CN103819998B - 一种隔热保温涂层及其涂覆方法和涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔热保温涂层及涂覆方法、涂料及制备方法和应用该隔热保温涂层的铝合金型材及铝合金门窗。本发明的隔热保温涂层，包括直接涂覆在基材上的底层涂层和涂覆在底层涂层上的面层涂层；所述底层涂层的涂料组分包括：占底层涂料总重量的85%-94%的面层涂料，和占底层涂料总重量的6%-15%的空心微珠；所述面层涂层的涂料组分（重量份）包括：成膜剂90-100；固化剂1-10；纳米材料0.5-10；粉末状填料20-50；流平剂0.5-2；颜料或染料1-1.5；其它助剂0.5-4。应用本发明不需要在两根普通铝型材中间插入非金属材料（断桥铝合金型材），就能够使普通铝合金门窗具有良好的隔热保温效果；在断桥铝合金型材上应用该涂料，可以进一步提高其隔热保温效果。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种隔热保温涂层及涂覆方法、涂料及制备方法和该隔热保温涂层的应用。
背景技术
目前，我国建筑能耗占全国总能耗的28-30％，而门窗能耗又占建筑能耗的50％。因此，建筑节能的关键是门窗节能。采用新型节能门窗，并对现有建筑门窗进行节能改造，是我国能源形势的客观要求，也是市场发展的必然趋势。
建筑门窗市场上常见的有铝合金门窗、塑料门窗、钢门窗、木门窗和其它类门窗。由于铝合金门窗具有性能好、重量轻、美观、采光好、经久耐用、型材易回收和再利用率高、无环境污染等特点受到人们的喜爱。
但是铝合金门窗与塑料门窗相比，存在一个致命的弱点就差在隔热上。铝合金型材有良好的导热性，隔热保温效果较差。因此，铝合金门窗技术发展的重点和方向就是提高隔热与保温性能。
目前提高铝合金门窗的隔热与保温性能主要是采用断桥(断热)铝合金型材。断桥铝合金型材就是在两根普通铝材中插入传热系数为0.3W/m2.K的非金属材料，使铝型材的传热系数大大降低。
但是使用断桥铝合金型材的门窗存在三大问题：一是铝合金门窗型材截面积加大，增加了铝合金的消耗(断桥铝合金型材与非断桥铝合金型材的重量比为10.5︰6.5)，加大了门窗的生产成本；二是两根铝材中间使用的非金属材料，大多数是塑料，时间长了要老化，影响门窗强度和安全性；三是年久回收，塑料会二次污染环境。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种隔热保温涂层及涂覆方法、涂料及制备方法和该隔热保温涂层的应用，使得应用该隔热保温涂层的普通铝合金型材和铝合金门窗，不需要在两根铝材中间插入非金属材料，就能够具有良好的隔热保温效果。在断桥铝合金型材上应用该涂料，可以进一步提高其隔热保温效果。
为达到上述目的，本发明首先提供了一种隔热保温涂层，包括直接涂覆在基材上的底层涂层和涂覆在底层涂层上的面层涂层；
所述底层涂层的涂料组分包括：占底层涂料总重量的85％-94％的面层涂料，和占底层涂料总重量的6％-15％的空心微珠；
所述面层涂层的涂料组分(重量份)包括：成膜剂90-100；固化剂1-10；纳米材料0.5-10；粉末状填料20-50；流平剂0.5-2；颜料或染料1-1.5；其它助剂0.5-4；
所述的其它助剂包括：光稳定剂、消光剂、偶联剂、增塑剂、边缘覆盖剂、消泡剂、防结块剂中的一种或几种。
优选地，所述底层涂层包括最底层涂层、第一补偿层和第二补偿层；所述最底层涂层由直接涂覆在基材上的底层涂料形成；所述第一补偿层涂覆在所述最底层涂层上，所述第一补偿层为单层的、完好率为80％～100％的纯空心微珠层；所述第二补偿层涂覆在所述第一补偿层上，所述第二补偿层与底层涂层的涂料组分相同；所述面层涂层涂覆在所述第二补偿层上。
优选地，所述底层涂层包括最底层涂层，以及多层交替涂覆的第一补偿层和第二补偿层；所述最底层涂层由直接涂覆在基材上的底层涂料形成；所述第一补偿层涂覆在所述最底层涂层和第二补偿层上，所述第一补偿层为单层的、完好率为80％～100％的纯空心微珠层；所述第二补偿层涂覆在第一补偿层上，所述第二补偿层与底层涂层的涂料组分相同；所述面层涂层涂覆在所述最外层的第二补偿层上。
优选地，所述第一补偿层优选涂覆2层，第二补偿层优选涂覆2层。
优选地，所述面层的涂料中：所述成膜剂包括：环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂或醇酸树脂中的一种或几种。
所述的固化剂包括：双氰胺类、咪唑类、二酰肼类、多元羧酸类、β-羟烷基酰胺类或三缩水甘油基异氰尿酸酯固化剂中的一种或几种。
所述的粉末状填料包括硫酸钡、氧化锆、云母粉、轻质碳酸钙、陶瓷粉、硅藻土、珍珠岩、滑石粉中的一种或几种。所述的纳米材料包括：纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米硫酸钡、纳米氧化钇、纳米氧化锆中的一种或几种。
