水性颜料铝粉的制备与表征.
水性铝粉烤漆的制备工艺
水性铝粉烤漆的制备工艺
一、水性铝粉烤漆配方：
种类原材料w/%
清漆丙烯酸树脂A 15～20
丙烯酸树脂B 18～25
丁醚4～6
二甲基乙醇胺0.5～1.0
仲丁醇4～5
异丙醇10～15
部分甲醚化氨基树脂4～5
流平剂0.5～1.0
纳米二氧化钛0.5～1.0
BYK020（1:1）0.1～0.2
A聚酰胺蜡浆AQ-600 2～3
丁醚2～3
水12～16
二甲基乙醇胺0.2～0.4
B预制铝粉浆铝粉25μm 3～4
铝粉6μm 3～4
丙二醇甲醚5～7
BYK192 0.1～0.2
二、制备工艺
1、效应颜料浆的制备
铝粉很难被润湿，分散的效果对涂层最终的闪光性和稳定性起着至关重要的作用。
铝粉颜料为特殊的片状结构，过高的剪切力会破坏颜料的形状，使铝粉弯曲或断裂而影响闪光效果。
因此在分散铝颜料时，尽量选用片式浆叶，低剪切力。
分散流程如下图：
2、聚酰胺蜡定向剂与分散
改性聚酰胺蜡带有羧基等极性基团，但水溶性仍然很有限，需要在高剪切力下和较长的搅拌时间，分散流程见下图
按照上图对聚酰胺蜡定向剂进行预分散，检查AQ-600浆的细度≤20μm为合格，静置，待气泡消除后使用。
中国新型涂料网。
Z002 用于水性涂料的铝浆制备
2.3 铝浆粒径分析
图 2-3 是本实验制备的铝浆粒度分布图，从图中可以看出，铝粉平均粒度为 24.40µm。铝粉累积
到 10% （D10）所对应的粒度为 12.72µm，铝粉累积到 50%所对应的粒度（D50）为 22.14µm，累积到
3
90%（D90）所对应的粒度为 37.69µm，即铝粉粒度有 80%的粒度都分布在 12.72µm -37.69µm 之间。表 明铝浆粒度分布均匀，分布范围窄。保证铝浆的稳定性能。（以上数据均是采用济南润之公司生产的 rise 2002 激光粒度仪测量）
a b
c
d
图 2-4 用水作溶剂制备的铝浆电镜 Fig 2-4 SEM micrograph of aluminum paste with water solvent
4
2.5 铝粉 EDS 能谱图元素分析 图 2-5 是用水作溶剂制备铝粉的 EDS 能谱图。从图中可以看出铝的峰很强，明显强于硅和氧的峰， 说明铝粉的含量占主导；从表 2-5 可以得到印证，氧所占的质量百分含量为 5.17%。说明铝粉在球磨过程 中只有极少量被氧化，铝粉表面含有硅元素，所占的质量百分含量为 4.81%，说明铝粉表面确实含有一层 含硅聚合物膜，且起到保护铝粉作用。包覆效果良好。
图 2-5 用水作溶剂球磨制备的铝粉-EDS 能谱图
Fig 2-5 EDS patterns of aluminum paste with water solvent
Element
W 质量百分数
O
05.17
Al
90.02
Si
04.81
表 2-5 EDS 元素含量表
chemical compositions of EDS
3 铝粉 蒸馏水
水性铝颜料的制备工艺研究
１ 试 验 条 件 及 试 验 结 果
１ １ 主 要 原 材 料 ．
主要 原 料 ： ＫＨ一５ ０ ＴＥ 、 Ｐ一３ ３ 曲拉 ７ 、 ＯＳ ＡＬ １、 通 Ｘ一１ ０ Ｎ， ０ 、 Ｎ一亚 甲基 双丙 烯 酰胺 、 丙烯 酰胺 、 二 乙烯苯 、 硫酸 钾 、 过 异丙醇 、 三醇 ， 述原料 均 为分 丙 上
耐 酸碱 等性 能 。采用 正交 试验 法 ， 究 了磨球 、 剂 研 溶 的体 积 比 、 磨 时 间 、 性 高 分 子 单 体 的 质 量 比 、 球 水 不
同交 联 剂 的质 量 比、 合 反应 的 时 间等 对 铝 颜料 析 聚
氢性 能 的影 响 。并表 征 了最佳 工艺 条件 下水性 铝颜 料粉 的表 观形 貌 和粒 度 分 布 ， 为规 模 化 水 性 聚合 物
摘
要 ： 用 ２步 法将 有机 硅 单体 共 聚 复合 包覆 铝鳞 片 工 艺来提 高铝 颜 料 的水 分 散 性 、 水 性及 耐 采 耐
酸性 能 。首先 ， 研 磨助 剂 中加入 一种 特殊 的 水溶性 高 分子材 料 ， 在 完成 对铝 鳞 片的 第 １次 复合 型 包覆 ； 再 将这种 经过 一 次 包覆 处理 的铝 鳞 片放入 活性 有 机 硅 单 体 ＫＨ一５ ０ 丙 烯 酰胺 等 高分 子 单 体 的 醇 类溶 剂 ７、 中， 自由基 引发溶 液聚合 ， 经 完成 第 ２次 包覆 。通 过 选择 五 因素 和 四 水平 的正 交试 验 ［．６ ４ ） ， 究 了 Ｉ１ （ Ｊ 研
