一种高强度易脱模铝合金模板的制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种高强度易脱模铝合金模板的制备方法。


背景技术：

2.建筑模板由面板和支撑系统组成，面板是使混凝土成形的部分；支撑系统是稳固面板位置和承受上部荷载的结构部分。传统的三大原材模板现已经满足不了当前的建筑行业日益增长的质量要求。现在在传统的三大原材模板的发展基础上，铝合金模板支撑体系应运而生。其自重轻、刚度大，并能很好地控制混凝土结构面的外观及工程进度。然而，现有的铝合金模板也存在钢模板存在的问题，一个是与混凝土相结合的部分易被混凝土腐蚀、生锈，另一个问题是在混凝土浇注过程中易与混凝土粘合在一起，脱模困难，影响铝合金模板的循环使用。
3.为此，本申请人研发并获得授权的专利(授权公告号为cn 109652835 b)公开了一种易脱模铝合金模板及其制备方法，其中铝合金模板包括铝合金基体以及附着在所述铝合金基体表面的脱模层，脱模层的制备包括以下重量份的原料：聚乙烯醇1
‑
5份、硬脂酸4
‑
6份、硬脂酸酰胺3
‑
5份、魔芋葡甘聚糖4
‑
8份、魔芋粉15
‑
20份、海藻酸钠15
‑
20份、硼砂1
‑
3份、改性贝壳粉5
‑
7份、改性二氧化硅5
‑
10份、硫酸铝2
‑
4份、甲基硅酸钠2
‑
6份、十二烷基磺酸钠1
‑
3份、有机硅消泡剂0.3
‑
0.7份。
4.上述方案通过在铝合金基体的表面直接形成脱模层，更容易脱模，循环使用次数更多，在一定程度上提高了混凝土脱模质量，提高了铝合金模板的脱模效率。但是还存在以下问题：在铝模板的施工过程中，工人不规范的安装、拆卸以及搬运过程中，铝模板会有意无意的与钢筋、混凝土碰撞摩擦，因为铝合金表面形成脱模剂涂层的硬度不够，这样将导致脱模剂的涂层表面损伤，若铝模板上损伤面积较大，也会影响铝模板的正常脱模。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的是提供一种高强度易脱模铝合金模板的制备方法，能够在铝合金模板的表面形成一层高强度的脱模层，从而减少铝合金模板在使用或转运过程中对脱模层的损伤。
6.本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
7.一种高强度易脱模铝合金模板的制备方法，所述铝合金模板包括铝合金基体以及附着在铝合金基体表面的脱模层，所述铝合金模板制备方法包括以下步骤，
8.s1、改性二氧化硅的制备：取十二烷基三乙氧基硅烷加入到2％的乙醇溶液中水解10min，加入多孔玫瑰花状分级结构的二氧化硅颗粒，微波分散后,在40℃水浴加热条件下回流反应4
‑
6h，反应完成后离心，得到固体反应物用无水乙醇冲洗3次，再用去离子水洗涤至ph＝7，真空干燥12h后，得到改性二氧化硅；
9.s2、改性二氧化硅包覆碳纳米管的制备：按质量份数，取2
‑
3份的碳纳米管、3
‑
4份
sp
‑
80、5
‑
6份的无水乙醇和10
‑
20份的去离子水混匀，得到碳纳米管混合液；取10
‑
15份的改性二氧化硅和15
‑
20份的无水乙醇混匀后，滴加至碳纳米管混合液中，搅拌状态下充分反应，在搅拌时施加陡脉冲电场处理，并在微波振荡下分离纯化1
‑
2h，得到改性二氧化硅包覆碳纳米管；
10.s3、高强度脱模剂制备：取聚乙烯醇1
‑
5份、硬脂酸4
‑
6份、硬脂酸酰胺3
‑
5份、魔芋葡甘聚糖4
‑
8份、魔芋粉15
‑
20份、海藻酸钠15
‑
20份、改性二氧化硅包覆碳纳米管15
‑
20份、硫酸铝2
‑
4份、甲基硅酸钠2
‑
6份、十二烷基磺酸钠1
‑
3份、有机硅消泡剂0.3
‑
0.7份在50
‑
60℃的温度、2000
‑
3000r/min转速下搅拌20
‑
30min，得到脱模料浆；
11.s4、铝合金基体预处理：将铝合金基体进行打磨、抛光后，于ph＝9的氢氧化钠溶液中浸泡5