所述的流平剂包括：聚丙烯酸酯、含硅丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、安息香、氢化蓖麻油、醋酸丁酸纤维素、环氧大豆油中的一种或几种。
所述的颜料或染料包括：氧化铁红、氧化铁蓝、氧化铁黄、酞菁蓝、酞菁绿、柠檬铬黄、深铬黄、铬黄、钼铬红、炭黑中的一种或几种。
优选地，所述底层的涂料中的空心微珠包括：空心陶瓷微珠或空心玻璃微珠；所述空心微珠的完好率为80％～100％。
所述底层涂层的涂料组分优选包括：占底层的涂料总重量的90％-92％的面层的涂料，和占底层的涂料总重量的8％-10％的空心微珠。
优选地，所述隔热保温涂层的底层涂层厚度平均为150-300微米；优选平均厚度为200-250微米；所述隔热保温涂层的面层涂层厚度平均为30-120微米；优选平均厚度为50-80微米。
本发明还提供了一种隔热保温涂层的涂覆方法，包括步骤：
A、将底层的涂料喷涂到基材上，进行第一次固化；
B、固化后的基材冷却，得到底层涂层；
C、将底层涂层冷却后，将面层的涂料喷涂到基材上，再进行第二次固化；
D、固化后的基材冷却，得到面层涂层；
所述第一次固化与第二次固化的条件相同，包括：固化温度160-200℃；固化时间10-25分钟。
优选地，所述步骤A包括：A1：将底层涂料直接喷涂在基材上；A2、在所述喷涂了底层涂料的基材上，再喷涂单层的、完好率为80％～100％的纯空心微珠；A3、在所述喷涂了空心微珠的基材上，再喷涂一层底层涂料；A4、将喷涂后的基材进行第一次固化；所述步骤B中，固化后的基材冷却后，形成包括最底层涂层、一层第一补偿层及一层第二补偿层的底层涂层。
优选地，所述步骤A包括：A1：将底层涂料直接喷涂在基材上；A2、在所述喷涂了底层涂料的基材上，多次交替喷涂单层的、完好率为80％～100％的纯空心微珠和底层涂料；A3、将喷涂后的基材进行第一次固化；所述步骤B中，固化后的基材冷却后，形成包括最底层涂层，以及交替涂覆的第一补偿层和第二补偿层的底层涂层。
本发明还提供了一种隔热保温涂层中底层涂层的涂料，其组分与前面所述的底层涂层的涂料组分相同。
本发明还提供了一种所述底层涂层的涂料的制备方法，包括步骤：
a、将成膜剂破碎后，与固化剂、纳米材料、粉末状填料、流平剂、颜料或染料及其它助剂进行混合；
b、将混合后的原料用挤出机混炼后，出料、冷却至室温、压片；
c、将压片后的原料送入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度170-190目，得到涂覆面层的涂料的粉末；
d、将空心微珠加入所述涂覆面层的涂料的粉末中，充分混合均匀，得到涂覆底层的涂料。
优选地，所述步骤a将成膜剂打碎，破碎转速为1440r/min，成膜剂破碎粒度为40-60目；在高速混合机内将各种原料组分进行混合，混合机搅拌转速为55-65r/min，混合时间为5-15分钟；所述步骤b挤出机送料段温度为70-120℃，出料段温度为110-140℃。所述步骤c中，粉碎粒度优选180-220目。
优选地，在将空心微珠加入所述涂覆面层的涂料的粉末中之前，进一步包括：将空心微珠加入到一定量的乙醇中，空心微珠与乙醇的体积比为1:2，充分搅拌，静置分层；取上层的微珠干燥待用。
本发明还提供了一种普通铝合金型材，其涂覆有前面所述的隔热保温涂层。
本发明还提供了一种普通铝合金门窗，其由上述的铝合金型材制造。
本发明也提供了一种断桥铝合金型材，其也涂覆有前面所述的隔热保温涂层。
本发明还提供了一种断桥铝合金门窗，其由上述的断桥铝合金型材制造。
将应用本发明的隔热保温涂层的铝合金窗与几种常用的建筑门窗的保温性能进行对比测试，测试结果详见表1：
由表1可见，应用本发明的普通铝合金窗，隔热保温性能能够达到断桥铝合金窗相同的效果。也就是说，应用本发明不需要在两根铝材中间插入非金属材料，就能够使普通铝合金门窗具有良好的隔热保温效果。并且，在断桥铝合金型材上应用该涂料，可以进一步提高其隔热保温效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a-图1c为本发明实施例中三种隔热保温涂层截面示意图；
图2a为扫描电镜下，市售空心微珠的显示图；
图2b为扫描电镜下，经过预处理后的空心微珠的显示图；
图3a为扫描电镜下，现有技术含空心微珠涂料的显示图；
图3b为扫描电镜下，本发明含空心微珠的底层涂料显示图；
图4a为仅涂覆本发明底层涂料的铝合金表面微观图；