水 性铝 颜料 的制 备 工 艺研 究 ＊
刘 瑾 ，胡 先 海 ， 陈敬 之
（ ． 徽 建 筑 工 业 学 院 材 料 与 化学 ＿ 程 学院 。 徽 合 肥 ２ ０ ２ ； ． 进 建 筑 材 料 安 徽 省 重 点 试 验 室 ； 徽 合 肥 ２ ０ ２ ） １安 Ｔ － 安 ３０２２先 安 ３ ０ ２
一种防锈水性铝颜料及其制备方法[发明专利]
![一种防锈水性铝颜料及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/4c71c1119e314332396893ed.png)
专利名称：一种防锈水性铝颜料及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：董前年,朱双单,操玉节
申请号：CN201410555985.4
申请日：20141020
公开号：CN104277560A
公开日：
20150114
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种防锈水性铝颜料，其特征是由下述重量份的原料组成：片状铝粉40-60，正硅酸乙酯8-10，硅烷偶联剂A-1510.1-0.3，聚乙二醇4-6，聚天冬氨酸0.2-0.4，肌醇六磷酸酯0.1-0.2，绢云母粉1-2，羧甲基纤维素钠0.5-1，乳酸钠0.1-0.2，石油磺酸钠0.2-0.4，水杨酸甲酯0.1-0.2，壬基酚聚氧乙烯醚0.5-1，二甲基硅油0.5-1，复合助剂0.5-1。
本发明的铝颜料具有良好的防锈性能和化学稳定性，能为金属提供较好的保护作用；在水性介质中分散性高，性质稳定，适用于水性体系。
申请人：合肥旭阳铝颜料有限公司
地址：231131 安徽省合肥市长丰县双凤经济开发区金沪路
国籍：CN
代理机构：安徽合肥华信知识产权代理有限公司
代理人：余成俊
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水性颜料铝粉的制备与表征/张晓菊等 369水性颜料铝粉的制备与表征张晓菊,周锦鑫,顾顺超(上海交通大学化学化工学院化工系,上海 200240摘要先以硅烷偶联剂 r 缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 (K H 560 对铝粉粒子进行预处理,使其接枝在粒子表面,然后通过溶胶一凝胶 (S ol — gel 沉淀法,以较为廉价的硅酸盐为原料,在水相体系中对铝粉表面进行包覆 Si 02处理。
探讨了硅烷偶联剂添加量、硅酸盐浓度以及陈化时间对包覆后产物析氢量的影响。
并运用 SE M 、 I R 和 X R D 等方法对包覆样品进行了分析和表征。
结果表明,选择合适的工艺条件,可以制备出在 60℃碱性缓冲溶液 A 中 12h 内发气量小于 l H l L 的铝粉颜料。
关键词铝粉 N azSi 03溶胶—凝胶法偶联剂 Si C hPr epar at i on a nd C har act er i zat i on ofW at er -borne A l um i num Pi gm ent Z H A N G X i a oj u , Z H O U J i nxi n , G U Shunc hao(D e par t m e nt of C he m i c a l E ngi ne er i ng , Sha ngha i Ji a ot o ng U ni ver si t y , Shangha i 200240A bs t ract Pi gm ent al um i nu m pow ders ar e pr ep ar e d vi a t he s ol -gel m et h od w i t h t he r aw m at er i al s of N az Si 03 a nd al um i num pow der s w hi ch ar e pr et r eat ed by t he s i l ane cou pl i ng