本发明涉及铝板材料，特别是涉及一种防溶剂腐蚀的铝板及其制备方法。
背景技术：
在一些长期处于溶剂环境下的铝制品器件，如在陶瓷基片上镀层的铝电极，由于受到溶剂分子长期的腐蚀，一方面造成铝电极性能的下降，另一方面容易造成铝电极的脱落，严重影响了铝制品器件的使用性能和实用寿命，因此对铝制品器件的表面防护处理显得非常重要。对铝表面的处理技术种类较多，例如铝表面的阳极氧化处理，以铝或铝合金制品为阳极，置于电解质溶液中进行通电处理，利用电解作用使其表面形成氧化铝薄膜的过程，经过阳极氧化处理，铝表面能生成几个微米的氧化膜，比起铝合金的天然氧化膜，其耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高，但是阳极氧化处理工艺复杂，操作麻烦；在铝表面再镀一层惰性金属也可以有效地降低铝制品的溶剂腐蚀，一般采用气相沉积或磁控溅射技术，然而惰性金属一般价格较昂贵，另外气相沉积或磁控溅射技术成本较高，操作用时长，生产效率较低，也限制了应用；有机化合物涂层技术由于操作简便、成本低廉、防护效果好一直是金属器件表面防护的首选。但是，一般的有机涂层防护仅仅是将涂覆液通过浸涂或喷涂涂敷在器件表面，涂层和器件之间仅仅是靠物理连接，结合力不强，容易受到溶剂分子的腐蚀使得涂层失效和剥落，增加了二次补修的成本。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种防溶剂腐蚀的铝板及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种防溶剂腐蚀的铝板，依序包括：铝板，氧化铝层，硅烷偶联剂层，环氧涂层，其中所述氧化铝层是由所述铝板的表面氧化形成的。
进一步地，所述氧化铝层的厚度为10～30nm，所述硅烷偶联剂层的厚度为1～20nm，环氧涂层的厚度为2-20μm。
进一步地，所述的硅烷偶联剂层可以选自γ-氨基丙基三甲氧基硅烷，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，N- β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺，双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺，双(三甲氧基硅基乙烷)，双(三乙氧基硅基)乙烷，双(三甲氧基甲硅烷基甲基)乙烯，双(3-三甲氧基硅丙基)富马酸酯，双(三乙氧基硅基)乙烯，双[(三甲氧基硅基)乙基]苯，双[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺，双[(三甲氧基硅基)甲基]苯，双(3-(甲基氨基)丙基)三甲氧基硅烷中的一种或几种。
进一步地，所述的硅烷偶联剂层优选由3-氨基丙基三甲氧基硅烷，双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷组成的混合物，其中3-氨基丙基三甲氧基硅烷与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:1～1:3，双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺与(3-氨基丙基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)总量的摩尔比为1:1～3:1。
进一步地，所述的环氧涂层包括环氧树脂和有机硅改性的环氧树脂。
所述的环氧树脂和所述的有机硅改性环氧树脂各自是双组份固化体系。
更进一步地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，环氧值大于0.4，优选E56，E55，E54，E51，E44，E42中的一种或多种，更优选E51。
更进一步地，所述有机硅改性的环氧树脂，环氧值为0.25-0.3之间，包括道康宁SF-8421EG树脂；或由聚甲基苯基硅氧烷与双酚A型环氧树脂在催化剂存在下缩合制得。
一种防溶剂腐蚀的铝板的制备方法，包括以下步骤：
1)将铝板置于氧气气氛中高温氧化，得到氧化铝层；
2)将在溶剂中水解后的硅烷偶联剂涂覆于氧化铝层表面，得到硅烷偶联剂层；
3)将环氧树脂或有机硅改性的环氧树脂与固化剂混合，涂覆于硅烷偶联剂层上，固化后，得到环氧涂层，最终制得防溶剂腐蚀的铝板。
进一步地，步骤1)中，高温温度为200-400℃，氧化时间为2-8h。
进一步地，步骤1)又包括：将铝板表面分别通过丙酮、乙醇和去离子水超声循环处理清洗，将清洗后的铝板置于氧气气氛、湿度大于50％的高温炉中，氧化后冷却取出。
进一步地，步骤2)中，所述硅烷偶联剂在溶剂中的重量百分比浓度为0.5～5％，优选0.5～2％，所述溶剂包括乙醇，异丙醇，正丙醇，正丁醇，优选异丙醇。