‑
10min，浸泡完成后先后分别用乙醇和蒸馏水超声清洗15
‑
20min，然后用洁净干燥的压缩空气吹干后，置于微弧氧化电解液中，进行微弧氧化处理20
‑
25min后，在铝合金基体的表面原位生长一层致密的氧化层；
12.s5、覆膜：将经过预处理的铝合金基体材料进行二次抛光，至表面粗糙度小于0.3，然后将脱模料浆均匀的喷涂到铝合金基体的表面，在70
‑
90℃的条件下干燥、固化后形成脱模层，即得到高强度易脱模铝合金模板。
13.进一步，按质量份数，所述十二烷基三乙氧基硅烷为10
‑
15份，多孔玫瑰花状分级结构的二氧化硅颗粒为20
‑
30份。
14.进一步，所述多孔玫瑰花状分级结构的二氧化硅颗粒的制备方法：取50份的硅酸四乙酯溶解于乙醇溶液中，于80r/min的速度下搅拌20min，加入0.1mol/l的氢氧化钾溶液调节ph至6.0，再加入30份的聚酰亚胺颗粒，超声分散，将反应液置入高压釜于220℃的条件保温反应24h，反应完成后进行过滤、洗涤，得到固体产物进行干燥后置于煅烧炉中，于600℃条件下，煅烧4h，得到呈多孔玫瑰花状分级结构的二氧化硅颗粒。
15.进一步，所述步骤s5中微弧氧化处理的工艺条件为：以铝合金基体为阳极，不锈钢槽体作为阴极，阳极电流密度为18a/dm2，阴/阳极电流密度比为0.8，电解液温度为55℃。在该微弧氧化条件下，生产的氧化层硬度更高，结构更紧密，且表面更光滑，无明显孔洞生成。
16.进一步，所述电解液中含有2.0g/l氢氧化钠、5g/l磷酸钠、3g/l硅酸钠、3ml/l双氧水。
17.进一步，所述步骤s3中，聚乙烯醇3份、硬脂酸5份、硬脂酸酰胺4份、魔芋葡甘聚糖6份、魔芋粉17份、海藻酸钠17份、改性二氧化硅包覆碳纳米管17份、硫酸铝3份、甲基硅酸钠4份、十二烷基磺酸钠2份、有机硅消泡剂0.5份。
18.进一步，所述步骤s2中施加的陡脉冲，高压陡脉冲的峰值为220v，脉宽为6
‑
10μs，重复频率为600
‑
800hz，脉冲陡度为100
‑
120ns。
19.本发明的有益效果：
20.1、本发明在铝合金模板基体上直接形成高强度脱模层，通过聚乙烯醇、硬脂酸、硬脂酸酰胺、魔芋葡甘聚糖、魔芋粉、海藻酸钠作为成膜的主要物质，并加入了改性二氧化硅包覆碳纳米管，可以能够进一步增强成膜的强度，并且改性二氧化硅包覆碳纳米管具有较好的疏水性能，能够在一定程度上增加脱模层的疏水性能，使得脱模更容易，相对于传统的铝合金模板在使用前再涂覆脱模剂相比，脱模层和铝合金基体结合更紧密，在使用的过程中更稳定，循环使用次数更多。
21.2、本发明在制备改性二氧化硅包覆碳纳米管时，施加陡脉冲电场，并微波振荡1
‑
2小时，这样的条件下，碳纳米管可以部分包覆在改性二氧化硅的微孔中，如此，不仅使得膜层具有了很好的疏水性，还使得膜层具有了碳纳米管的高强度性能，使得膜层在遇到与钢筋、混凝土碰撞摩擦情况时不易损伤，使得铝合金模板的循环使用次数更多。
22.3、本发明舍弃了硼砂的使用，可以减少生产过程中对环境的污染。
具体实施方式
23.以下将结合实施例对本发明进行详细说明：
24.实施例1、
25.一种高强度易脱模铝合金模板的制备方法，所述铝合金模板包括铝合金基体以及附着在铝合金基体表面的脱模层，所述铝合金模板制备方法包括以下步骤，
26.s1、取50kg硅酸四乙酯溶解于乙醇溶液中，于80r/min的速度下搅拌20min，加入0.1mol/l的氢氧化钾溶液调节ph至6.0，再加入30kg聚酰亚胺颗粒，超声分散，将反应液置入高压釜于220℃的条件保温反应24h，反应完成后进行过滤、洗涤，得到固体产物进行干燥后置于煅烧炉中，于600℃条件下，煅烧4h，得到呈多孔玫瑰花状分级结构的二氧化硅颗粒；