图4b为涂覆本发明底层涂料和面层涂料的铝合金表面微观图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前铝合金门窗通过采用中空玻璃、低反射玻璃、推广断桥隔热型材、提高密封胶条质量等方法，来降低门窗的传热系数。本发明是在普通铝合金型材表面涂层上想办法，通过涂覆双层结构的隔热保温的涂料，来降低门窗的传热系数。应用本发明的隔热保温涂层的普通铝合金窗的传热系数k值能降低到2.5-2.9W/m2.K，即要≤2.9W/m2.K(普通铝合金型材配5+12A+5的LOW-E中空玻璃)。这种铝合金窗，既有隔热保温效果，又不失传统的装饰作用，比断桥型材铝合金门窗强度高、安全性好和无环境污染等后顾之忧，可节约铝型材38％，单位成本下降20％，具有良好的性价比，为建筑节能门窗的推广开辟了一条新的广阔路径。
另外，应用本发明的隔热保温涂层的断桥铝合金窗的传热系数k值能降低到2.0-2.4W/m2.K。参照中国国家标准可见，应用本发明的隔热保温涂层的普通铝合金窗和断桥铝合金窗，其传热系数均能降低一个级别。
参见图1a，本发明的隔热保温涂层采用了双层涂层的结构，包括直接涂覆在基材上的底层涂层和涂覆在底层涂层上的面层涂层；其中，底层涂层的涂料组分包括：占底层涂料总重量的85％-94％的面层涂料，和占底层涂料总重量的6％-15％的空心微珠；面层涂层的涂料组分(重量份)包括：成膜剂90-100；固化剂1-10；纳米材料0.5-10；粉末状填料20-50；流平剂0.5-2；颜料或染料1-1.5；其它助剂0.5-4；所述的其它助剂包括：光稳定剂、消光剂、偶联剂、增塑剂、边缘覆盖剂、消泡剂、防结块剂中的一种或几种。
本发明中，为了进一步确保涂层中含有足够的空心微珠，在具体应用时，还可以在涂底层涂层时，在最底层涂层和面层涂层之间涂覆一层或多层补偿层，作为底层的一部分。
具体的，参见图1b，可以先将底层涂料直接涂覆在基材上，作为最底层涂层，然后再涂覆一层单层的、完好率为80％～100％的纯空心微珠层，作为第一补偿层，在第一补偿层上再喷涂一层底层涂料，作为第二补偿层，最后将面层涂层涂覆在所述第二补偿层上。形成了包含2层底层涂料、1层空心微珠层的底层和一层面层的涂层。
也可以先将底层涂料直接涂覆在基材上，作为最底层涂层。然后，多层交替涂覆第一补偿层和第二补偿层，其中，第一补偿层涂覆在所述最底层涂层和第二补偿层上，为单层的、完好率为80％～100％的纯空心微珠层；所述第二补偿层涂覆在第一补偿层上，所述第二补偿层与底层涂层的涂料组分相同。最后，将面层涂层涂覆在所述最外层的第二补偿层上。图1c示出了在基材上涂覆一层最底层涂层、两层第一补偿层、两层第二补偿层和一层面层涂层的情况；实际应用中，优选图1b或图1c的方式。
本发明的隔热保温涂层的面层的涂料中：
所述的成膜剂包括但不限于：环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂或醇酸树脂中的一种或几种。
所述的固化剂但不限于：双氰胺类、咪唑类、二酰肼类、多元羧酸类、β-羟烷基酰胺类或三缩水甘油基异氰尿酸酯固化剂中的一种或几种。
所述的粉末状填料包括但不限于硫酸钡、氧化锆、云母粉、轻质碳酸钙、陶瓷粉、硅藻土、珍珠岩、滑石粉中的一种或几种。
所述的纳米材料包括但不限于：纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米硫酸钡、纳米氧化钇、纳米氧化锆中的一种或几种。
所述的流平剂包括但不限于：聚丙烯酸酯、含硅丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、安息香、氢化蓖麻油、醋酸丁酸纤维素、环氧大豆油中的一种或几种。
所述的颜料或染料包括但不限于：氧化铁红、氧化铁蓝、氧化铁黄、酞菁蓝、酞菁绿、柠檬铬黄、深铬黄、铬黄、钼铬红、炭黑中的一种或几种。
本发明中所述底层的涂料中的空心微珠，和作为第一补偿层的空心微珠可以包括：空心陶瓷微珠或空心玻璃微珠；所述空心微珠的完好率为80％～100％。
这种空心微珠可以通过预处理来获得，具体方法为：将市售的空心微珠加入到一定量的乙醇中，空心微珠与乙醇的体积比为1:2，充分搅拌，静置分层，取上层的微珠干燥待用。如图2a所示，市售的空心微珠破损率很高，这样处理后的空心微珠如图2b所示，其完好率接近100％。
本发明的隔热保温涂层中，所述底层涂层的涂料组分优选包括：占底层的涂料总重量的90％-92％的面层的涂料，和占底层的涂料总重量的8％-10％的空心微珠。
本发明所述隔热保温涂层的底层涂层厚度平均为150-300微米；优选平均厚度为200-250微米；所述隔热保温涂层的面层涂层厚度平均为30-120微米；优选平均厚度为50-80微米。
本发明同时提供了上述隔热保温涂层的涂覆方法，包括步骤：A、将底层的涂料喷涂到型材上，进行第一次固化；B、固化后的型材置于室温下自然冷却，得到底层涂层；C、将底层涂层冷却后，将面层的涂料喷涂到型材上，再进行第二次固化；D、固化后的型材置于室温下自然冷却，得到面层涂层；所述第一次固化与第二次固化的条件相同，包括：固化温度160-200℃；固化时间10-25分钟。
