后降温至30℃后加入季戊四醇三丙烯酸脂、五分之二的丙酮以及对苯二酚，保持温度并搅拌反应5h，在此过程中分2次将剩余的的丙酮均量加入搅拌器中，第一次在反应1h后，加入剩余量的一半的丙酮，第二次在反应2h后，加入剩余的丙酮，最终得到料m；将纳米二氧化硅颗粒、2-羧基-2-甲基苯丙酮作原料以及抗紫外线整理剂一同加入搅拌器中与料m搅拌混合均匀，即可得到所述水性防紫外线涂层。
39.最后制备铝箔：
40.将铝合金置于熔炼炉中熔炼成铝合金金属液，将金属液送入铸轧机中铸轧成75mm的铝片，冷却至室温后送入冷轧机中冷轧成4mm的薄片，将该薄片退火处理后冷却至室温，再次送入冷轧机中冷轧至1mm，二次退火后冷却至室温，最终送入冷轧机中冷轧为0.01mm的铝箔；将铝箔在40℃下采用质量分数为2％的naoh溶液浸泡60s，再用去离子水清洗，随后在质量比10：1的盐酸与硫酸的混合溶液中浸泡60s，并在腐蚀溶液中加两滴铝离子，随后置于静态腐蚀槽中进行交流腐蚀,腐蚀电源选用为60hz的交流电；腐蚀完成后将铝箔置于质量分数为5％的氢氟酸溶液中浸泡5min，随后取出晾干；取40g水性防紫外线涂层、4g乙醇钠、1g二甲苯、1g盐酸以及10g纯净水混合反应，得到凝胶；通过喷雾法将凝胶在消毒环境下均匀喷涂在铝箔表面，在35℃干燥后即得到含有水性防紫外线涂层的铝箔。
41.实施例2
42.与实施例1相比，区别仅在于原料用量不同，本实施例中的原料用量为：6g聚碳酸酯二醇、9g羟基氟硅油、8g异佛尔酮二异氰酸酯、20g丙酮、2g壳寡糖季铵盐、2g季磷盐、1g质量比为3:2的新戊二醇与乙二胺的混合物、0.1g二丁基二月桂酸锡、7g季戊四醇三丙烯酸脂、0.03g对苯二酚、5g纳米二氧化硅颗粒、18g抗紫外线整理剂、1g2-羧基-2-甲基苯丙酮。
43.实施例3
44.与实施例1相比，区别仅在于原料用量不同，本实施例中的原料用量为：7g聚碳酸酯二醇、10g羟基氟硅油、8g异佛尔酮二异氰酸酯、20g丙酮、2g壳寡糖季铵盐、2g季磷盐、1g质量比为3:2的新戊二醇与乙二胺的混合物、0.2g二丁基二月桂酸锡、7g季戊四醇三丙烯酸脂、0.03g对苯二酚、5g纳米二氧化硅颗粒、20g抗紫外线整理剂、2g2-羧基-2-甲基苯丙酮。
45.实施例4
46.与实施例1相比，区别仅在于原料用量不同，本实施例中的原料用量为：8g聚碳酸酯二醇、11g羟基氟硅油、9g异佛尔酮二异氰酸酯、20g丙酮、3g壳寡糖季铵盐、3g季磷盐、1g质量比为3:2的新戊二醇与乙二胺的混合物、0.3g二丁基二月桂酸锡、9g季戊四醇三丙烯酸脂、0.04g对苯二酚、6g纳米二氧化硅颗粒、23g抗紫外线整理剂、3g2-羧基-2-甲基苯丙酮。
47.实施例5
48.与实施例1相比，区别仅在于原料用量不同，本实施例中的原料用量为：9g聚碳酸酯二醇、12g羟基氟硅油、2g异佛尔酮二异氰酸酯、25g丙酮、3g壳寡糖季铵盐、3g季磷盐、1.5g质量比为3:2的新戊二醇与乙二胺的混合物、0.3g二丁基二月桂酸锡、10g季戊四醇三丙烯酸脂、0.05g对苯二酚、6g纳米二氧化硅颗粒、25g抗紫外线整理剂、3g2-羧基-2-甲基苯丙酮。
49.对比例1
50.与实施例3相比，区别仅在于，在制备铝箔时，不将交流电腐蚀后的铝箔置于氢氟酸溶液浸泡。
51.对比例2
52.与实施例3相比，区别仅在于，在制备铝箔时，腐蚀电源选用60hz的直流电。
53.对实施例1-5以及对比例1-2的铝箔进行紫外线性能测试，测试仪器选用型号为dl-0207的试验箱；同时根据国标gb/t3189-2003对铝箔的抗拉性能进行测试，测试结果列于下表：
[0054][0055]
根据表中的数据可以得知，实施例1-5制得的含有水性防紫外线涂层的铝箔相较于对比例1-2来说具有更强的抗紫外线性能以及抗拉强度。
[0056]
