CN101396740B - 高能球磨制备鳞片型锌铝粉的方法 - Google Patents

Abstract

一种湿法高能球磨制备可用于水性无机富锌涂料、溶剂型富锌涂料、或达克罗溶液的鳞片型锌铝粉的方法，其包括如下工序：(1)球磨；(2)一次抽滤；和/或(3)膏状产品包装；(4)清洗；(5)二次抽滤；(6)烘干；(7)分散；和/或(8)干粉状产品包装。

Description

高能球磨制备鳞片型锌铝粉的方法

技术领域

本发明涉及一种高能球磨制备鳞片型锌铝粉的方法。

背景技术

富锌涂料是钢结构防腐领域与车间底漆领域使用最为广泛的防锈底漆。但是目前国内外工程中实际应用的富锌涂料均属球锌涂料，即均以球状锌粉为填料。在球锌涂料中为了追求高的干膜含锌量，以保证涂层的导通性和使用寿命，料浆中锌粉的加入量高达80％以上。如此大量的添加锌粉已大大超过填料的临界体积浓度(CPVC)。这时料浆中粘结剂的量不足以填充球锌颗粒间的孔隙，这就注定涂层结构的多孔性，孔隙度大，屏蔽性差。同时，多孔涂层结构易引起横向共聚破坏(分层)，富锌底漆上若再涂覆其它高固体组分面漆，便会使面漆生成气泡的倾向增加。在施工是也经常发生因球锌沉淀而造成的堵枪、赌管故障，从而影响了涂装重量和施工效率。

为了解决这些问题，德国Eckave-Werke，澳大利亚的Benda、比利时锌加、美国的Dacro等公司生产出了鳞片状锌粉，研发了多种鳞片状富锌涂料，所采用的粘结剂包括：环氧树脂、氧化橡胶、硅酸乙酯等。用鳞片状锌粉配制的防腐涂料，锌成片状多层排列，金属粉用量小，涂层致密，耐腐蚀性较好，特别是达罗克涂层技术是将片状锌、铬酐等配制成的涂料涂覆在钢材等基体表面，经300℃左右固化后获得约6～8μm的有金属光泽的银灰色锌铬涂层。由于鳞片状锌粉优良的屏蔽性能、平行搭接性能、电接触性能、易悬浮的特性，使这一系列的鳞片状富锌涂料的防腐性能以及施工性能明显优于传统的球锌富锌涂料。

在国外，作为达克罗涂料最主要成分的鳞片状锌粉的制备方法主要是冷轧微小锌片法(“磨机的冲击粉碎能力分析”，周家春等，矿山机械，27(4)，22-24，1999年)。但由于技术保密，目前国内的绝大部分原料依靠进口，且成本高，影响了该技术在国内的进一步推广和应用。

国内外的锌粉生产技术主要有雾化法、蒸馏法和球磨法，雾化法是用空气、惰性气体、水或油等高压液体喷吹熔融金属流，使之拌碎成微小液滴并急冷形成固态金属粒子或粉末。这种方法生长率高，成本低，但锌粉粒度较大，通常约为数10μm，不适合生产超细锌粉。蒸馏法是利用锌的低沸点、高蒸汽压特性，在常压下将锌加热到约1000℃而气化，锌蒸汽被导入与空气隔绝的密闭容器中快速冷却，即可获得高纯度锌粉。其粒度从1～10μm，但锌粉的形状主要为球形。球磨法是应用较广泛的方法，主要用来生长微米级的球形锌粉。蔡晓兰等(参见“用高能球磨制备超细鳞片状锌粉”，世界有色金属，第4期，第48-49页，2004年)公开了用高能球磨制备超细鳞片状锌粉的方法，主要研究了原料、表面活性剂以及研磨温度和时间等对工艺的影响。

通过使用高能研磨技术，可在极短的时间内(＜30min)、在无液体介质的条件下，迅速形成厚度小于1μm，直径20～500μm的片状粉箔。公开号为CN1369338A的发明专利申请中公开了一种湿法研磨制备鳞片状金属粉的方法，该方法包含分选工序，为此需要专用的分选设备，工艺复杂，效率低，而且其制备的是单一的鳞片状金属粉。

更重要的是，上述专利及文献涉及的鳞片型锌粉在球磨加工过程中，由于加入了球磨助剂，主要为硬脂酸、硬脂酸锌、十二十二烷基苯磺酸钠等球磨助剂，生产出的鳞片状锌粉的表面也牢固的附着一层该类球磨助剂，即便下步工序中有鳞片状粉末的包覆工艺，也无法除去该类球磨助剂。由于该类球磨助剂会与硅酸盐类球磨助剂反应，若将未除去球磨助剂的鳞片状锌铝粉用于水性富锌涂料时，会导致水性富锌涂料的失效。因此，国内外鳞片型锌粉制备技术生产的鳞片型锌粉无法用于水性富锌涂料，这也是为何国内外其它厂家只能生产出溶剂型如鳞片型环氧富锌涂料，而无法研制出水性鳞片型富锌涂料的原因。