本发明的涂覆方法中，可以在所述步骤A中最底层的涂料喷涂到型材上后，在第一次固化之前，进一步喷涂一层第一补偿层或交替喷涂第一补偿层和第二补偿层；所述第一补偿层为单层的、完好率为80％～100％的纯空心微珠层；所述第二补偿层喷涂在第一补偿层上，所述第二补偿层与底层涂层的涂料组分相同。
在本发明的涂覆方法中，所述第一补偿层和第二补偿层的厚度不特别限定，只要底层涂层的总厚度为150–300微米即可，优选底层涂层的总厚度为200–250微米。
本发明还提供了一种隔热保温涂层中底层涂层的涂料，其组分包括：占底层涂料总重量的85％-94％的面层涂料，和占底层涂料总重量的6％-15％的空心微珠；面层涂层的涂料组分(重量份)包括：成膜剂90-100；固化剂1-10；纳米材料0.5-10；粉末状填料20-50；流平剂0.5-2；颜料或染料1-1.5；其它助剂0.5-4；所述的其它助剂包括：光稳定剂、消光剂、偶联剂、增塑剂、边缘覆盖剂、消泡剂、防结块剂中的一种或几种。其各种组分的具体实例与前述相同，这里不再重复说明。
本发明同时提供了上述底层涂层的涂料的制备方法，包括步骤：a、将成膜剂破碎后，与固化剂、纳米材料、粉末状填料、流平剂、颜料或染料及其它助剂进行混合；b、将混合后的原料进行用挤出机混炼后，出料、冷却至室温、压片；c、将压片后的原料送入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度170-190目，得到涂覆面层的涂料的粉末；d、将空心微珠加入所述涂覆面层的涂料的粉末中，充分混合均匀，得到涂覆底层的涂料。
其中，所述步骤a将成膜剂打碎，破碎转速为1440r/min-1450r/min，目的是成膜剂破碎为粒度40-60目；在高速混合机内进行混合，混合机搅拌转速为55-65r/min，目的是将各种原料组分预混合均匀，混合时间为5-15分钟；步骤b挤出机送料段温度为70-120℃，出料段温度为110-140℃。步骤c中，粉碎粒度优选180-220目。
本发明所用的破碎机、混合机和挤出机都不用具体限定，本领域技术人员可以根据经验选择适合于本发明目的的任何破碎机、混合机和挤出机，例如，混合机可以为烟台凌宇的PHJ系列立式高速混合机、PHJ系列卧式高速混合机等；挤出机可以为烟台凌宇的SLJ双螺杆挤出机、三和泰的SHT-50挤出机械组等。
在本发明的实施例中，可以在将空心微珠加入所述涂覆面层的涂料的粉末中之前，进一步包括：将空心微珠加入到一定量的乙醇中，空心微珠与乙醇的体积比为1:2，充分搅拌，静置分层；取上层的微珠干燥待用。所述搅拌可以用适合于本发明的任何搅拌器进行，所述搅拌器例如盐城海联的折叶式搅拌机、斜叶桨式搅拌机等。
另外本发明还提供了涂覆有上述隔热保温涂层的铝合金型材，及采用所述的铝合金型材制造的铝合金门窗。
本发明具体实施时，可以按如下过程进行：
(一)制备涂料，包括：
1、制备面层涂层的涂料：将成膜剂破碎后，与固化剂、纳米材料、粉末状填料、流平剂、颜料或染料及其它助剂进行混合；b、将混合后的原料进行用挤出机混炼后，出料、冷却至室温、压片；c、将压片后的原料送进入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度180-200目，得到涂覆面层的涂料的粉末。
2、对空心微珠进行预处理：将市售的空心微珠加入到一定量的乙醇中，空心微珠与乙醇的体积比为1:2，充分搅拌，静置分层，取上层的微珠干燥待用。
3、将预处理后的空心微珠加入面层涂层的涂料中，得到底层涂层的涂料。
(二)将底层涂层的涂料和面层涂层的涂料喷涂到铝合金型材上，形成两层涂层结构：
具体实施时，可以采用静电粉末涂装工艺。喷粉前，先对铝合金型材进行预处理，包括脱脂、碱洗、出光、阳极氧化等工序。然后将型材放入喷粉柜中，用喷枪将前述方法制备的底层涂层的涂料喷涂到型材上，再放入有鼓风的恒温干燥箱内进行第一次固化。固化温度控制在160-200℃，时间10-25分钟，涂膜平均厚度在150－300微米之间，优化的平均厚度在200－250微米之间，最后置于室温下自然冷却，得到底层涂层。本发明中，第一次固化后冷却的时间可以不受限制，只要能够冷却到室温即可。
在底层的涂覆过程中，不同的涂覆工艺和工作条件可能导致涂层中空心微珠填料的含量达不到要求。这种情况下，可以在第一次固化前，在最底层涂层上喷涂一层纯空心微珠层，或者采用交替涂覆的办法，即交替喷涂纯空心微珠层和底层涂层的涂料，确保涂层中含有足够的空心微珠，以保证涂膜的隔热保温效果。
将底层涂层冷却后的型材放入喷粉柜中，用喷枪将面层涂层的涂料喷涂到型材上，再次放入有鼓风的恒温干燥箱内进行第二次固化。固化温度控制在160-200℃，时间10-25分钟，涂膜平均厚度在30－120微米之间，优化的平均厚度在50－80微米之间，最后放置于室温下自然冷却，得到面层涂层。本发明中，第二次固化后冷却的时间可以不受限制，只要能够冷却到室温即可。
