一种建筑用自修复彩涂钢板的生产方法与流程

本发明属于金属表面处理，具体涉及一种建筑用自修复彩涂钢板的生产方法。

背景技术：

1、在户外环境中，传统由建筑用彩涂板制作的彩钢瓦通常会长期暴露在阳光、雨水、湿气、大气污染物等条件下；例如，在一些工业污染较重的地区或沿海地区，空气中的盐分、硫化物等会加速彩钢瓦表面的腐蚀。雨水可能含有酸性物质，也会侵蚀彩钢瓦的涂层和金属基板，冰雹、冻雨等极端天气也会对彩钢瓦的涂层造成破坏，随着时间的推移，会出现生锈、涂层剥落等现象，从而影响其使用寿命和外观。当彩钢瓦表面的涂层受到破坏后，金属基板直接暴露在外界环境中，腐蚀速度会进一步加快，导致彩钢瓦的结构强度逐渐降低，可能出现渗漏、变形甚至坍塌等安全隐患；同时彩钢瓦在安装、使用过程中也可能会受到各种外力的作用，会因搬运、碰撞、刮擦等导致涂层出现划痕和破损造成涂层损伤。

2、对于建筑行业，对高性能、长寿命、低维护成本的建筑材料的需求日益增长。传统彩钢瓦由于其易腐蚀、涂层易受损等缺点，需要定期进行维护和更换，这不仅增加了使用成本，还可能影响建筑物的正常使用。例如，公开号为cn 101613543b的专利提供了一种具有金属表面缓蚀及自修复功能的涂层的制备方法，涂层在1-10％的sio2/zro2纳米颗粒溶液吸附聚烯丙基氯化铵，形成带阳离子的sio2/zro2纳米颗粒，再与缓蚀剂混合吸附缓蚀剂分子，再添加聚烯丙基氯化铵，形成带阳离子的缓蚀剂和sio2/zro2纳米颗粒，再与缓蚀剂混合，循环上述步骤制备混合液，得到层层自组装的多层膜结构；通过溶胶凝胶法涂覆在被保护金属表面，该自组装的方法制备的自修复涂层不适用于规模化连续生产。公开号为cn105001759b的专利提供了钼酸盐掺杂聚吡咯/环氧树脂自修复涂料及其制备和应用，其缺陷是单层涂层，缓蚀剂均匀分布于有机涂层中，没有使用纳米容器封装缓蚀剂。专利cn111909557a提供一种自修复胶囊、自修复防腐涂料及其制备方法和应用，其缺陷是树脂固含量高，涂层干膜厚度100μm，涂层通过室温干燥固化时间长达一星期，不适用于高效连续生产工艺。

3、综上所述，现有技术公开的自修复涂层，主要还是采用在树脂涂料中直接添加缓蚀剂的方式，树脂也是采用的醇酸、酚醛、环氧等传统粘接剂树脂；其主要技术缺陷是传统树脂缺乏自交联效应，在潮湿环境下无法重新交联修复，直接添加缓蚀剂在涂料中，缓蚀剂没有纳米容器的包覆和装载，会造成缓蚀剂在涂层没有被破坏时就作用于钢基，造成了缓蚀剂的浪费。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明目的在于利用“涂布-烘干”两涂两烘连续生产工艺，在镀锌带钢表面连续制备双层有机涂层：自修复底漆层和耐候面漆层。由于在底漆涂料中添加了包覆缓蚀剂的纳米容器，涂层在正常服役状态下纳米容器具有良好的封闭阻隔性能，当彩涂板底漆涂层受到物理机械损坏后，破损涂层部位的纳米容器可以通过释放缓蚀剂修复破损部位，并在潮湿、渗水的环境下完成自修复。自修复性能是由于面漆的聚酯聚氨酯可以通过其分子结构中存在的氢键、离子键等可逆的非共价键与缓蚀剂相互作用，在材料受到损伤时，这些非共价键可以在适当的条件下(如温度、湿度等)发生断裂和重新形成，从而使材料的损伤部位得到修复。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了一种建筑用自修复彩涂钢板的生产方法，利用彩涂钢板连续生产的“二涂二烘”工艺，制备出具有自修复底漆层和耐候面漆层的彩涂钢板，所述生产方法包括如下步骤：

3、①清洁过的镀层带钢进入连续生产入口活套后进行辊涂预处理；

4、②预处理后的镀层带钢进入底漆辊涂器蘸取底漆和背漆，然后进入底漆固化炉烘干，水淬冷却，形成自修复底漆层和背漆层；所述自修复底漆层为含有封装缓蚀剂纳米容器的环氧树脂，所述纳米容器在环氧树脂中添加质量比例为0.5％～1％；