以上对本发明的五个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种水性防紫外线涂层，其特征在于，包括以下重量份的组分：5-9份聚碳酸酯二醇、8-12份羟基氟硅油、7-10份异佛尔酮二异氰酸酯、20-25份丙酮、2-3份壳寡糖季铵盐、2-3份季磷盐、0.5-1.5份扩链剂、0.1-0.3份催化剂、4-10份季戊四醇三丙烯酸脂、0.02-0.05份对苯二酚、5-6份纳米二氧化硅颗粒、15-25份抗紫外线整理剂、1-3份光引发剂。2.根据权利要求1所述的水性防紫外线涂层，其特征在于，所述水性防紫外线涂层的制备方法包括以下步骤：s1：将聚碳酸酯二醇、羟基氟硅油、异佛尔酮二异氰酸酯和五分之二的丙酮加入搅拌器中搅拌，在65-70℃下反应1.5-2.5h后立即加入壳寡糖季铵盐和季磷盐继续搅拌5-10min后停止加热，直至冷却至室温，在冷却过程中搅拌不停止；s2：向搅拌器中加入扩链剂和催化剂后继续在60-70℃下搅拌反应2-3h，随后降温至30-40℃后加入季戊四醇三丙烯酸脂、五分之二的丙酮以及对苯二酚，保持温度并搅拌反应5-6h，在此过程中分2-3次将剩余的五分之一的丙酮均量加入搅拌器中，最终得到料m；s3：将纳米二氧化硅颗粒、光引发剂以及抗紫外线整理剂一同加入搅拌器中与料m搅拌混合均匀，即可得到所述水性防紫外线涂层。3.根据权利要求2所述的水性防紫外线涂层，其特征在于，搅拌器的搅拌速率为220-500r/min。4.根据权利要求1所述的水性防紫外线涂层，其特征在于，扩链剂为新戊二醇与乙二胺的混合物，二者的质量比为3:2。5.根据权利要求1所述的水性防紫外线涂层，其特征在于，催化剂选用二丁基二月桂酸锡。6.根据权利要求1所述的水性防紫外线涂层，其特征在于，光引发剂选用2-羧基-2-甲基苯丙酮。7.根据权利要求1所述的水性防紫外线涂层，其特征在于，抗紫外线整理剂的制备方法为：s1：取质量比为3:1的2-4-二羟基甲苯酮与氢氧化钠置于混合器中搅拌均匀，并向混合器中通入氨气，得到料a；s2：取n-羟甲基丙醇酰胺溶于乙醇溶液中，二者的质量比为1:10，溶解后得料b；s3：将料b加入混合器中与料a混合均匀，料b与料a的质量比为11:2，同时对混合器进行水浴加热，水浴温度从0℃升高至50-60℃后保持恒温，混合时间为1.5-2h，得到料c；s4：料c冷却至室温后，刮除上层浮沫，再次通过水浴加热从0℃升高至50-60℃后保持恒温，水浴加热的时间为0.5-1h，冷却至室温后再次刮除上层浮沫，加入2-5滴硅油搅拌均匀，即可得到抗紫外线整理剂。8.一种铝箔，其特征在于，该铝箔上含有权利要求1-7任一所述的水性防紫外线涂层，该铝箔的制备方法为：s1：将铝合金置于熔炼炉中熔炼成铝合金金属液，将金属液送入铸轧机中铸轧成70-80mm的铝片，冷却至室温后送入冷轧机中冷轧成3-4mm的薄片，将该薄片退火处理后冷却至室温，再次送入冷轧机中冷轧至0.8-1.2mm，二次退火后冷却至室温，最终送入冷轧机中冷轧为0.01-0.02mm的铝箔；s2:通过电化学法对铝箔表面进行交流腐蚀，腐蚀完成后将铝箔置于氢氟酸溶液中浸
泡5-8min，随后取出晾干；s3：按照质量比为20:2:1:1：10的比例将水性防紫外线涂层、乙醇钠、二甲苯、盐酸以及纯净水混合反应，得到凝胶；s4:通过喷雾法将凝胶在消毒环境下均匀喷涂在铝箔表面，在30-40℃干燥后即得到含有水性防紫外线涂层的铝箔。9.根据权利要求8所述的铝箔，其特征在于，在步骤s2中，交流腐蚀过程为：在40℃下采用质量分数为2％的naoh溶液浸泡60s，再用去离子水清洗，随后在腐蚀溶液中浸泡60s，并在腐蚀溶液中加两滴铝离子，随后置于静态腐蚀槽中进行交流腐蚀；腐蚀电源为60hz的交流电。10.根据权利要求9所述的铝箔，其特征在于，腐蚀溶液为质量比10：1的盐酸与硫酸的混合溶液。

技术总结
本发明公开了一种水性防紫外线涂层以及含有该涂层的铝箔，该铝箔的制备方法为：将铝箔通过电化学法对铝箔表面进行交流腐蚀，腐蚀完成后将铝箔置于质量分数为3-5％的氢氟酸溶液中浸泡5-8min，随后取出晾干；按照质量比为20:2:1:1：10的比例将水性防紫外线涂层、乙醇钠、二甲苯、盐酸以及纯净水混合反应，得到凝胶；通过喷雾法将凝胶在消毒环境下均匀喷涂在铝箔表面，干燥后即得到含有水性防紫外线涂层的铝箔本发明通过将涂层喷涂渗入铝箔的深坑中，使得涂层与铝箔的结合更加紧致牢固，有利于增强铝箔的强度，同时涂层在铝箔表面的用量会由于深坑的存在而增多，因此其紫外线性能也会有所提升。会有所提升。


技术研发人员：江孝星 曹小军 章江 盛淑斌 韩莹莹
受保护的技术使用者：黄山天马铝业有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/20