(三)涂覆本发明隔热保温涂层的铝合金门窗的生产：
铝合金门窗的生产按常规工艺进行，其工艺流程如下：
切割——冲切——钻铣——装配——组装——包装入库。
具体实施例如下：
实施例1：涂覆本发明隔热保温涂层的普通(非断桥)铝合金型材/门窗
(一)制备涂料，包括：
1、按下列组分和重量份配制面层的涂料：环氧树脂100；固化剂4.70；流平剂1.52；纳米二氧化钛0.64；氧化锆5.12；云母粉12；铬黄5.22；氧化铁红3.48；炭黑0.70；其它助剂0.50。
本实施例中先将成膜剂环氧树脂破碎至40目，破碎转速为1440r/min，然后将其与其他组分加入高速混合机内进行混合，混合机的转速为60r/min。混合10分钟后，再进入双螺杆挤出机混炼。挤出机送料段温度为80℃，出料段温度为115℃。出料、冷却至室温、压片。再进入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度180目以上100％通过，得到本实施例用于面层涂覆的涂料粉末。
2、对空心陶瓷微珠进行预处理：将市售的空心陶瓷微珠按体积比1:2(空心陶瓷微珠：乙醇)加入乙醇中，充分搅拌，静置分层，取上层的微珠干燥待用。这个步骤可以在制备面层涂料前完成，也可以在制备面层涂层后完成。以下实施例相同。
3、将预处理后的空心陶瓷微珠加入面层的涂料中，得到底层涂层的涂料。
在扫描电镜下，本实施例的底层的涂料如图3b所示，其与现有技术含空心微珠的涂料，如图3a所示，空心微珠的完好率大大提高了。
将预处理后的空心陶瓷微珠按照总重量的8％的重量比加入前述的用于面层涂覆的涂料粉末(总重量的92％)中，充分混合均匀，得到本发明用于底层涂覆的涂料。
(二)将底层涂层的涂料和面层涂层的涂料喷涂到铝合金型材上，形成两层涂层结构的试验样板：
(1)试验样板的选材及表面处理
按GB/T1727，将铝板经除油、化学氧化后，进行铬化工艺处理。
(2)漆膜制备
将处理好的样板放在喷粉柜中，用喷枪将底层涂料喷涂到样板的表面，并将喷涂好的样板保持垂直，放入有鼓风的恒温干燥箱中进行第一次固化。固化温度控制在180℃，时间10分钟，涂膜厚度约为250微米。
样板冷却后，再将样板放回喷粉柜中，用喷枪将面层的涂料喷涂到样板的表面，在恒温干燥箱中进行第二次固化，固化温度控制在180℃，时间10分钟，涂膜厚度约为50微米。第二次固化后冷却待用。
试验中发现，仅涂覆底层涂料的铝合金型材外观比较粗糙，如图微观下涂层厚度分布不均，如图4a所示，这就导致隔热效果不理想。进一步试验发现，如果在铝合金门窗上先喷涂一层按照前述的配方和工艺制备的底层涂料，加热固化，形成底层，冷却后再喷涂一层不含空心微珠的面层涂料，并加热固化，可以形成平整的面层，如图4b所示，这样的双层结构可以显著提高涂层的隔热效果。
喷涂后铝合金型材的层结构如图1a所示。
(三)涂覆实施例的隔热保温涂层的铝合金门窗的生产：
铝合金门窗的生产按常规工艺进行，其工艺流程如下：
切割——冲切——钻铣——装配——组装——包装入库。
(四)性能测试：
按GB3186规定进行取样，测定试样的漆膜外观、硬度、附着力、弯曲试验、耐冲击性、耐盐雾性试验等性能。用上述方法制作的铝型材和LOW-E玻璃装配成的窗户，经检测门窗传热系数K值2.8W/m2.K。
实施例2：涂覆本发明隔热保温涂层(非断桥)的铝合金型材/门窗
(一)制备涂料，包括：
1、按下列组分和重量份配制面层的涂料：丙烯酸树脂100；固化剂4.50；流平剂3.96；安息香0.52；纳米硫酸钡3.68；云母粉13；其它助剂3.40。
本实施例中先将成膜剂丙烯酸酯树脂破碎至60目，破碎转速为1450r/min，然后将其与其他组分加入高速混合机内，混合机转速65r/min，混合15分钟后，再进入双螺杆挤出机混炼。挤出机送料段温度为110℃，出料段温度为125℃，出料、冷却至室温、压片。再进入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度180目以上100％通过，得到本实施例用于面层涂覆的涂料粉末。
2、对空心玻璃微珠进行预处理：将市售的空心玻璃微珠按体积比1:2(空心微珠：乙醇)加入乙醇中，充分搅拌，静置分层，取上层的微珠干燥待用。
3、将预处理后的空心玻璃微珠加入面层涂层的涂料中，得到底层涂层的涂料。
将预处理后的空心玻璃微珠按照总重量的8％的重量比加入前述的用于面层涂覆的涂料粉末(总重量的92％)中，充分混合均匀，得到本实施例用于底层涂覆的涂料。
(二)将底层涂层的涂料和面层涂层的涂料喷涂到铝合金型材上，形成两层涂层结构的试验样板：
(1)试验样板的选材及表面处理
按GB/T1727，将铝板经除油、化学氧化后，进行铬化工艺处理。
(2)漆膜制备