5、③将涂有底漆的镀锌带钢进入面漆辊涂器蘸取面漆，然后进入固化炉烘干，水淬冷却，形成面漆层；最后经过出口活套卷取成卷。

6、上述技术方案中，进一步的，所述建筑用自修复彩涂钢板的金属基板优选为镀锌、镀锌铝镁等镀层钢板。

7、进一步的，所述自修复底漆层所含树脂为改性添加纳米容器的环氧树脂，其中，所述纳米容器为氧化石墨烯、mxene纳米片、ceo2空心微球、mof-5、zif-69、zif-8等纳米容器中的一种。

8、进一步的，所述自修复底漆层中所含缓蚀剂为液体碳氢化合物，如防锈油、油溶性缓蚀剂，例如十八胺、苯丙三唑、油酸咪唑啉、8-羟基喹啉、金属含氧酸盐(亚硝酸盐、钒酸盐、锆酸盐、钼酸盐)等中的一种。

9、进一步的，所述自修复底漆层中所含环氧树脂为双酚a型环氧树脂e42、e44、e51中的一种；环氧树脂交联固化剂为聚酰胺、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐等中的一种；环氧树脂交联剂为邻苯二甲酸、氨基甲酸酯、甲醛树脂等中的一种。

10、上述技术方案中，进一步的，所述建筑用自修复彩涂钢板的面漆层为聚氨酯树脂，包括由聚酯多元醇与异氰酸酯反应制成的聚酯型聚氨酯、由聚醚多元醇与异氰酸酯反应生成的聚醚型聚氨酯、使用脂肪族异氰酸酯合成的脂肪族聚氨酯等中的一种；为了获得最佳自修复效果，优选为聚酯多元醇与异氰酸酯反应制成的聚酯型聚氨酯。所述面漆层聚氨酯树脂的固化剂为锡类化合物，如月桂酸二辛基锡、月桂酸二正丁基锡、马来酸二丁基锡、辛酸亚锡等中的一种。

11、进一步的，所述建筑用自修复彩涂钢板的背漆、底漆和面漆的树脂稀释剂为200号溶剂油、二甲苯、乙酸乙酯、丁醇、丙酮等的混合溶剂。

12、进一步的，所述建筑用自修复彩涂钢板的烘干方式为燃气直接加热烘干固化(天然气或煤气)，烘干固化温度为100℃～120℃，固化时间1min。

13、进一步的，所述建筑用自修复彩涂钢板的底漆和面漆添加的颜料有些区别；其中，所述自修复底漆层添加防腐颜料，如氧化铁红、锌铬黄、炭黑等；聚氨酯面漆层采用以白色、蓝色或绿色的环保材质颜料，如白色颜料：滑石粉、钛白粉、硫酸钡、碳酸钙，蓝色颜料：酞青蓝、群青蓝，绿色颜料：氧化铁绿、酞青绿、铬绿等。

14、进一步的，所述建筑用自修复彩涂钢板的底漆和面漆中的增稠剂(防沉剂)为聚乙烯醇、聚丙烯酸、羟乙基纤维素、膨润土、蒙脱土等中的一种。所述底漆和面漆中的树脂固化促进剂为过氧化苯甲酰、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、环烷酸锌等中的一种。

15、进一步的，所述自修复彩涂钢板被用作建筑彩钢板时，朝向外界环境的一面为自修复底漆层和面漆层，朝向室内的另一面为背漆单层彩涂层。

16、上述技术方案中，进一步的，所述建筑用自修复彩涂钢板的底漆制备过程包括：首先将防沉剂和环氧树脂加入树脂稀释剂中，搅拌溶解，形成稳定的环氧树脂稀释液a；再制得装载缓蚀剂的纳米容器分散液b(缓蚀剂-纳米容器/环氧树脂)；最后将30wt％所述缓蚀剂-纳米容器/环氧树脂、40wt％稀释剂、25wt％颜料和5wt％添加剂混合搅拌，制得自修复彩涂钢板的底漆。所述自修复彩涂钢板的底漆组分含量如表1所示。

17、进一步的，通过离心或者抽滤得到封装完缓蚀剂的纳米容器固体粉末；再将其与环氧树脂稀释液a混合均匀，得到含有封装缓蚀剂的纳米容器环氧树脂稀释液，即装载缓蚀剂的纳米容器分散液b(缓蚀剂-纳米容器/环氧树脂)。

18、表1自修复彩涂钢板的底漆组分含量表

19、

20、上述技术方案中，进一步的，所述建筑用自修复彩涂钢板的面漆由30wt％面漆树脂(聚酯型聚氨酯)、40wt％溶剂、25wt％颜料和5wt％添加剂组成；其中，聚酯型聚氨酯是由聚酯多元醇与多聚异氰酸酯反应形成交联结构而成，能够赋予漆膜硬度、耐磨性和耐化学性。

