铝合金型材方矩管品质无所畏惧

         11月10日，以“高质量·新技术·再创铝业新辉煌”为主题的2019广东铝加工技术（国际）研讨会在佛山南海完满落幕。大会开幕当天迎来了近千家企业超2500名铝加工领域的国内外专家学者、嘉宾代表到场，期间通过技术专题报告、技术工艺分享、技术分论坛等会议环节，总结经验，继往开来。共襄盛会思考行业创新未来当前，中国铝加工产业面临着全球贸易保护、环保压力加大、国内消费“天花板”即将形成等前所未有的严峻形势；而佛山南海，素有“中国铝材之都”的称号，也是中国民用铝型材的发源地，从南海走出去的铝型材，支撑和见证着一座座城市建筑拔地而起，载誉国内，影响全球。作为铝加工产业的年度盛事，2019广东铝加工技术（国际）研讨会的举办，立足于行业迫切需求，背靠着良好的产业创新基础，打造起一个国际性、创新性的铝加工技术交流平台。正如佛山市南海区委常委伍志强在大会开幕式上所表示，研讨会的召开，能让广大铝业专家学者齐聚一堂，把脉行业发展，推动技术创新，为铝型材行业的发展提供强大的智力支持，为产业转型升级提供强大动力，将深刻影响未来铝业发展格局，再创铝业发展新辉煌。站在亟需转型升级的新时代，每一位铝加工人，都在致力为 创新型城市的建设贡献己力，在推动 经济高质量发展的征程中一往无前。聚焦大会期间的展览专区，人山人海、气氛活跃，上百家企业携自身优势产品亮相，在尽显企业风采企业品牌知名度的同时，释放出强大的创新活力。国际铝业协会秘书长罗恩·耐普认为，中国铝业是全球的，它是创新和专注于性能的，是在行业内各个领域——上游、中游和下游产业中值得赖的全球合作伙伴。而这，正是中国铝加工所带来的产业魅力和品牌影响力，籍着研讨会的平台优势，国内外同行企业间将能更好地对接产业科技创新资源，开启一个更为广阔的市场空间，思考如何迈向更为美好的行业未来。共研技术激发创新制造活力对于如何实现中国铝加工产业新时代高质量发展，中国有色金属工业协会党委副书记、中国有色金属加工工业协会理事长范顺科在研讨会上提出了自身建议。其中，范顺科提到，要加强技术改造和装备升级，加强新应用开发，向深加工延伸，同时加快转型升级，实现从规模速度型向绿色制造和智能制造转变。而在实现的过程中，没有“捷径”，铝加工企业必须持续前进，积极寻求蜕变。2019广东铝加工技术（国际）研讨会现场打造多场技术研讨，包括：技术专题报告环节、工艺技术互动会、新产品发布专场，以及涵盖熔铸与合金，挤压与模具，表面处理，设备、环保、检测与辅料，管理、创新与门窗等领域的专题研讨会，一众与会专家、嘉宾和企业代表广泛关注，积极参与。这 ，精英荟萃，专家云集，就技术工艺创新、产品应用开拓、新型材料研发等方向进行了深入交流，共同探讨我国铝加工产业高质量发展路径。事实上，努力走出一条“创新驱动、内生增长”的发展道路，离不开铝加工企业的团结聚力。为充分发挥的资源整合优势，创造企业间相互交流、增进了解、开展合作的良好机会，助力铝加工行业的创新、绿色、智能发展，大会还举办了盛大的企业参观活动。参观团队走进广东兴发铝业有限公司、佛山市银正铝业有限公司、佛山市普拉迪数控科技有限公司、佛山市美图机械制造有限公司、佛山市海化表面处理科技有限公司、佛山市澳科自动化工程有限公司以及意利克节能科技（广东）有限公司，在参观学习、经验共享中了解技术差异，明晰自身优势和不足。2019年已接近尾声，思考产业的整体发展尤有必要。纵观本次研讨会，与会人士一致认为，“创新”和“质量”，是通向高质量发展的关键动能。相通过传承初心、奋发进取、精诚团结，铝加工人能破浪前行，迎接产业发展的更多“高光时刻”。