agent (K H 560 . T he ef f ect s of qu ant i t y of co upl i n g agen t , conc ent r at i onof s il i cate a nd ag i ng t i m e o n t he hydr ogen ev ol ut i on ar e eval ua t ed . M or eover , t he si ze , e hem i cal st r uct ur e , sur f ace char act er i st i cs a nd cr yst al st ruc t ur e of t he sa m pl e s ar e an al yze d a nd char at e r i zed by SE M , Fr -I R , a nd X R D t e chni ques . T h e hydrogen vol um e evol ve d w i t hi n 12h i n a n al kal i ne buf f er sol u t i on of sa m pl e pr epa r e d a t t he op t i — m U l T I con di t i on i s l ow e r t h an 1m L I t i s al so f ound t hat t he en capsu l at ed al um i nu m pi gm e nt s w i t h r ou nd s ha pe c arl t o m -pl et el y di sp er se i n a queous m edi a .K e y w or dsal um i num pow de r s , N a2Si 03, sol — gel m e t hod , coupl i ng agent , Si (h0前言随着社会的进步、科学技术的发展以及人们环保意识的不断增强,传统涂料由于其在制造、施工应用过程中均有大量的有害废气、废液的排放,对大气、水资源等造成污染 ,很大程度上已经无法满足人们的需求。
因此,环保型水性涂料的开发与应用越来越多地受到社会的青睐。
水性涂料是以水作为分散介质, 其填料或颜料一般也要求为水分散性的涂料。
所以,一般而言, 水性涂料用颜料或填料必须在碱性或水介质中保持很好的化学稳定性。
铝粉颜料是一种重要的金属粉体颜料,其粒子呈鳞片状,直径约在 3~70/an 之间,径厚比 (直径与厚度之比在 60~150之间,具有良好的金属光泽和随角效应,被广泛应用于建筑、汽车、塑料、涂料、化工及油墨等行业 [1]。
但是,在实际使用过程中,表面未经处理的颜料铝粉会与水发生化学反应而产生大量的氢气,破坏铝粉的金属光泽,从而造成其耐候性不佳,原理可表达为‘ 2]:2A l +6H20—, 2A l (0H 3+3H2千因此,铝颜料要在水性体系中成功地应用,必须对铝颜料粒子的表面进行包覆处理以克服上述发气问题。
常用的粉体表面包覆方法有:机械化学法、气相沉积法、聚合物包裹法、溶胶一凝胶沉淀法、微胶囊化法等 [33。
其中溶胶一凝胶沉淀法是常见的法之一,该法具有反应条件温和、工艺设备简单、易掺杂以及可以对任意形状的颗粒实现包覆等优点 n]。
本文以较为廉价的硅酸盐为原料,采用溶胶一凝胶沉淀法在水相体系中将 S i 02保护膜包覆于片状铝粉粒子表面,阻止水及其它溶剂对铝粉表面的侵蚀作用 [5],从而达到避免上述析氢反应发生,在保持颜料铝粉自身特性的同时,又提高铝粉在水相体系中稳定性的目的,进而制得水性颜料铝粉。
1实验1. 1实验试剂片状铝粉 (自制 , 7-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 (K H 560、国药集团化学试剂有限公司,化学纯 ,九水偏硅酸钠 (国药集团化学试剂有限公司,化学纯 ,碱性缓冲溶液 A (自制。
1. 2实验仪器H H S-2S 型电热恒温水浴锅 (上海天平仪器厂 , S -312型数显恒温搅拌器 (上海申生科技有限公司 , 84一 I A 型磁力搅拌器 (上海闵行虹浦仪器厂 ,烧杯,酸式滴定管, PH S J 一 4A 型实验室 pH 计 (上海雷磁仪器厂 ,抽滤装置和析氢测试装置 (t l 制。
