[发明专利]一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法

说明书

本申请涉及铝单板领域，具体公开了一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法，耐刮擦型自清洁铝单板包括铝板基板层和耐磨包覆层，所述耐磨包覆层由包括下列重量份物质组成：50～60份纳米二氧化钛溶胶、3～5份表面改性石墨晶须、15～20份耐磨填料；所述耐磨填料包括2000目的SiO₂/TiO₂复合气凝胶颗粒；其制备方法包括：S1、铝板基板层表面处理、S2、耐磨包覆凝胶制备和S3、耐刮擦型自清洁铝单板制备；本申请的耐刮擦型自清洁铝单板可用于建筑幕墙等场景，其具有优异的自清洁性能和耐刮擦性能，有效提高了铝单板材料在实际环境下的应用范围。

技术领域

本申请涉及铝单板领域，更具体地说，它涉及一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法。

背景技术

氟碳铝单板是一种以铝合金面板为基础，表面包覆有氟碳涂层的新型建筑材料，具有质量轻、强度高、耐候性和耐蚀性好等优点而倍受青睐。但是由于氟碳铝单板进行长期使用后，大量污渍会粘附在其表面难以去除，因此需要定期进行清理，这使得人们开始将注意力偏向开发拥有自洁能力的氟碳铝单板。目前制备自清洁氟碳铝单板的方案中，主要是采用新型光催化剂或者传统的添加剂制备氟碳涂料，然后改性的氟碳涂料镀在铝塑板上形成涂膜；或者是先制备薄膜再经过高温退火处理，获得具有优异的抗褪色性、抗大气污染侵蚀性等能力。

相关技术中授权公告号为CN102433978B的中国专利，公开了一种新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板及其低温制备方法和应用。该氟碳铝单板的表面涂有一层具有自清洁功能的纳米二氧化钛薄膜或纳米二氧化钛与二氧化硅复合薄膜；薄膜在氟碳铝单板的表面分布均匀，厚度为1-3μm；纳米二氧化钛薄膜经紫外光照射后，具有超亲水性和光催化特性，可达到自清洁的效果。本发明所涉及的新型纳米二氧化钛自清洁氟碳铝单板的优点是：（1）二氧化钛薄膜厚度均匀，纳米二氧化钛晶粒分布均匀，具有超亲水性，具有良好的自清洁功能；（2）具有光催化特性，可降解表面残留的有机污染物，可进一步提高自清洁效果；（3）保留了氟碳铝单板原有高耐候、耐化学腐蚀等性能。

针对上述中的相关技术，发明人认为，通过在氟碳涂料中加入TiO₂/SiO₂的复合材料，虽然能大大提高氟碳铝单板的自清洁能力而分解表面有机污染物，但是涂层由于采用的低温干燥的方案进行制备，其表面涂膜强度不佳，在实际使用过程中，由于涂膜耐刮擦性能不佳，所以易受外力损害而出现破损和剥落，导致涂膜寿命降低。

发明内容

为了改善现有氟碳涂料耐刮擦性能不佳的缺陷，本申请提供一种耐刮擦型自清洁铝单板及其制备方法，采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种耐刮擦型自清洁铝单板，所述耐刮擦型自清洁铝单板包括：铝板基板层和耐磨包覆层，所述耐磨包覆层由包括下列重量份物质组成：50～60份纳米二氧化钛溶胶、3～5份表面改性石墨晶须、15～20份耐磨填料；所述耐磨填料包括2000目的SiO₂/TiO₂复合气凝胶颗粒。

通过采用上述技术方案，由于本申请通过在纳米二氧化钛溶胶中添加SiO₂/TiO₂复合气凝胶颗粒进行填充改性，由于本申请制备的气凝胶颗粒采用的复合溶胶体系具有更加优异的比表面积和结构性能，通过将其负载至溶胶体系内部后，能形成良好的分散体系，同时溶胶固化后形成的涂膜层具一定的粘弹性，涂膜层可以出现变形从而抵消一部分冲击力，在通过负载颗粒提高了其表面的粗糙度，进一步改善了氟碳铝单板表面的耐刮擦性能；

另一方面，本申请还采用了表面改性石墨晶须进行添加改性，通过表面改性石墨晶须与气凝胶颗粒相互缠结形成网络结构，有利于粗糙度的构建，同时石墨晶须能作为涂膜内的增强骨架，晶须的高度取向结构使涂膜具有高强度性能，能有效增强涂膜抗开裂性能，从而进一步提高了石墨晶须的耐刮擦性能和力学强度。