[發(fā)明專(zhuān)利]一種酸堿兩步催化法組裝成致密薄膜包覆片狀鋁粉的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810337632.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108410216B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁占輝;張其興;周為明;胡海濱;江一帆;宋劍斌;張明昕
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 福建農(nóng)林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09C1/64
• 分類(lèi)號(hào): C09C1/64;C09C3/06
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊;林文弘

本發(fā)明公開(kāi)了一種酸堿兩步催化法組裝成致密薄膜包覆片狀鋁粉的方法，通過(guò)該方法表面改性后的鋁粉使其能夠在較高溫度和較低pH條件下能穩(wěn)定存在。該方法主要通過(guò)不同催化劑催化正硅酸乙酯（TEOS）使其水解縮合，得到不同結(jié)構(gòu)的二氧化硅，這兩種二氧化硅通過(guò)自組裝，形成致密的二氧化硅薄膜，使其包覆在片狀鋁粉表面。通過(guò)稱(chēng)量一定量的鋁粉在pH=1.5，溫度為80℃的水溶液條件下，測(cè)量其析氫量的多少，來(lái)衡量其包覆性能的好壞。本發(fā)明所包覆的鋁粉能滿足安全運(yùn)輸要求，用于含酸堿溶液的涂料的添加成分，用于裝飾品的表面噴涂保護(hù)，而且包覆后的鋁粉保持其良好的光澤度，能用于汽車(chē)涂料，增強(qiáng)汽車(chē)表面的美觀性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種片狀鋁粉的表面改性的方法，具體涉及一種片狀鋁粉表面包覆一層致密的二氧化硅薄膜的技術(shù)。

背景技術(shù)

金屬鋁顏料由于具有特殊的隨角異色光學(xué)效應(yīng)和金屬光澤，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)涂料、工業(yè)涂料、印刷油墨及塑料加工業(yè)中。但鋁為兩性活性金屬，接觸酸堿溶液或者空氣中的氧氣極容易發(fā)生氧化而變黑，影響其金屬光澤，還會(huì)產(chǎn)生大量H₂，影響其貯存穩(wěn)定性。提高鋁粉的貯存穩(wěn)定性，防止鋁粉表面被氧化，有效的方法是在鋁粉微粒表面進(jìn)行改性，表面吸附一層腐蝕抑制劑或者微膠囊包覆一層惰性層，隔絕鋁與氧、水的直接接觸。相比于吸附有機(jī)腐蝕抑制劑，在鋁粉表面形成一層薄而致密的鈍化鉻層或者SiO₂層等無(wú)機(jī)層，具有非常好的抗氧化耐腐蝕性能。

Y.Iriyam 以正硅酸乙酯(TEOS)為前驅(qū)體，采用等離子體聚合法在鋁粉粒子表面包覆了一層SiO₂。但是其操作過(guò)程較復(fù)雜，技術(shù)要求較高。

Ralf Supplit和Ulrich Schubert采用磷酸催化正硅酸乙酯水解對(duì)鋁粉進(jìn)行第一層包覆，再用十六烷基三甲氧基硅烷或二甲基二甲氧基硅烷水解進(jìn)行第二層包覆，包覆鋁粉在熱水和pH=9的堿液中具有較好的穩(wěn)定性，但是其原料較貴，成本較高。

Liu Hui等采用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷對(duì)鋁粉進(jìn)行預(yù)處理，再采用原位乳液聚合的方法包覆聚甲基丙烯酸甲酯。李利君等采用TEOS對(duì)薄片鋁粉進(jìn)行了納米SiO₂包覆，采用TEOS和乙烯基三乙氧基硅烷同時(shí)水解對(duì)鋁粉進(jìn)行了雜化的納米SiO₂包覆，并在此基礎(chǔ)上采用聚合物進(jìn)行第二層包覆，包覆鋁粉在pH=11的堿液中能穩(wěn)定存在30d，其包覆后鋁粉沒(méi)有測(cè)試其在較高溫度下的耐酸性能。

Jostein Mardalen等發(fā)現(xiàn)包覆硅的形態(tài)和包覆度對(duì)包覆鋁粉的化學(xué)穩(wěn)定性的影響比包覆硅的厚度的影響更重要，但并沒(méi)有給出其具體的用法。

《納米SiO₂包覆改性薄片鋁粉顏料及其耐酸性研究》一文以TEOS為前驅(qū)體，采用溶膠-凝膠法制備SiO₂包覆的鋁粉顏料(Al/SiO₂ )，詳細(xì)考察反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、鋁硅比(S=nAl/nTEOS)、水硅比(R =nH₂O /n TEOS)及催化劑用量等工藝條件對(duì)包覆層形態(tài)和產(chǎn)品耐酸性的影響。但是用納米SiO₂包覆改性的薄片鋁粉顏料光亮度下降，需要改進(jìn)。而且鋁粉顏料的耐腐蝕性、耐熱性、防輻射性、耐紫外性、耐水性、耐老化性、抗菌性、耐腐蝕性、防劃痕性、穩(wěn)定性、散熱性等性能也需要進(jìn)一步的提升。

黃舒麗等用溶膠-凝膠法在片狀鋁粉上依次包覆SiO₂和TiO₂，考察了溶劑用量、水的用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等的影響來(lái)控制各包覆層的厚度。實(shí)驗(yàn)研究得出正硅酸乙酯水解的最佳條件為：TEOS：C₂H₅OH：H₂O：Nit₃=1：10：4：l(摩爾比)，反應(yīng)過(guò)程中加入乙酰胺作為干燥控制化學(xué)添加劑，反應(yīng)溫度為20℃，反應(yīng)時(shí)間為5 小時(shí)，溶膠陳化時(shí)間為一周；同理，得出制備TiO₂層的最佳條件為：TNB：C₂H₅OH：H₂O=l：10：1(體積比)。