CN101633798B - 一种用于水性涂料的铝银浆制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于水性涂料的铝银浆制备方法，首先在原料铝粉表面实现羟基化，再添加硅氧烷经水解反应生成硅醇与铝粉表面羟基结合，使铝粉表面包覆一层保护膜，再通过球磨机用蒸馏水作溶剂研磨制备出用于水性涂料的铝银浆。该种水性铝银浆在醇溶剂、水溶剂中具有良好的分散性；具有优异的耐腐蚀性能和耐候性能；金属效果好。可作为一种环保型金属颜料用于环保型水性涂料、汽车面漆及水性油墨。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种用于水性涂料的铝银浆制备方法，属于金属涂料领域。
二、背景技术
铝银浆是一种使用量大的具有银灰色金属光泽的金属颜料。其制造方法大多采用湿法球磨工艺，在球磨制备过程中通常用矿物油、200#溶剂油等作为溶剂。这使得制备出来的铝银浆含有大量的VOC(有机物挥发含量)。随着人们环保意识的不断增强以及我国加入WTO后国外企业的纷至沓来，涂料工业面临着前所未有的挑战，即如何降低生产和使用涂料所造成的污染，尤其是对大气的污染。西方发达国家对VOC的防治起步较早，各国均制定了严格的VOC排放标准。因此，发展和推广低VOC甚至零VOC的环保型涂料是大势所趋。
铝粉颜料是一种重要的金属颜料，由于其具有金属闪光效果和随角异色性，在汽车涂料中被广泛使用。但铝粉能与水发生发应，生成氧化铝和氢氧化铝，并释放出氢气。因为传统的铝粉漆均为溶剂型，体系中没有水分存在，所以不会发生此反应。但大多数的水性铝粉漆都呈弱碱性，此时水会与铝粉发生反应，并且随着pH值的升高反应会加剧。这些反应会导致铝粉表面发暗，从而影响漆膜外观；同时在反应中会产生氢气，它会导致容器中的压力增加而“胀桶”，进而引发安全事故。因此对用于水性涂料的铝粉必须进行表面处理，防止它与体系中的水反应。水性铝粉漆具有较低的VOC含量，可减少涂装过程中VOC的排放，有利于环境保护，是替代溶剂型金属漆的环保型产品。为适应水性漆的要求，必须对铝粉颜料表面进行改性，确保铝粉在水性漆中的稳定性。常用的改性方法有添加阻蚀剂法和包覆法。而目前所用的水性铝银浆大都是在油性铝银浆的基础上通过再改性，使其适应水性铝银浆。这使得在制备水性铝银浆的基础上多加了一道改性处理工序，势必会造成水性铝银浆成本的提高。如：申请号为200810030678.9的中国专利公开了一种二氧化硅包覆型水性铝银浆的制备方法，该方法得到的水性铝银浆虽然在醇溶液、水溶液中具有良好的分散性；具有优异的耐酸耐碱的性能。但该方法是直接对油性铝银浆处理，再此之前油性铝银浆已经进行了研磨工艺，势必造成成本的提高。申请号为200610123751.8的中国专利公开了一种包覆型铝粉颜料的制备方法，该方法在铝粉颜料表面进行双层包覆，使其具有良好的耐酸耐碱性能，适用水性涂料的要求，但该方法制备出来的铝粉颜料同样是对片状铝粉进行包覆，再此之前已经进行了研磨工艺，只是对铝银浆进行改性再处理。这些方法所具有的共同特点是先对铝粉进行研磨工艺，再对其进行改性处理。
三、发明内容
1、发明的目的：本发明所要解决的技术问题是用蒸馏水作溶剂研磨制备出直接适应水性涂料的铝银浆。该方法可省去对铝银浆表面再改性处理。而且工艺简单、制造方便、产品质量好、适应各种球磨研磨设备的用于水性涂料的铝银浆制备方法。
