不同表面处理方式对铝合金隔热型材纵向剪切性能的影响

铝合金隔热型材用隔热材料连接铝合金型材而制成的具有隔热功能的复合型材，被广泛应用于建筑门窗中以起到隔热节能的环保效果。隔热型材的复合方式分为穿条式和浇注式。为克服铝合金表面性能方面的缺点，扩大应用范围，表面处理技术是铝合金不可缺少的一环。铝合金表面处理方式分为阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂和氟碳漆喷涂。

隔热型材由铝合金和隔热胶条复合而成，其复合性能是影响产品质量的重要因素。复合性能评价指标主要包括纵向剪切特征值、横向抗拉特征值、高温持久载荷横向拉伸试验等，纵向剪切特征值和横向抗拉特征值是隔热型材复合性能的核心指标。影响隔热型材复合性能的因素有铝型材齿型、滚压工艺、隔热条性能等，本文着重研究表面处理方式的不同对隔热型材的纵向抗剪特征值的影响。

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技术流

（第43期）

01

“准备试样”

＊　在复合成隔热型材之前，将铝合金型材分成若干批，按正常的生产工艺分别进行各种表面处理，获得基材 ( 未经表面处理 )、阳极氧化型材、电泳涂漆型材、粉末喷涂型材和氟碳漆喷涂型材 ；再将这些铝合金型材采用同种隔热胶、同一工艺进行复合，分别加工成穿条式和浇注式隔热型材。

02

“试验”

＊　本实验使用微机控制电子万能试验机进行纵向剪切试验，试验夹具按 GB/T28289-2012 标准中规定的试验装置进行设计。在进行试验之前，先将试样进行状态调节，调节条件为室温(23℃ ±2℃ )、相对湿度为50%±10%的环境条件下放置 48h。隔热型材的室温纵向剪切试验在 23℃ ±2℃ 的温度下进行，按 GB/T28289-2012 标准中的要求进行试验。每组试验共做 10 个试样以计算纵向抗剪特征值。低温和高温纵向剪切试验先将试验夹具置于高低温试验箱中，将试样在规定的试验温度下（穿条式隔热材 ：低温 ：20℃ ±2℃、高温 ：+80℃ ±2℃ ；浇注式隔热材 ：低温 ：-30℃ ±2℃、高温 ：+70℃ ±2℃）放置 10min 再进行试验。

03

“结果与分析”

＊　试验结果

对不同表面处理的隔热型材进行纵向剪切试验的结果如表 1 所示。

表1 不同表面处理的隔热型材纵向剪切试验结果

由表1可以看出，穿条式隔热型材的基材在室温、低温、高温的纵向抗剪特征值分别23N/mm、25N/mm和14N/mm，而经阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂的隔热材的纵向抗剪特征值均高于基材，低温的纵向抗剪特征值均高于室温的，高温纵向抗剪特征值最低 ；对于浇注式隔热型材来说，基材在室温、低温、高温的纵向抗剪特征值分别为70N/mm、32N/mm 和 26N/mm，经过表面处理的隔热型材的纵向抗剪特征值均高于基材，高温的纵向抗剪特征值最低。

＊　分析

对基材和表面经阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂的穿条式和浇注式隔热材分别进行了室温、低温和高温的纵向剪切试验可以看出，经过表面处理的隔热材在室温、低温和高温下的纵向抗剪特征值均高于基材。建筑铝型材表面处理可得到三种表面膜 ：阳极氧化膜、阳极氧化复合膜和静电喷涂层。为便于分析本文将铝合金表面处理膜归为两类 ：阳极氧化膜和高聚物涂层。以下分别讨论阳极氧化膜和高聚物涂层对隔热型材纵向抗剪性能的影响。

▲阳极氧化膜的影响

阳极氧化膜是以铝合金为阳极并置于电解液中，利用电解作用在铝合金表面形成保护性阳极氧化膜，均匀附着在铝合金型材上，在与铝合金的界面及与隔热条的界面产生一定的化学吸附力、附着力和表面张力，提高了隔热型材的纵向抗剪特征值。

▲高聚物涂层的影响

高聚物涂层是金属通过表明化学预处理，在进行电泳、喷涂或涂辊等工序处理使铝合金表面涂覆一层具有保护性的有机高分子聚合物材料膜，它包括阳极氧化电泳涂漆复合膜、氟碳漆喷涂膜和静电粉末喷涂聚酯膜。高聚物涂层形成所使用的涂料皆为高分子材料，隔热胶条的材料为聚酰胺隔热条高分子材料。高聚物涂层形成时部分涂料与同为高分子材料的聚酰胺的胶条发生化学键交联，使其结合牢固，进行纵向剪切试验时，会因结合力的增大而导致纵向抗剪特征值的增大；在进行高温纵向剪切试验时，因隔热胶条和涂料等高分子材料随着温度的升高变软，分子链结构会有结晶态融化倾向，甚至发生氧化降解，使分子间结合力降低，从而降低其纵向抗剪特征值。

04

“结束语”

＊　对基材和经不同表面处理的穿条式和浇注式铝合金隔热型材进行了室温、低温、高温的纵向剪切试验。结果表明经表面处理的隔热型材在室温、低温和高温下的纵向抗剪特征值高于基材，试样表面的阳极氧化膜或高聚物涂层与基材以及隔热胶条的附着、交联作用是导致其纵向抗剪特征值高于基材的原因。

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