将处理好的样板放在喷粉柜中，用喷枪将底层涂料喷涂到样板的表面，并将喷涂好的样板保持垂直，放入有鼓风的恒温干燥箱中进行第一次固化。固化温度控制在180℃，时间10分钟，涂膜厚度约为250微米。
样板冷却后，再将样板放回喷粉柜中，用喷枪将面层涂料喷涂到样板的表面，在恒温干燥箱中进行第二次固化，固化温度控制在180℃，时间10分钟，涂膜厚度约为50微米。第二次固化后自然冷却待用。本实施例中，两次固化后均在室温下自然冷却，以下实施例相同。
喷涂后铝合金型材的层结构如图1a所示。
(三)涂覆实施例的隔热保温涂层的铝合金门窗的生产：
铝合金门窗的生产按常规工艺进行，其工艺流程如下：
切割——冲切——钻铣——装配——组装——包装入库。
(四)性能测试：
按GB3186规定进行取样，测定试样的漆膜外观、硬度、附着力、弯曲试验、耐冲击性、耐盐雾性试验等性能。用上述方法制作的铝型材和LOW-E玻璃装配成的窗户，经检测门窗传热系数K值2.7W/m2.K。
实施例3：涂覆本发明隔热保温涂层(非断桥)的铝合金型材/门窗
(一)制备涂料，包括：
1、按下列组分和重量份配制面层的涂料：环氧树脂100；固化剂4.70；流平剂1.52；纳米氧化锌3.12；纳米二氧化钛0.64；氧化锆5.12；云母粉12；铬黄5.22；氧化铁红3.48；炭黑0.70；其它助剂0.50。
本实施例中先将成膜剂环氧树脂破碎至40目，破碎转速为1440r/min，然后将其与其他组分加入高速混合机内进行混合，混合机转速为60r/min，混合10min后，再进入双螺杆挤出机混炼。挤出机送料段温度为85℃，出料段温度为115℃，出料、冷却至室温、压片。再进入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度180目以上100％通过，得到本实施例用于面层涂敷的涂料粉末。
2、对空心玻璃微珠进行预处理：将市售的空心微珠按体积比1:2(空心微珠：乙醇)加入乙醇中，充分搅拌，静置分层，取上层的微珠干燥待用。
3、将预处理后的空心玻璃微珠加入面层涂层的涂料中，得到底层涂层的涂料。
将预处理后的空心玻璃微珠按照总重量的10％的重量比加入前述的用于面层涂覆的涂料粉末(总重量的90％)中，充分混合均匀，得到本实施例用于底层涂覆的涂料。
(二)将底层涂层的涂料和面层涂层的涂料喷涂到铝合金型材上，形成两层涂层结构的试验样板：
(1)试验样板的选材及表面处理
按GB/T1727，将铝板经除油、化学氧化后，进行铬化工艺处理。
(2)漆膜制备
将处理好的样板放在喷粉柜中，用喷枪将底层得涂料喷涂到样板的表面，涂层厚度控制在约50微米左右，在该涂层上面再喷涂一层约30微米的纯空心玻璃微珠层(采用预处理后的空心玻璃微珠)，接着再喷涂一层约50微米左右的底层的涂料，交替喷涂得到一个3层底层涂料+2层空心玻璃微珠的多层结构的底层，将喷涂好的样板保持垂直，放入有鼓风的恒温干燥箱中进行第一次固化。固化温度控制在180℃，时间10分钟，涂膜厚度为约250微米。
样板冷却后，再将样板放回喷粉柜中，用喷枪将面层得涂料喷涂到样板的表面，在恒温干燥箱中进行第二次固化，固化温度控制在180℃，时间10分钟，涂膜厚度约为50微米。固化后冷却待用。
喷涂后铝合金型材的层结构如图1c所示。
(三)涂覆实施例的隔热保温涂层的铝合金门窗的生产：
铝合金门窗的生产按常规工艺进行，其工艺流程如下：
切割——冲切——钻铣——装配——组装——包装入库。
(四)性能测试：
按GB3186规定进行取样，测定试样的漆膜外观、硬度、附着力、弯曲试验、耐冲击性、耐盐雾性试验等性能。用上述方法制作的铝型材和LOW-E玻璃装配成的窗户，经检测门窗传热系数K值2.6W/m2.K。
实施例4：涂覆本发明隔热保温涂层的断桥铝合金型材/门窗
(一)制备涂料，包括：
1、按下列组分和重量份配制面层的涂料：环氧树脂100；固化剂4.70；流平剂1.52；纳米氧化锌3.12；纳米二氧化钛0.64；氧化锆5.12；云母粉12；铬黄5.22；氧化铁红3.48；炭黑0.70；其它助剂0.50。
本实施例中先将成膜剂环氧树脂破碎至40目，破碎转速为1440r/min，然后将其与其他组分加入高速混合机内进行混合，混合机转速为60r/min，混合10分钟后，再进入双螺杆挤出机混炼。挤出机送料段温度为70℃，出料段温度为110℃，出料、冷却至室温、压片。再进入粉碎筛选机组，破碎，分级过筛，粉碎粒度180目以上100％通过，得到本实施例用于面层涂覆的涂料粉末。
2、对空心玻璃微珠进行预处理：将市售的空心玻璃微珠按体积比1:2(空心微珠：乙醇)加入乙醇中，充分搅拌，静置分层，取上层的微珠干燥待用。
3、将预处理后的空心玻璃微珠加入面层涂层的涂料中，得到底层涂层的涂料。
将预处理后的空心玻璃微珠按照总重量的10％的重量比加入前述的用于面层涂覆的涂料粉末(总重量的90％)中，充分混合均匀，得到本实施例用于底层涂覆的涂料。