27.s2、取10kg十二烷基三乙氧基硅烷加入到2％的乙醇溶液中水解10min，加入20kg的多孔玫瑰花状分级结构的二氧化硅颗粒，微波分散后,在40℃水浴加热条件下回流反应4h，反应完成后离心，得到固体反应物用无水乙醇冲洗3次，再用去离子水洗涤至ph＝7，真空干燥12h后，得到改性二氧化硅；
28.s3、取2kg的碳纳米管、3kg的sp
‑
80、5kg的无水乙醇和10kg的去离子水混匀，得到碳纳米管混合液；取10kg的改性二氧化硅和15kg的无水乙醇混匀后，滴加至碳纳米管混合液中，搅拌状态下充分反应，在搅拌时施加陡脉冲电场处理，施加的陡脉冲具体高压陡脉冲的峰值为220v，脉宽为6μs，重复频率为600hz，脉冲陡度为100ns，并在微波振荡下分离纯化1h，得到改性二氧化硅包覆碳纳米管；
29.s4、取聚乙烯醇1kg、硬脂酸4kg、硬脂酸酰胺3kg、魔芋葡甘聚糖4kg、魔芋粉15kg、海藻酸钠15kg、改性二氧化硅包覆碳纳米管15kg、硫酸铝2kg、甲基硅酸钠2kg、十二烷基磺酸钠1kg、有机硅消泡剂0.3kg在50℃的温度、2000r/min转速下搅拌20min，得到脱模料浆；
30.s5、将铝合金基体进行打磨、抛光后，于ph＝9的氢氧化钠溶液中浸泡5min，浸泡完成后先后分别用乙醇和蒸馏水超声清洗15min，然后用洁净干燥的压缩空气吹干后，置于微弧氧化电解液中，进行微弧氧化处理20min后，在铝合金基体的表面原位生长一层致密的氧化层；其中微弧氧化处理的工艺条件，以铝合金基体为阳极，不锈钢槽体作为阴极，阳极电流密度为18a/dm2，阴/阳极电流密度比为0.8，电解液温度为55℃，电解液中含有2.0g/l氢氧化钠、5g/l磷酸钠、3g/l硅酸钠、3ml/l双氧水；
31.s6、将经过预处理的铝合金基体材料进行二次抛光，至表面粗糙度小于0.3，然后将脱模料浆均匀的喷涂到铝合金基体的表面，在70℃的条件下干燥、固化后形成脱模层，即得到高强度易脱模铝合金模板。
32.实施例2、
33.一种高强度易脱模铝合金模板的制备方法，所述铝合金模板包括铝合金基体以及附着在铝合金基体表面的脱模层，所述铝合金模板制备方法包括以下步骤，
34.s1、取50kg硅酸四乙酯溶解于乙醇溶液中，于80r/min的速度下搅拌20min，加入0.1mol/l的氢氧化钾溶液调节ph至6.0，再加入30kg聚酰亚胺颗粒，超声分散，将反应液置入高压釜于220℃的条件保温反应24h，反应完成后进行过滤、洗涤，得到固体产物进行干燥后置于煅烧炉中，于600℃条件下，煅烧4h，得到呈多孔玫瑰花状分级结构的二氧化硅颗粒；
35.s2、取12.5kg十二烷基三乙氧基硅烷加入到2％的乙醇溶液中水解10min，加入25kg的多孔玫瑰花状分级结构的二氧化硅颗粒，微波分散后,在40℃水浴加热条件下回流反应5h，反应完成后离心，得到固体反应物用无水乙醇冲洗3次，再用去离子水洗涤至ph＝7，真空干燥12h后，得到改性二氧化硅；
36.s3、取2.5kg的碳纳米管、3.5kg的sp
‑
80、5.5kg的无水乙醇和15kg的去离子水混匀，得到碳纳米管混合液；取12.5kg的改性二氧化硅和17.5kg的无水乙醇混匀后，滴加至碳纳米管混合液中，搅拌状态下充分反应，在搅拌时施加陡脉冲电场处理，施加的陡脉冲具体高压陡脉冲的峰值为220v，脉宽为8μs，重复频率为700hz，脉冲陡度为110ns，并在微波振荡下分离纯化1.5h，得到改性二氧化硅包覆碳纳米管；
37.s4、取聚乙烯醇3kg、硬脂酸5kg、硬脂酸酰胺4kg、魔芋葡甘聚糖6kg、魔芋粉17.5kg、海藻酸钠17.5kg、改性二氧化硅包覆碳纳米管17.5kg、硫酸铝3kg、甲基硅酸钠4kg、十二烷基磺酸钠2kg、有机硅消泡剂0.5kg在55℃的温度、2500r/min转速下搅拌25min，得到脱模料浆；