      铝型材具有密度小、质量轻、加工性和可塑性强的特点，广泛应用在建筑家居领域。在建筑金属型材中，铝型材占比在80%以上，早在2010年我国建筑铝型材年产量就超过了500万t，是世界建筑铝型材 生产大国。铝型材在大气中能自然氧化生成一层致密的Al2O3氧化膜，但是通常情况下这层氧化膜的厚度很薄，很容易受损失去保护作用。此外，未经表面处理的铝型材外观单一，容易审美疲劳。铝型材的表面处理有两大作用，一是防止腐蚀的发生，有效延长使用寿命；二是可以掩盖铝型材在加工过程中导致的少量表面瑕疵，并带来各种丰富多彩的表面效果，装饰性大大提高。本文从涂层性能和应用性能两个方面对建筑铝型材3种不同的表面处理方式进行了对比，并且结合粉末涂装的特点，总结分析了作为粉末涂料重要发展方向的耐候性以及低温固化的研究进展情况。指出粉末涂料的耐候性能还需要进一步提高以扩大应用，同时在烘烤固化环节的能耗需要进一步降低。?1粉末喷涂在建筑铝型材表面处理中的优势，目前铝型材的表面处理主要包括阳极氧化、电泳涂装和粉末喷涂3种。通常完整的阳极氧化工艺流程需要经过机械预处理、化学前处理、阳极氧化、着色和封闭5道工序。电泳涂装工艺与阳极氧化工艺大体一致，区别在于电泳涂装在阳极氧化着色工序之后用电泳涂装工序取代了封闭工序。所以经过电泳涂装的铝型材表面其实是阳极氧化膜和电泳涂层的复合膜，又称阳极氧化复合膜。粉末喷涂也需要化学前处理，之后进行静电喷涂粉末涂料。铝型材的3种表面处理得到的涂膜性能上各有特点。阳极氧化在早期是我国建筑铝型材表面处理的*主要方式，阳极氧化膜具有高的耐磨性、良好的绝热绝缘性能和抗蚀性能，现在仍是铝型材表面处理的主要方式之一。电泳涂装成熟于日本，日本是个海洋气候 ，四面环海，海盐粒或者混有海沙的灰泥引起的铝型材腐蚀问题比较突出，阳极氧化处理工艺难以实现这种高腐蚀环境下的有效保护。电泳涂装具有优异的耐候性和抗腐蚀性，同时外观亮丽，易于清扫，因此得到了迅速发展。美国佛罗里达暴晒试验数据显示，电泳涂装得到的阳极氧化复合膜（5a的保光率）与氟碳涂层相当，色差还小于氟碳涂层。然而电泳涂装也存在漆膜易划伤的缺陷，此外作为基层的阳极氧化膜韧性差，在机械应力或热应力下容易发生开裂，有报道显示冷封孔的阳极氧化膜只能承受66℃烘烤，在82℃下烘烤只有一半的试样合格。20世纪90年代初，粉末喷涂开始在我国铝型材的表面处理中规模化应用，近10a来发展迅速。粉末喷涂的性能优势并不明显。如在外观平整度和涂膜均匀性上不如阳极氧化和电泳涂装、耐候性能介于阳极氧化和电泳涂装之间，但耐磨性、耐酸性和柔韧性明显优于阳极氧化和电泳涂装。建筑铝型材作为一种半 性结构，耐久性至关重要，因而抵抗机械作用与抗老化保持涂膜的完整性和功能性尤为重要。通常使用的电泳漆是丙烯酸涂料，具有非常优异的耐候性，GB 5237―2008加速耐候性*低级别也要求1000h氙灯老化保光率＞80%，*高级别甚至要求4000h氙灯老化保光率＞80%；建筑铝型材通用型粉末涂料主体结构是聚酯树脂，其耐候性比丙烯酸略差，GB 5237―2008加速耐候性*高级别也仅要求1000h氙灯老化保光率＞90%。这表明电泳涂装耐候性平均值明显高于粉末喷涂，建筑铝型材的粉末涂装耐候性已经落后于实际需求。在应用上粉末喷涂优势较大。粉末喷涂可以实现多达几千种色彩和各式各样的纹理装饰效果，这是阳极氧化和电泳涂装所难以达到的。另外，粉末喷涂环保优势明显。阳极氧化和电泳涂装工艺中，水和电的消耗是相当大的，在氧化工序中，整流机的输出电流可达到8~11kA，电压在15~17.5V（硫酸直流阳极氧化工艺氧化电压一般为12~18V），吨电耗可达1000度左右。此外，阳极氧化、着色和封闭工序需使用大量的酸、碱和镍盐等，废水和废气后处理压力大。粉末喷涂前处理工序比阳极氧化前处理工序简便，主要为脱脂与铬化，无需阳极氧化和电泳工序，能耗较低。粉末涂料不含溶剂，VOC排放几乎为0，环保压力小。铝型材粉末涂装相比阳极氧化和电泳涂装耗电量要少很多。但是目前主流粉末涂料的固化温度高达180~200℃，其能源消耗仍然不可忽视，降低粉末涂料固化条件是长期发展的趋势。2建筑铝型材粉末涂料研究进展，近几年来， 和社会对环保的要求越来越高，政策导向逐渐限制和减少高能耗高污染的生产工艺使用的趋势十分明显，粉末涂装迎来了发展的良机。然而，要扩大粉末涂装在建筑铝型材表面处理中的应用，粉末涂装在保持自身应用优势的基础上，提高耐候性弥补性能上的不足同时降低粉末涂料固化温度减少能耗是必经的过程。