(二)将底层涂层的涂料和面层涂层的涂料喷涂到断桥铝合金型材上，形成两层涂层结构的试验样板：
(1)试验样板的选材及表面处理
按GB/T1727，将铝板经除油、化学氧化后，进行铬化工艺处理。
(2)漆膜制备
将处理好的样板放在喷粉柜中，用喷枪将底层涂料喷涂到样板的表面，涂层厚度控制约在100微米左右，在该涂层上面再喷涂一层约50微米的纯空心玻璃微珠(经过预处理后的空心玻璃微珠)层，接着再喷涂一层约100微米的底层涂料，交替喷涂得到一个2层底层涂料+1层空心玻璃微珠的多层结构底层，将喷涂好的样板保持垂直，放入有鼓风的恒温干燥箱中进行第一次固化。固化温度控制在180℃，时间10分钟，涂膜厚度约为250微米。
样板冷却后，再将样板放回喷粉柜中，用喷枪将面层涂料喷涂到样板的表面，在恒温干燥箱中进行第二次固化，固化温度控制在180℃，时间10分钟，涂膜厚度约为50微米。固化后冷却待用。
喷涂后铝合金型材的层结构如图1b所示。
(三)涂覆实施例的隔热保温涂层的断桥铝合金门窗的生产：
断桥铝合金门窗的生产按常规工艺进行，其工艺流程如下：
切割——冲切——钻铣——装配——组装——包装入库。
(四)性能测试：
按GB3186规定进行取样，测定试样的漆膜外观、硬度、附着力、弯曲试验、耐冲击性、耐盐雾性试验等性能。用上述方法制作的断桥铝型材和LOW-E玻璃装配成的窗户，经检测门窗传热系数K值2.0W/m2.K。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (19)
1.一种隔热保温涂层，其特征在于：包括直接涂覆在基材上的底层涂层和涂覆在底层涂层上的面层涂层；所述底层涂层包括最底层涂层、第一补偿层和第二补偿层；
所述最底层涂层由直接涂覆在基材上的底层涂料形成；
所述第一补偿层涂覆在所述最底层涂层上，所述第一补偿层为单层的、完好率为80％～100％的纯空心微珠层；
所述第二补偿层涂覆在所述第一补偿层上，所述第二补偿层与所述底层涂料的涂料组分相同；
所述面层涂层涂覆在所述第二补偿层上；
其中，所述面层涂层的面层涂料组分以重量份包括：成膜剂90-100；固化剂1-10；纳米材料0.5-10；粉末状填料20-50；流平剂0.5-2；颜料或染料1-1.5；其它助剂0.5-4；
所述底层涂料的组分包括：占底层涂料总重量的85％-94％的所述面层涂料，和占底层涂料总重量的6％-15％的空心微珠；
所述的其它助剂包括：光稳定剂、消光剂、偶联剂、增塑剂、边缘覆盖剂、消泡剂、防结块剂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的隔热保温涂层，其特征在于，所述面层涂料中：
所述成膜剂包括：环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂或醇酸树脂中的一种或几种；
所述的固化剂包括：双氰胺类、咪唑类、二酰肼类、多元羧酸类、β-羟烷基酰胺类或三缩水甘油基异氰尿酸酯固化剂中的一种或几种；
所述的粉末状填料包括硫酸钡、氧化锆、云母粉、轻质碳酸钙、陶瓷粉、硅藻土、珍珠岩、滑石粉中的一种或几种；
所述的纳米材料包括：纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米硫酸钡、纳米氧化钇、纳米氧化锆中的一种或几种；
所述的流平剂包括：聚丙烯酸酯、含硅丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、安息香、氢化蓖麻油、醋酸丁酸纤维素、环氧大豆油中的一种或几种；
所述的颜料或染料包括：氧化铁红、氧化铁蓝、氧化铁黄、酞菁蓝、酞菁绿、柠檬铬黄、深铬黄、铬黄、钼铬红、炭黑中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的隔热保温涂层，其特征在于：所述底层涂料中的空心微珠包括：空心陶瓷微珠或空心玻璃微珠；
所述空心微珠的完好率为80％～100％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的隔热保温涂层，其特征在于：所述底层涂料组分包括：占底层涂料总重量的90％-92％的面层涂料，和占底层涂料总重量的8％-10％的空心微珠。
5.根据权利要求1-3任一项所述的隔热保温涂层，其特征在于：所述隔热保温涂层的底层涂层厚度平均为150-300微米；所述隔热保温涂层的面层涂层厚度平均为30-120微米。
6.根据权利要求5所述的隔热保温涂层，其特征在于：所述隔热保温涂层的底层涂层厚度平均为200-250微米；所述隔热保温涂层的面层涂层厚度平均为50-80微米。
7.一种隔热保温涂层，其特征在于：包括直接涂覆在基材上的底层涂层和涂覆在底层涂层上的面层涂层；所述底层涂层包括最底层涂层，以及多层交替涂覆的第一补偿层和第二补偿层；