21、进一步的，所述聚酯多元醇由多元酸(如己二酸、邻苯二甲酸等)和多元醇(如乙二醇、丙二醇等)通过缩聚反应合成，分子量1000～3000；其在面漆中的质量比为10％～15％。所述多聚异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(tdi)或二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)，是形成聚氨酯漆膜的关键成分；其在面漆中的质量比为10％～15％。所述溶剂为二甲苯、乙酸乙酯等的混合溶剂，用于稀释和溶解聚酯多元醇和多聚异氰酸酯，其在面漆中的质量比30％～50％。所述颜料为白色、蓝色、绿色环保颜料中的一种，其在面漆中的质量比为25％。所述添加剂包含消泡剂0.5％，固化促进剂1.5％，防沉剂2％，流平剂1％。

22、所述建筑用自修复彩涂钢板的涂层由自修复底漆层、面漆层两层组成，载有缓蚀剂纳米容器的环氧树脂底漆层主要提供优异的粘接性能和装载缓蚀剂，可以在涂层被破坏时释放缓蚀剂进行自修复；所述面漆层聚酯多元醇与异氰酸酯反应制成的聚酯型聚氨酯，聚酯型聚氨酯涂料中的聚酯树脂结构具有较好的稳定性，能够抵抗紫外线辐射、温度变化、湿度变化等自然因素的侵蚀；在长期的户外暴露环境下，仍能保持良好的颜色稳定性和光泽度，不易出现褪色、粉化等现象，能有效延长彩钢瓦的使用寿命。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果：

24、本发明利用彩涂钢板连续生产的“二涂二烘”工艺，制备出具有自修复底漆层和耐候面漆层的彩涂钢板；该彩涂钢板不仅环保，耐蚀性强，装饰性高，还具有自修复性，能够抵抗紫外线辐射、温度变化、湿度变化等自然因素的侵蚀；可应用于建筑的屋面和墙面，为建筑物提供防护和装饰功能。该方法简单便捷，可以连续生产，生产效率高；自修复彩色涂层的技术优势可以提高材料的可靠性、降低维护成本、延长使用寿命、提高材料性能和适应复杂环境等，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种建筑用自修复彩涂钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述自修复底漆层所含树脂为改性添加纳米容器的环氧树脂，其中，所述纳米容器为氧化石墨烯、mxene纳米片、ceo2空心微球、mof-5、zif-69、zif-8中的一种。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述自修复底漆层中所含的缓蚀剂为十八胺、苯丙三唑、油酸咪唑啉、8-羟基喹啉、金属含氧酸盐中的一种。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述自修复底漆层中所含环氧树脂为双酚a型环氧树脂e42、e44、e51中的一种；环氧树脂交联固化剂为聚酰胺、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种；环氧树脂交联剂为邻苯二甲酸、氨基甲酸酯、甲醛树脂中的一种。

5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述建筑用自修复彩涂钢板的面漆层为聚氨酯树脂，优选为聚酯多元醇与异氰酸酯反应制成的聚酯型聚氨酯；所述聚氨酯树脂的固化剂为锡类化合物，为月桂酸二辛基锡、月桂酸二正丁基锡、马来酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述建筑用自修复彩涂钢板的底漆制备过程包括：首先将防沉剂和环氧树脂加入树脂稀释剂中，搅拌溶解，形成稳定的环氧树脂稀释液；再制得装载缓蚀剂的纳米容器分散液，即缓蚀剂-纳米容器/环氧树脂；最后将30wt％所述缓蚀剂-纳米容器/环氧树脂、40wt％稀释剂、25wt％颜料和5wt％添加剂混合搅拌，制得自修复彩涂钢板的底漆。

7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述建筑用自修复彩涂钢板的面漆由30wt％聚酯型聚氨酯、40wt％溶剂、25wt％颜料和5wt％添加剂组成。

技术总结
本发明公开了一种建筑用自修复彩涂钢板的生产方法，将清洁过的镀层带钢进行辊涂预处理，再蘸取底漆和背漆，固化烘干后形成自修复底漆层和背漆层；该自修复底漆层为含有封装缓蚀剂纳米容器的环氧树脂，纳米容器在环氧树脂中添加质量比例为0.5％～1％；将涂有底漆的镀锌带钢蘸取面漆形成面漆层，经出口活套卷取成卷。该方法利用彩涂钢板连续生产的“二涂二烘”工艺，制备出具有自修复底漆和耐候面漆的彩涂钢板；该彩涂钢板不仅环保，耐蚀性强，装饰性高，还具有自修复性，能够抵抗紫外线辐射、温度变化、湿度变化等自然因素的侵蚀；可应用于建筑的屋面和墙面，为建筑物提供防护和装饰功能。

技术研发人员：罗嘉庆,郭太雄,殷祥英,董学强,徐接旺,冉长荣
受保护的技术使用者：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5