2.1粉末涂料的耐候性改进，国内外对粉末涂料耐候性有较多研究。在粉末涂料用聚酯树脂合成中，适当加大间苯二甲酸的比例减少对苯二甲酸的用量，以及尽量使用新戊二醇、减少使用或不用乙二醇以保证耐候性，已经得到了行业内的广泛认同。然而常规的间苯二甲酸替代法存在机械性能变差的问题，目前国内商品化的超耐候聚酯树脂绝大部分采用全间苯二甲酸方案。而这一类型的超耐候聚酯树脂制备得到的粉末涂层，通常其反冲只能达到20cm，机械性能差是这些超耐候树脂面临的共同问题。在各种类型的粉末涂料中，氟碳粉末涂料的耐候性能*佳，可达到超耐候的要求。巩永忠等对氟碳粉末涂料及其关键原材料氟碳树脂进行了长期研究。目前PEVE氟碳粉末的加工性能已经大大改善，使用与常规粉末涂料相同的设备和工艺制备得到的FEVE氟碳粉末涂料通过了QUALICOAT―2009Ⅲ和AAMA2605―2005认证。固化温度也降低到了180~200℃，机械性能和附着力都不存在应用问题。然而FEVE氟碳树脂加工工艺复杂，价格昂贵限制了其的应用。为降低成本，国内粉末涂料厂家在常规粉末涂料中引入部分氟碳树脂，通过拼用或层分离的技术制得耐候性优异的粉末涂料，在降低成本的同时提高了氟碳树脂的润湿性能和机械性能。魏育福等在TGIC固化粉末涂料中引入6%~17%的FEVE氟碳树脂，制备得到的粉末涂料仍具有非常优异的耐候性，其1000h氙灯老化保光率在90%以上。张云伟通过环氧粉末涂料与氟碳粉末涂料干混，通过环氧树脂与氟碳树脂表面能差异实现1次涂装之后的分层，实现了重防腐和超耐候，制备的涂层2000h氙灯加速老化后保光率仍有90%以上。庆福等将TGIC固化聚酯树脂与异氰酸酯固化氟碳树脂拼用制得复合型超耐候粉末涂料。研究表明当聚酯树脂与氟碳树脂的质量比为1∶1时其QUV-B 1000h人工加速老化保光率还有60%以上，可很好地实现耐候性和成本的均衡，而同等试验条件下聚酯树脂粉末涂料的保光率只有19.1%。通过引入新的耐候性单体，改善聚酯树脂主体结构的耐候性也是可行的方案。Chang等发现，使用不含苯环的单体1,2-环己烷二甲酸或1,3-环己烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸和2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁烷二醇为主体合成的聚酯树脂，与羟烷基酰胺在约177℃/20min下固化制得的涂膜具有非常优异的耐候性。其50%保光率的QUV-B老化时间均在1500h以上；二元酸采用1,2-环己烷二甲酸的50%保光率的QUV-B老化时间甚至达到了5000h，而常规聚酯树脂制备的涂膜50%保光率的QUV-B老化时间在300h以下。杨小青等也发现使用不含苯环单体制备得到的聚酯树脂具有优异的耐候性。郑荣辉等在聚酯树脂合成过程中引入含氟单体1H,1H,10H,10H-全氟-1,10-癸二醇、四氟间苯二甲酸、六氟戊二酸，将制备得到的含氟聚酯树脂与β-羟烷基酰胺固化可制得耐候型优异的涂层。然而这些耐候性单体价格远高于常规单体，上述无苯环单体制备得到的涂层还存在Tg较低的缺陷。除了改进成膜物耐候性之外，使用改性填料和助剂来提高粉末涂料的耐候性也有见报道。郭刚和施奇武分别发现，将经过表面改性的金红石(R)型纳米TiO2作为紫外光吸收剂加入粉末涂料中，2%的添加量就可以大幅改善涂层的耐候性。涂清华等研究表明，粉末涂料在高温高湿的环境中涂膜表面易出现发白斑块，这些发白斑块是由于涂层吸水导致的，通过使用10%~40%的经过表面处理的BaSO4和Al2O3疏水填料，白斑基本消失，通过提高疏水性来提高涂层的耐候性。2.2低温固化粉末涂料的研究，目前行业内将固化条件＜160℃的粉末涂料称为低温固化粉末涂料。要实现低温固化需要成膜物具有高的反应活性和低的熔融黏度。同时为保证涂膜必要的机械性能和粉末贮存稳定性，成膜物固化前的相对分子质量不能太低。不同类型粉末涂料里面，能够满足建筑铝型材耐候要求的有TGIC固化体系、羟烷基酰胺固化体系、封闭异氰酸酯固化体系以及丙烯酸粉末涂料等。