所述最底层涂层由直接涂覆在基材上的底层涂料形成；
所述第一补偿层涂覆在所述最底层涂层和第二补偿层上，所述第一补偿层为单层的、完好率为80％～100％的纯空心微珠层；
所述第二补偿层涂覆在第一补偿层上，所述第二补偿层与所述底层涂料的涂料组分相同；
所述面层涂层涂覆在所述最外层的第二补偿层上；
其中，所述面层涂层的面层涂料组分以重量份包括：成膜剂90-100；固化剂1-10；纳米材料0.5-10；粉末状填料20-50；流平剂0.5-2；颜料或染料1-1.5；其它助剂0.5-4；
所述底层涂料的组分包括：占底层涂料总重量的85％-94％的面层涂料，和占底层涂料总重量的6％-15％的空心微珠；
所述的其它助剂包括：光稳定剂、消光剂、偶联剂、增塑剂、边缘覆盖剂、消泡剂、防结块剂中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的隔热保温涂层，其特征在于：所述第一补偿层涂覆2层，第二补偿层涂覆2层。
9.根据权利要求7所述的隔热保温涂层，其特征在于，所述面层涂料中：
所述成膜剂包括：环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂或醇酸树脂中的一种或几种；
所述的固化剂包括：双氰胺类、咪唑类、二酰肼类、多元羧酸类、β-羟烷基酰胺类或三缩水甘油基异氰尿酸酯固化剂中的一种或几种；
所述的粉末状填料包括硫酸钡、氧化锆、云母粉、轻质碳酸钙、陶瓷粉、硅藻土、珍珠岩、滑石粉中的一种或几种；
所述的纳米材料包括：纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米硫酸钡、纳米氧化钇、纳米氧化锆中的一种或几种；
所述的流平剂包括：聚丙烯酸酯、含硅丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、安息香、氢化蓖麻油、醋酸丁酸纤维素、环氧大豆油中的一种或几种；
所述的颜料或染料包括：氧化铁红、氧化铁蓝、氧化铁黄、酞菁蓝、酞菁绿、柠檬铬黄、深铬黄、铬黄、钼铬红、炭黑中的一种或几种。
10.根据权利要求7所述的隔热保温涂层，其特征在于：所述底层涂料中的空心微珠包括：空心陶瓷微珠或空心玻璃微珠；
所述空心微珠的完好率为80％～100％。
11.根据权利要求7-10任一项所述的隔热保温涂层，其特征在于：所述底层涂料组分包括：占底层涂料总重量的90％-92％的面层涂料，和占底层涂料总重量的8％-10％的空心微珠。
12.根据权利要求7-10任一项所述的隔热保温涂层，其特征在于：所述隔热保温涂层的底层涂层厚度平均为150-300微米；所述隔热保温涂层的面层涂层厚度平均为30-120微米。
13.根据权利要求12所述的隔热保温涂层，其特征在于：所述隔热保温涂层的底层涂层厚度平均为200-250微米；所述隔热保温涂层的面层涂层厚度平均为50-80微米。
14.一种权利要求1-6中任一项权利要求所述隔热保温涂层的涂覆方法，包括步骤：
A、将底层涂料直接喷涂在基材上；在所述喷涂了底层涂料的基材上，再喷涂单层的、完好率为80％～100％的纯空心微珠；在所述喷涂了空心微珠的基材上，再喷涂一层底层涂料；将喷涂后的基材进行第一次固化；
B、固化后的基材冷却，得到底层涂层；
C、将底层涂层冷却后，将面层涂料喷涂到基材上，再进行第二次固化；
D、固化后的基材冷却，得到面层涂层；
所述步骤B中，固化后的基材冷却后，形成包括最底层涂层、一层第一补偿层及一层第二补偿层的底层涂层；
所述第一次固化与第二次固化的条件相同，包括：固化温度160-200℃；固化时间10-25分钟。
15.根据权利要求7-13中任一项权利要求所述隔热保温涂层的涂覆方法，其特征在于：包括步骤：
A、将底层涂料直接喷涂在基材上；在所述喷涂了底层涂料的基材上，多次交替喷涂单层的、完好率为80％～100％的纯空心微珠和底层涂料；将喷涂后的基材进行第一次固化；
B、固化后的基材冷却，得到底层涂层；
C、将底层涂层冷却后，将面层涂料喷涂到基材上，再进行第二次固化；
D、固化后的基材冷却，得到面层涂层；
所述步骤B中，固化后的基材冷却后，形成包括最底层涂层，以及交替涂覆的第一补偿层和第二补偿层的底层涂层；
所述第一次固化与第二次固化的条件相同，包括：固化温度160-200℃；固化时间10-25分钟。
16.一种普通铝合金型材，其特征在于：涂覆有权利要求1-13任一项所述的隔热保温涂层。
17.一种普通铝合金门窗，其特征在于：采用权利要求16所述的铝合金型材制造。
18.一种断桥铝合金型材，其特征在于：涂覆有权利要求1-13任一项所述的隔热保温涂层。
19.一种断桥铝合金门窗，其特征在于：采用权利要求18所述的铝合金型材制造。
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