另外，由于国内外技术生产的鳞片型锌粉，均采用单一锌粉原料，而没有同时采用球状锌粉与球状铝粉经高能球磨的机械合金化形成的鳞片型锌铝合金粉。鳞片型锌铝合金粉同单一的鳞片型锌粉相比较，若用于富锌涂料，由于钝化作用，会极大的减缓锌粉的消耗速率，提高整个富锌涂料的防腐性能与防腐寿命。

发明内容

因此本发明提供一种湿法高能球磨制备鳞片型锌铝粉的方法，其通过如下技术方案实现：

(1)球磨。在球磨机内加入研磨球，然后加入球状锌粉、球状铝粉、球磨油和球磨助剂，开机研磨，基于加入物质的总量，球状锌粉为40.0％～55.0％重量，球状铝粉为3.0％～8.0％重量，球磨油为35.0％～40.0％重量，球磨助剂为8.0％～15.0％重量，加入上述物质的重量百分比之和为100％；

(2)一次抽滤。将所得料浆放入抽滤罐中，抽滤出料浆中的球磨油，得到膏状的鳞片状锌铝粉。

本发明还进一步包括如下工序：

(3)膏状产品包装。经(1)(2)工序后的膏状鳞片状锌铝粉可经包装后直接用于生产制备溶剂型的锌铝涂料。

若用于以水为溶剂的水性锌铝涂料，除了进行上述(1)、(2)和/或(3)以外，还将经过以下几道工序；

(4)清洗。经抽滤后的料浆置于清洗缸内，采用清洗剂清洗去除包覆在鳞片型锌铝粉表面的球磨助剂；

(5)二次抽滤。抽滤掉带有清洗剂与球磨助剂的球磨油；

(6)烘干。彻底的除去剩余的球磨油，采用在烘干机中升温干燥的方式进行；

(7)分散。将烘干后的粉料在分散机中处理，以消除鳞片状锌铝粉之间的粘结与团块状现象；

本发明还进一步包含如下工序：

(8)干粉状产品包装。将经分散后的鳞片型锌铝粉包装后，可用于配制水性无机富锌涂料与达克罗溶液。

在优选的实施方案中，球状锌粉和球状铝粉的粒度为100目～325目，优选120目～300目，更优选150～200目。球状锌粉的加入量基于加入物质的总量，优选为42～50％重量，更优选45～48％重量；球状铝粉的加入量基于加入物质的总量，优选为4.0％～7.0％重量，更优选5.0％～6.0％重量。

球磨油的加入量基于加入物质的总量，优选为36.0％～38.0％重量。球磨油为1000#油、200#汽油、煤油、高沸点芳香烃类等，优选200#汽油和煤油。

加入的研磨球优选为钢球，研磨球直径为5mm～30mm，优选8mm～20mm；更优选10mm～15mm。钢球的大小及数量根据球磨机的型号按一定比例加入，可同时加入不同直径的研磨球。研磨球与金属锌粉和金属铝粉原料的投料比为100∶40～100∶15；优选为100∶30～100∶20。球磨转数：30～50转/分钟；球磨时间：5～10小时，优选6~8小时。

球磨助剂为油酸、十八烷酸甘油酯、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸钠、硬脂酰胺、甘油醇、十二烷基苯磺酸钠、棕榈油、三氧化二铝或聚乙二醇等，优选油酸、十八烷酸甘油酯、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸铝或硬脂酸钠。这些球磨助剂可单独使用，也可以混合使用，优选混合使用，即采用复合助剂的形式使用，球磨助剂的加入量基于加入物质的总量，优选为10.0％～12.0％重量。

清洗剂为：十二烷基二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、烷基磺酸钠，更优选十二烷基二乙醇酰胺。清洗剂可单独使用、也可混合使用，加入量为粉料的1～10％重量，优选为2～3％重量。

优选在加入上述物料之前，首先对球磨机进行清洗，即加入研磨球和球磨油后开机空转，清洗干净机器后放空球磨油。

采用上述工艺以后，球状锌粉、球状铝粉在球磨机中在球磨油和球磨助剂的作用下，经研磨球的撞击，变为鳞片状金属粉，而且本发明采用高能球磨的湿法制备鳞片状锌铝粉，由于机械合金化的作用，使得鳞片状锌铝粉的性能优于单独研磨的鳞片状锌粉或者鳞片状铝粉，使得包含鳞片状锌铝粉的涂料的性能更为优异。同时加入清洗剂对鳞片状锌铝粉表面进行脱脂处理，使得本发明制备的鳞片状锌铝粉能够适用于水性涂料，实现了环保的效果。