1. 3实验步骤向盛有 l O O m L 去离子水的烧杯中加入一定量的偶联剂 (K H 560 , 249片状铝粉,电磁搅拌 30m i n 使其充分分散后移入张晓菊:女, 1982年生 ,硕士研究生 ,主要从事粉体表面改性工作 T el :021—54745424E -m ai l :xi aoj uzhang@sj t u . edu . cn370材料导报2008年 5月第 22卷专辑 X恒温水浴锅并开启 pH 计,然后开启数显恒温搅拌器,用酸式滴定管向烧杯中滴入一定浓度的硅酸钠水溶液 800m L ,调整滴加速度以控制体系的 pH 值为 9. 5[6]。
滴加结束后,陈化,抽滤并用去离子水洗涤 3次, I O O ' C 烘干得到包覆后的样品。
2结果与讨论2. 1析氢量测试评定颜料铝粉被腐蚀情况的最简单指标就是测量其氢气的释放量 [7]。
图 1为本实验所采用的析氢测试装置示意图。
称取 3. og 被测样品放入试管中,加入 20m L 缓冲溶液 A ,按图 1连接好装置后置于 60℃恒温水浴中, 12h 内每隔 1h 读取刻度管液面下降的数值,根据管内发气量来表征铝粉表面硅包覆膜的效果。
氢气释放越多,表明腐蚀现象越严重,反之亦然 [8]。
胶头氢气图 1析氢测试装置示意图F 嘻 1S k et c hm a p of hy dr oge n evo l ut i on2. 1. 1偶联剂添加量对析氢量的影响图 2是不同偶联剂添加量与 12h 内析氢量的关系。
由图可见, m (KH 560 /m (A 1 为 1. 7%~5. o %时,随着偶联剂添加量的增加析氢量逐渐减小,即包覆效果越来越好,这是因为随着偶联剂添加量的增多,其环氧基和甲氧基水解后产生的既能与亲水性铝粉表面的羟基缩合形成共价键,又能与硅酸盐水解形成的羟基缩合形成共价键的羟基便会增加,有利于在铝粉粒子表面形成致密的 Si 02保护膜。
其原理可表示为:cc 即 ,菏 c 扎。
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H A lO HO HO HO HH O 一. I (:H C H 20HH吣 ; c , 。
O C S i C , H 60C H 2HOC H :C HCH :OH 蟹一 .{:H 吣 }c, s ::=O HO H 0H 0HO H’O HH O — S i — O HH O — Si -O HIO HO HA lPH??9H— O — Si C ,巩 O C H 2C H C H 2 O -S i C , F I 。
O C H :C H C H 2 OO H0OII~-Si 一 -Si --Si -弋 _≮弋■弋 1≮弋■弋■弋,■弋—<‘■弋—孓、÷弋— nSi 02而 m (K H 560 /m (A1 超过 5. o %时,析氢量反而增大,这是由于铝粉的表面积是一定的,过多的偶联剂会大量消耗硅酸盐所产生的羟基,使硅酸盐在溶液相中析出成核而导致颜料铝粉的包覆效果不好。
因此, m (K H 560 /m (A I 为 5. o %是较为理想的偶联剂添加量。
m (KH 560 /m (A1图 2偶联剂用量对析氢量的影响 Fi 晷 2E f f ect of quant i t y of coup l i ng ag ent011hydr ogen evol ut i o n2. 1. 2硅酸盐浓度 m (Na2si os /m (H 20 对析氢量的影响图 3是硅酸盐浓度 m (N azSi 03 /研 (H 。
0 与 12h 内析氢量的关系。
从图中可以看出, m (N a2Si 03 /m (H 20 为 0. 45%时析氢量最小,这是因为硅酸盐水解所产生的羟基直接影响着体系 pH 值, pH 值的高低会影响硅酸凝胶速度。
据有关文献报道 [9],当体系的pH 值为 9~10时,硅酸凝胶速度最慢。
本研究通过控制硅酸盐浓度,较好地将体系pH 值控制在 9~10之间, 尤其是硅酸盐浓度在 0. 45%左右时,其 pH 值在 9. 5左右,能形成致密的 S i 02保护膜。
而过高的硅酸盐浓度一方面会腐蚀铝粉,另一方面会使硅酸凝胶速度变快,硅酸盐自身在水相中成核析出,同时铝粉表面包覆膜的致密程度不够,导致包覆效果不佳。