38.s5、将铝合金基体进行打磨、抛光后，于ph＝9的氢氧化钠溶液中浸泡7min，浸泡完成后先后分别用乙醇和蒸馏水超声清洗17min，然后用洁净干燥的压缩空气吹干后，置于微弧氧化电解液中，进行微弧氧化处理22min后，在铝合金基体的表面原位生长一层致密的氧化层；其中微弧氧化处理的工艺条件，以铝合金基体为阳极，不锈钢槽体作为阴极，阳极电流密度为18a/dm2，阴/阳极电流密度比为0.8，电解液温度为55℃，电解液中含有2.0g/l氢氧化钠、5g/l磷酸钠、3g/l硅酸钠、3ml/l双氧水；
39.s6、将经过预处理的铝合金基体材料进行二次抛光，至表面粗糙度小于0.3，然后将脱模料浆均匀的喷涂到铝合金基体的表面，在80℃的条件下干燥、固化后形成脱模层，即得到高强度易脱模铝合金模板。
40.实施例3、
41.一种高强度易脱模铝合金模板的制备方法，所述铝合金模板包括铝合金基体以及附着在铝合金基体表面的脱模层，所述铝合金模板制备方法包括以下步骤，
42.s1、取50kg硅酸四乙酯溶解于乙醇溶液中，于80r/min的速度下搅拌20min，加入0.1mol/l的氢氧化钾溶液调节ph至6.0，再加入30kg聚酰亚胺颗粒，超声分散，将反应液置入高压釜于220℃的条件保温反应24h，反应完成后进行过滤、洗涤，得到固体产物进行干燥后置于煅烧炉中，于600℃条件下，煅烧4h，得到呈多孔玫瑰花状分级结构的二氧化硅颗粒；
43.s2、取15kg十二烷基三乙氧基硅烷加入到2％的乙醇溶液中水解10min，加入30kg的多孔玫瑰花状分级结构的二氧化硅颗粒，微波分散后,在40℃水浴加热条件下回流反应6h，反应完成后离心，得到固体反应物用无水乙醇冲洗3次，再用去离子水洗涤至ph＝7，真空干燥12h后，得到改性二氧化硅；
44.s3、取3kg的碳纳米管、4kg的sp
‑
80、6kg的无水乙醇和20kg的去离子水混匀，得到碳纳米管混合液；取15kg的改性二氧化硅和20kg的无水乙醇混匀后，滴加至碳纳米管混合
液中，搅拌状态下充分反应，在搅拌时施加陡脉冲电场处理，施加的陡脉冲具体高压陡脉冲的峰值为220v，脉宽为10μs，重复频率为800hz，脉冲陡度为120ns，并在微波振荡下分离纯化2h，得到改性二氧化硅包覆碳纳米管；
45.s4、取聚乙烯醇5kg、硬脂酸6kg、硬脂酸酰胺5kg、魔芋葡甘聚糖8kg、魔芋粉20kg、海藻酸钠20kg、改性二氧化硅包覆碳纳米管20kg、硫酸铝4kg、甲基硅酸钠6kg、十二烷基磺酸钠3kg、有机硅消泡剂0.7kg在60℃的温度、3000r/min转速下搅拌30min，得到脱模料浆；
46.s5、将铝合金基体进行打磨、抛光后，于ph＝9的氢氧化钠溶液中浸泡10min，浸泡完成后先后分别用乙醇和蒸馏水超声清洗20min，然后用洁净干燥的压缩空气吹干后，置于微弧氧化电解液中，进行微弧氧化处理25min后，在铝合金基体的表面原位生长一层致密的氧化层；其中微弧氧化处理的工艺条件，以铝合金基体为阳极，不锈钢槽体作为阴极，阳极电流密度为18a/dm2，阴/阳极电流密度比为0.8，电解液温度为55℃，电解液中含有2.0g/l氢氧化钠、5g/l磷酸钠、3g/l硅酸钠、3ml/l双氧水；
47.s6、将经过预处理的铝合金基体材料进行二次抛光，至表面粗糙度小于0.3，然后将脱模料浆均匀的喷涂到铝合金基体的表面，在90℃的条件下干燥、固化后形成脱模层，即得到高强度易脱模铝合金模板。
48.对比实施例、
49.对比实施例采用背景技术中提到的授权公告号为cn 109652835 b的专利中的制备方法。
50.根据实施例1
‑
实施例3，以及对比实施例进行如下指标的测试，结果如下：
[0051][0052]
从上述的试验结果可以看出，本发明的高强度铝合金模板不仅使得膜层具有了很好的疏水性，还使得膜层具有了碳纳米管的高强度性能，使得膜层在遇到与钢筋、混凝土碰撞摩擦情况时不易损伤，使得铝合金模板的循环使用次数更多。
[0053]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。