根据本发明制备的鳞片状锌铝涂料，其主要技术指标如下：

1)附着力(画线法)；0-1级；

2)耐热性≤400℃；

3)导通性：面电阻率＜10⁴，体电阻率＜10³Ω·m；

4)抗盐雾腐蚀寿命：40μm～50μm涂层，＞4000h；

附图说明

图1为鳞片型锌铝粉的高能球磨工艺流程图。

图2制备鳞片型锌铝粉的高能球磨机图。

具体实施方式

一、选料

选取粒度为100目～325目的球状锌粉，粒度为100目～325目的球状铝粉。

二、研磨

在球磨机内加入直径为5mm～30mm的钢球150公斤和少量200#汽油后开机空转，清洗干净机器后放空200#汽油。

然后加入55公斤的球状锌粉、5公斤的球状铝粉、40公斤的200#汽油和4公斤的硬脂酸锌，球磨转数：30～50转/分钟，研磨8小时，控制球磨机的温度不超过60℃。

三、一次抽滤

在球磨机的出料口配有钢网，挡住钢球，然后将所得的料浆放入到带有300目滤布的抽滤罐中，采用抽滤机进行抽滤，抽滤掉球磨油，得到形成膏状的鳞片状锌铝粉。该产品可生产产制备溶剂型的富锌涂料。

生产可用于水性无机富锌涂料的鳞片状锌铝干粉的具体实施方式如下；

四、清洗

在配备有搅拌器的特制清洗罐内进行。将膏状的鳞片状锌铝粉加入清洗罐中，并加入一定量清洗剂十二烷基二乙醇酰胺与新球磨油进行脱脂清洗处理，清洗应在搅拌下进行；

五、二次抽滤

将清洗后的膏状料浆放入带有300目滤布的抽滤罐中，采用抽滤机进行二次抽滤，抽滤掉带有清洗剂与球磨助剂的球磨油；

六、烘干

采用在特制烘干机中升温并热风干燥的方式进行，烘干机的温度控制在70～80℃，经风机提供的热风不断掠过锌粉的表面，最终达到彻底干燥；

七、分散

将烘干后的粉料放入特制的分散机，粉料通过无数钢丝的抽打而分离，可充分保证鳞片状锌铝粉之间不会因为受力而导致重新“锻接”以及粉间的粘结与团块状现象。

Claims (6)

1.一种湿法高能球磨制备可用于水性无机富锌涂料、溶剂型富锌涂料、或达克罗溶液的鳞片型锌铝粉的方法，其包括如下工序：

(1)球磨：在球磨机内加入研磨球，然后加入球状锌粉、球状铝粉、球磨油和球磨助剂，开机研磨，基于加入物质的总量，球状锌粉为40.0％～55.0％重量，球状铝粉为3.0％～8.0％重量，球磨油为35.0％～40.0％重量，球磨助剂为8.0％～15.0％重量，上述物质的重量百分比之和为100％；

所述的球状锌粉和球状铝粉的粒度为100目～325目；

(2)一次抽滤：将所得料浆放入抽滤罐中，抽滤出料浆中的球磨油，得到膏状的鳞片状锌铝粉；

(3)膏状产品包装：经(1)(2)工序后的膏状鳞片状锌铝粉经包装后直接用于生产制备溶剂型的锌铝涂料；

(4)清洗：经抽滤后的膏状粉料置于清洗罐内，加入球磨油和清洗剂后，搅拌清洗以去除包覆在鳞片型锌铝粉表面的球磨助剂；

其中所述的清洗剂选自十二烷基二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚或烷基磺酸钠；

(5)二次抽滤：抽滤掉带有清洗剂与球磨助剂的球磨油；

(6)烘干：彻底的除去剩余的球磨油，采用在烘干机中加温干燥的方式进行；

(7)分散：将烘干后的粉料在分散机中处理，以消除鳞片状锌铝粉之间的粘结与团块状现象。

2.根据权利要求1的方法，还进一步包括如下工序：

(8)干粉状产品包装：将经分散后的鳞片型锌铝粉包装后，用于配制水性无机锌铝涂料或达克罗溶液。

3.根据权利要求1或2的方法，其中所述的球状锌粉和球状铝粉的粒度为150-200目。

4.根据权利要求1或2的方法，所述的球磨油选自1000#油、200#汽油、煤油、高沸点芳香烃类。

5.根据权利要求1或2的方法，所述的球磨助剂选自油酸、十八烷酸甘油酯、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸钠、硬脂酰胺、甘油醇、十二烷基苯磺酸钠、棕榈油、三氧化二铝或聚乙二醇。

6.一种鳞片型锌铝粉，其根据权利要求1～5任一项的方法制备。

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