[發(fā)明專利]一種鋁粉包覆的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910013247.6
• 申請日: 2009-08-19
• 公開（公告）號: CN101992295A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉建國;李慶鵬;嚴(yán)川偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬粉的表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種鋁粉包覆的制備方法。

背景技術(shù)

鋁粉顏料是常見的金屬顏料之一。以獨特的美觀裝飾和防腐性以及金屬閃光效果，深受設(shè)計者的喜愛，其用量在上個世紀(jì)內(nèi)增長相當(dāng)快，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有工業(yè)涂料、汽車涂料、印刷油墨和塑料加工業(yè)。

隨著國外限制向大氣排放有毒物的規(guī)定日趨嚴(yán)格，人們在許多產(chǎn)品中試圖用水代替有機(jī)溶劑和稀釋劑，例如水性漆、水性油墨等，這使水性鋁粉顏料的研制和開發(fā)受到重視。由于鋁很容易與水反應(yīng)，在水性體系中它的金屬光澤會遭到破壞，由此產(chǎn)生的氫氣還會誘發(fā)燃燒或爆炸的危險。因此，鋁粉顏料用于水性體系中必須保護(hù)其表面不與水反應(yīng)，同時還應(yīng)考慮不損害顏料性能，成本也應(yīng)適宜。

鋁粉的表面鈍化是最早使用的化學(xué)保護(hù)法，該方法是鈍化劑處理鋁粉，使其表面形成一層鈍化膜，最有效的鈍化劑是鉻酸鹽。但由于六價的鉻離子對環(huán)境的污染極其嚴(yán)重，并且還有致癌作用，因此在使用上受到了限制。人們正在尋求其它有效而對社會無害的方法來對鋁粉進(jìn)行表面處理，使其在涂料體系中有較好的穩(wěn)定性。

目前，國內(nèi)外對鋁粉顏料表面處理研究較多，其主要集中在鋁粉的包覆處理上。包覆法是在鋁粉顏料表面包覆一層或多層有機(jī)/無機(jī)納米粒子，隔絕鋁顏料與腐蝕介質(zhì)的接觸，有效的保護(hù)鋁顏料不受腐蝕介質(zhì)的腐蝕，較好的保持了顏料的特有光澤，因此成為了目前一種可行的方法。但是，大多處于實驗室研發(fā)階段，包覆技術(shù)不夠成熟，而且工藝復(fù)雜，無法滿足現(xiàn)實的工業(yè)生產(chǎn)要求。德國愛卡公司生產(chǎn)的鋁粉雖然得到了較好的包覆，但是價格昂貴，提高了產(chǎn)品的成本，無法大規(guī)模使用。

因此，一種制作工藝簡單、又能對鋁粉有較好包覆的方法成為本發(fā)明的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有鋁粉顏料包覆技術(shù)的不足和制作工藝復(fù)雜的問題，提供一種鋁粉包覆的制備方法，其制作工藝簡單、且又能對鋁粉顏料有較好的包覆，制備的鋁粉顏料具有較好的耐酸堿性、光澤性，并且在水性涂料體系中分散性良好，解決了涂料的“析氫問題”。

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種鋁粉包覆的制備方法，包括如下步驟和工藝條件：

第一步，以質(zhì)量份數(shù)計，將5～20份鋁粉顏料分散于40～90份醇或醚類溶劑中，室溫下攪拌20～30分鐘。

第二步，在第一步反應(yīng)的容器中加入10～30份有機(jī)硅氧烷，室溫下攪拌10～30分鐘；然后，加入20～70份的水，并用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)至pH＝8，室溫下反應(yīng)2～9小時。

其中，反應(yīng)以四乙氧基硅烷(TEOS)為例，包覆機(jī)理如下：

TEOS的水解縮聚過程比較復(fù)雜，該過程大致可以分為水解、縮合和聚合過程，基本的反應(yīng)式如下：

水解過程

Si(OC₂O₅)₄+4H₂O＝Si(OH)₄+4C₂O₅OH

縮合過程

聚合過程

TEOS在鋁顏料表面成膜過程如下所示，TEOS首先在堿性條件下發(fā)生水解反應(yīng)，生成硅醇。硅醇的羥基和鋁表面的羥基之間形成氫鍵，硅醇的羥基和鋁表面的羥基發(fā)生縮合反應(yīng)，最終TEOS和鋁之間以化學(xué)鍵Si-O-Al結(jié)合。

第三步，將第二步所制的鋁粉顏料懸浮液過濾，并用醇/醚類溶劑對過濾得到的鋁粉顏料反復(fù)洗滌，最后用水洗滌3～5次，在30～60℃的烘箱中，烘干，制得二氧化硅薄膜包覆的鋁粉顏料。

本發(fā)明所選用的鋁粉顏料均為片狀鋁粉顏料，片徑一般為10～25μm，厚度一般為0.1～0.3μm。

本發(fā)明所選用的醇或醚類溶劑為乙醇、異丙醇、乙二醇、丙醇、乙二醇丁醚中的一種或一種以上組成。

本發(fā)明選用的有機(jī)硅氧烷為四乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。

本發(fā)明所選用pH調(diào)節(jié)劑為乙酸、乙二胺、三乙醇胺、鹽酸、羧酸、氫氧化鈣中的一種或一種以上組成。

本發(fā)明的優(yōu)點：

1、本發(fā)明制作工藝簡單，在常溫下即可完成包覆，直接制得包覆性能較好的鋁粉顏料。

2、本發(fā)明采用一次包覆法，直接用二氧化硅對鋁粉顏料進(jìn)行包覆，形成致密并且結(jié)合力較強的二氧化硅薄膜，不需要控制反應(yīng)溫度而進(jìn)行復(fù)雜的有機(jī)包覆。

3、本發(fā)明具有較好的耐酸堿性和光澤性，并且在水性涂料體系中分散性良好，解決了涂料的“析氫問題”。

具體實施方式

以下實施例中的份數(shù)，均為質(zhì)量份數(shù)。

實施例一：