进一步地，步骤3)中，所述固化剂包括二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺，三甲基六亚甲基二胺，三甲基己二胺，己二胺改性物，己二胺加合物，二胺甲基环己烷，氨乙基呱嗪，异佛尔酮二胺，二氨基环已烷，二氨甲基环已基甲烷，二氨基环已基甲烷，间苯二胺， 间苯二甲胺，二氨基二苯基甲烷，二氨基二苯基砜，间氨基甲胺，苯二甲胺三聚体，苯酮四羧酸二酐，甲基内次甲基四氢邻苯二甲酸酐，四氢邻苯二甲酸酐，甲基四氢邻苯二甲酸酐，戊二酸酐，均苯四甲酸酐；优选二氨基二苯基甲烷，二氨基二苯基砜。
技术效果
本发明在铝板表面通过化学键结合的方式制备了环氧防腐蚀涂层，涂层与铝板结合力强，耐溶剂性能好，有效地保护了铝板的耐溶剂腐蚀。
具体实施方式
一种防溶剂腐蚀的铝板，主要由铝板，氧化铝层，硅烷偶联剂层和环氧涂层组成。
铝板上的氧化铝层是通过对所述铝板的表面氧化处理形成。铝板的表面氧化处理的目的是通过在铝板表面形成带有大量的羟基基团的氧化铝层，从而提供了和硅烷偶联剂发生反应的锚点。对所述铝板的表面氧化处理通过以下步骤来实现，将铝板表面分别通过丙酮、乙醇和去离子水超声循环处理清洗三次，将清洗后铝板置于氧气气氛、湿度大于50％的高温炉中，氧化一定的时间后冷却取出。湿度大于50％的目的是提供足够的水分子和形成的氧化铝层表面发生吸附和结合，进一步经过高温提供羟基。
硅烷偶联剂层的选择一是要满足和氧化铝层发生化学键结合，二是要满足和环氧涂层发生化学反应。
硅烷偶联剂可以选自由γ-氨基丙基三甲氧基硅烷，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺，双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺，双(三甲氧基硅基乙烷)，双(三乙氧基硅基)乙烷，双(三甲氧基甲硅烷基甲基)乙烯，双(3-三甲氧基硅丙基)富马酸酯，双(三乙氧基硅基)乙烯，双[(三甲氧基硅基)乙基]苯，双[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺，双[(三甲氧基硅基)甲基]苯，双(3-(甲基氨基)丙基)三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
为了得到良好防腐蚀性能的涂层，本发明中优选3-氨基丙基三甲氧基硅烷，双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的组合物。这是因为双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺可以作为交联剂，使得涂层交联致密，防止溶剂分子的渗透。
根据本发明的硅烷偶联剂层，3-氨基丙基三甲氧基硅烷，双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基) 胺和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的比例为摩尔比，其中3-氨基丙基三甲氧基硅烷与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的比例为1:1～1:3，优选1:2；双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺与3-氨基丙基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷总量的比例为1:1～1:3，优选1:2。
根据本发明的硅烷偶联剂层，其硅烷偶联剂的浓度为0.5～5％，优选0.5～2％，溶剂包括乙醇，异丙醇，正丙醇，正丁醇，优选异丙醇。
根据本发明的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，环氧值大于0.4及以上，,具体实例包括E56，E55，E54，E51，E44，E42，这些环氧树脂可以单独或以其两种以上的组合来使用，优选E51。
根据本发明的有机硅改性的环氧树脂，环氧值为0.25-0.3之间，具体实例包括道康宁SF-8421EG树脂；也可以经过聚甲基苯基硅氧烷与双酚A型环氧树脂在催化剂存在下缩合制得的。
根据本发明的环氧树脂或有机硅改性环氧树脂的固化剂，选用耐热性较好的一类固化剂，具体实例包括二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺，三甲基六亚甲基二胺，三甲基己二胺，己二胺改性物，己二胺加合物，二胺甲基环己烷，氨乙基呱嗪，异佛尔酮二胺，二氨基环已烷，二氨甲基环已基甲烷，二氨基环已基甲烷，间苯二胺，间苯二甲胺，二氨基二苯基甲烷，二氨基二苯基砜，间氨基甲胺，苯二甲胺三聚体，苯酮四羧酸二酐，甲基内次甲基四氢邻苯二甲酸酐，四氢邻苯二甲酸酐，甲基四氢邻苯二甲酸酐，戊二酸酐，均苯四甲酸酐；优选二氨基二苯基甲烷，二氨基二苯基砜。
实施例1
将一块5*5cm的铝板表面分别通过丙酮、乙醇和去离子水在50Hz下超声20min，循环处理清洗三次，将清洗后的铝板置于氧气气氛中、湿度为50％的高温炉中，温度为200℃，氧化2h后冷却取出，得到表面氧化铝层；