其中封闭异氰酸酯固化体系由于常用己内酰胺封闭固化剂的解封闭温度高达160℃，难以满足低温固化的要求。丙烯酸树脂具有高活性和优异的耐候性能，在低温固化方面应用较多。L·莫恩斯制备了一种可在150℃以下固化得到优良涂膜性能的粉末涂料。该粉末涂料由无定形端羧基聚酯树脂A、无定形或半结晶形端羧基端羟基双官能团聚酯树脂B1和/或结晶性多元酸B2、缩水甘油基丙烯酸共聚物C、可与羧基反应的其他化合物D组成。该粉末涂料在140℃/15min固化后得到的涂膜机械性能与常温固化粉末涂料相当，QUVA人工加速老化50%保光率时间在2200~2500h，具有优异的耐候性。Bin Wu公开了一种半结晶聚酯树脂及其制备方法，以半结晶树脂与常规无定形树脂和缩水甘油基丙烯酸树脂共挤，制备得到的粉末涂料可在130℃/25min条件下充分固化,具有很好的机械性能和外观流平。李光等通过选用高环氧当量丙烯酸树脂、低环氧当量丙烯酸树脂、十二烷二酸以及其他助剂制备了低温固化丙烯酸粉末涂料。在150℃条件下烘烤20min实现充分固化，涂膜经过QUV-A 1400h人工加速老化后保光率在90%以上，并应用在铝轮毂罩光漆上。张剑等通过聚酯树脂和丙烯酸树脂共混，在聚酯树脂低温固化剂的作用下，制备了户外MDF用粉末涂料，可实现中波红外脉冲辐射加热下130~150℃快速固化。目前耐候性粉末涂料用量*大的TGIC固化体系和羟烷基酰胺固化体系，在低温固化方面，羟烷基酰胺体系更有优势。由于TGIC的加入对粉末涂料Tg影响非常大，TGIC固化树脂需要较高的Tg，通常要求在60℃以上，TGIC反应活性高，通常都需要添加固化促进剂才能保证在200℃/10min充分固化。而通过固化促进剂能够实现的*低固化温度也都在160℃以上，因此开发TGIC低温固化聚酯难度非常大。郑荣辉等通过增加支化度高的三元醇的种类和用量，同时在多元酸组分中增加间苯二甲酸的用量并引入马来酸酐和己二酸，以高活性的均苯四甲酸二酐封端，制备了可实现TGIC体系在140~160℃固化的聚酯树脂。不过聚酯树脂的Tg只有53~57℃。常用羟烷基酰胺T-105具有4个官能度，用量少，对粉末涂料Tg的影响比TGIC小得多，反应活性高，通常180℃/10 min就可完全固化。马洪英通过配方优化，优选三羟甲基丙烷、新戊二醇、2-乙基,2-丁基-1,3丙二醇组合，调整配方中对苯二甲酸、间苯二甲酸和己二酸的比例，并以偏苯三酸酐作为封端剂量，合成了酸值50mgKOH/g左右，Tg为57℃的聚酯树脂。该聚酯树脂以羟烷基酰胺作为固化剂，可实现120℃/40min、130℃/30min、140℃/20min和150℃/15min条件下的完全固化。在上述固化条件下，涂膜均实现了50cm的正反冲，并且QUV-B 240h老化保光率均在80%以上。邓慕强等通过引入脂肪族1,6-己二醇和脂环族多元醇1,4-环己烷二甲醇以及甲基丙烯酸，制备了可实现130~140℃固化的羟烷基酰胺固化聚酯树脂，Tg在55℃以上。马志平等引入氢化二聚脂肪酸实现了聚酯树脂柔韧性和Tg的平衡，采用后加入1,4-环己烷二甲醇的方式降低了聚酯树脂的黏度，制备得到的羟烷基酰胺固化树脂酸值为50~55mgKOH/g，可实现140℃条件下的充分固化。张剑等选用酸值在42~56mgKOH/g的高酸值超耐候聚酯树脂，以羟烷基酰胺为固化剂，在固化促进剂的作用下，在玻璃钢表面涂装实现了150~160℃的快速固化，制备得到的涂膜耐候型优异，附着力良好。3结语：我国建筑铝型材的3种涂装工艺在性能上各有特点，在应用性能上，粉末涂装在选择多样化和个性化方面具有较大的优势。但是我国粉末涂料在提高耐候性和降低固化温度减少能耗方面，尚未取得突破性进展。目前氟碳粉末涂料价格昂贵、应用受限，成本可接受的耐候改进方案又存在其他性能上的不足；低温固化粉末涂料商品化产品极少，上游原材料供应和下游应用市场都有许多困难需要解决。随着我国人民群众对环保问题关注的不断提高，政策导向有利于粉末涂装扩大应用比例，但是仍需要行业内加强技术研发解决面临的各种问题。