将0.18g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷，0.51g双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺和0.47gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷在22.0g异丙醇中水解2小时，然后将表面的铝板浸入到硅烷溶液中，10s后提拉出来，置于60℃烘箱中烘1h，得到100nm厚的硅烷偶联剂层；
将环氧树脂E51和固化剂二氨基二苯基甲烷按固化配比配好，涂覆于硅烷偶联剂层上，于80℃下固化24小时，得到2μm厚的环氧涂层，结果如表1所示。
实施例2
将一块5*5cm的铝板表面分别通过丙酮、乙醇和去离子水在50Hz下超声20min，循环处理清洗三次，将清洗后的铝板置于氧气气氛中、湿度为50％的高温炉中，温度为300℃，氧化30min后冷却取出，得到表面氧化铝层；
将0.18g3-氨基丙基三甲氧基硅烷，0.68g双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺和0.236gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷在35.4g乙醇中水解2小时，然后将表面的铝板浸入到硅烷溶液中，10s后提拉出来，置于60℃烘箱中烘1h，得到60nm厚的硅烷偶联剂层；
将环氧树脂E55和固化剂二氨基环已基甲烷按固化配比配好，涂覆于硅烷偶联剂层上，于80℃下固化24小时，得到10μm厚的环氧涂层，结果如表1所示。
实施例3
将一块5*5cm的铝板表面分别通过丙酮、乙醇和去离子水在50Hz下超声20min，循环处理清洗三次，将清洗后的铝板置于氧气气氛中、湿度为60％的高温炉中，温度为400℃，氧化30min后冷却取出，得到表面氧化铝层；
将0.18g3-氨基丙基三甲氧基硅烷，0.45g双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺和0.716gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷在269g异丙醇中水解2小时，然后将表面的铝板浸入到硅烷溶液中，10s后提拉出来，置于60℃烘箱中烘1h，得到20nm厚的硅烷偶联剂层；
将有机硅改性环氧树脂SF-8421EG树脂和固化剂三乙烯四胺按固化配比配好，涂覆于硅烷偶联剂层上，于80℃下固化24小时，得到20μm厚的环氧涂层结果如表1所示。
实施例4
将一块5*5cm的铝板表面分别通过丙酮、乙醇和去离子水在50Hz下超声20min，循环处理清洗三次，将清洗后的铝板置于氧气气氛中、湿度为50％的高温炉中，温度为400℃，氧化30min后冷却取出，得到表面氧化铝层；
将0.248gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，0.68g双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺和0.236gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷在35.4g乙醇中水解2小时，然后将表面的铝板浸入到硅烷溶液中，10s后提拉出来，置于60℃烘箱中烘1h，得到80nm厚的硅烷偶联剂层；
将有机硅改性环氧树脂SF-8421EG树脂和固化剂二氨基二苯基砜按固化配比配好，涂覆于硅烷偶联剂层上，于80℃下固化24小时，得到10μm厚的环氧涂层，结果如表1所示。
对比例1
将一块5*5cm的铝板表面分别通过丙酮、乙醇和去离子水在50Hz下超声20min，循环处理清洗三次，然后直接将0.18g3-氨基丙基三甲氧基硅烷，0.51g双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺和0.47gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷在22.0g异丙醇中水解2小时，然后将表面的铝板浸入到硅烷溶液中，10s后提拉出来，置于60℃烘箱中烘1h，得到100nm厚的硅烷偶联剂层；
将环氧树脂E51和固化剂二氨基二苯基甲烷按固化配比配好，涂覆于硅烷偶联剂层上，于80℃下固化24小时，得到3μm厚的环氧涂层，结果如表1所示。
对比例2
作为对比样，将一块5*5cm的铝板表面分别通过丙酮、乙醇和去离子水超声循环处理清洗三次后，将有机硅改性环氧树脂SF-8421EG树脂和固化剂二氨基二苯基砜按固化配比配好，涂覆于硅烷偶联剂层上，于80℃下固化24小时，得到10μm厚的环氧涂层，结果如表1所示。
表1 涂层耐溶剂性和附着力表
耐溶剂性能：是将涂有涂层的铝片分别浸泡在60℃和80℃的醋酸丁酯、环己酮中，浸泡一定的时间观察表面情况。
附着力测试：采用划圈法测试。