2、发明的技术方案：本发明提供了一种用于水性涂料的铝银浆制备方法，首先在原料铝粉表面实现羟基化，再添加硅氧烷经水解反应生成硅醇与铝粉表面羟基结合，使铝粉表面包覆一层保护膜，再通过球磨机用蒸馏水作溶剂研磨制备出用于水性涂料的铝银浆。其按以下步骤完成：
(1)、分散及分别溶解：在反应器皿内，先将纯度为99.8Wt％，粒度为20μm的铝粉分散于醇类和/或醚类溶剂中，醇类为甲醇和/或乙醇和/或异丙醇和/或正丁醇中的任选一种，醚类为正丁醚和/或乙二醇丁醚和/或二乙二醇二甲基醚中的任选一种，醇类和/或醚类溶剂添加量为铝粉重量的1～3倍，温度控制在40℃～60℃，在电磁搅拌器下搅拌2小时；在另一反应器皿内添加酯类和/或醚类与硅氧烷的混合物，酯类为乙酸乙酯和/或乙酸丁酯中的任选一种，醚类为正丁醚和/或乙二醇丁醚和/或二乙二醇二甲基醚中的任选一种，硅氧烷为Si(OR)4和/或R′Si(OR)3，其中OR为能水解的烷氧基，R′为有机官能团或含有机官能团的碳链，其硅氧烷的添加量为铝粉重量的5％～20％，酯类和/或醚类添加量为铝粉重量的1～5倍。在室温下搅拌30分钟；在另一反应器皿内添加丙烯酸树脂与醇类和/或酯类的混合物，醇类为甲醇和/或乙醇和/或异丙醇和/或正丁醇中的任选一种，酯类为乙酸乙酯和/或乙酸丁酯中的任选一种，丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂中的任选一种，丙烯酸树脂的添加量为铝粉重量的20％～50％，而醇类或醚类的添加量为丙烯酸树脂重量的1～3倍，首先将丙烯酸树脂加热到熔化，再添加醇类和/或醚类，在室温下搅拌30分钟；(2)、水解反应：将上述所制备的酯类和/或醚类与硅氧烷混合物滴加到装有铝粉的反应器皿内，温度控制在40℃～60℃，反应时间控制在4～8小时，然后将温度升到60℃～100℃，再滴加丙烯酸树脂和醇类和/或酯类的混合物，反应时间控制在8～24小时；反应结束后经过冷却，澄清，抽滤，干燥，得到包覆好的铝粉；(3)、球磨：在球磨机中加入1份包覆好的铝粉，10～50份钢球，2～4份蒸馏水以及原料铝粉重量的2％～6％的油酸和/或硬脂酸和/或聚乙烯醇和/或他们混合物中的任选一种作为助磨剂；经球磨机研磨12～20小时，就得到用于水性涂料的铝银浆。
3、发明的积极效果：采用上述技术方案的用于水性涂料的铝银浆制备方法，其方法的特征为先在原料铝粉表面实现羟基化，再添加硅氧烷经水解反应生成硅醇与铝粉表面羟基结合，使铝粉表面包覆一层保护膜，再通过球磨机用蒸馏水作溶剂研磨制备出用于水性涂料的铝银浆。该方法制备出来的铝银浆，在醇溶剂、水溶剂中具有良好的分散性；具有优异的耐腐蚀性能和耐候性能；铝银浆金属效果好。本发明在铝粉表面包覆一层保护薄膜，因为致密的薄膜能够阻止铝粉与水直接接触，从而避免了与水发生析氢反应；本发明所制备出来的铝银浆，解决了油性铝银浆产品难以满足环保型水性涂料和水性油墨要求的问题，也解决了水性铝银浆表面再改性、成本提高的问题。作为一种环保型金属颜料，可用于环保型水性涂料和水性油墨。
四、具体实施方式：
实例中所用铝粉纯度均为99.8Wt％，粒度为20μm。
实施例1：
1、以重量计，在反应容器内加入60份原料铝粉和90份溶剂乙醇，在温度为40℃下搅拌2小时；在另一容器内加入3份四乙氧基硅烷，30份乙酸乙酯，在室温下搅拌30分钟；在另一反应容器内加入20份羟基丙烯酸树脂，加热熔化后，再加入25份乙醇，搅拌30分钟；2、将前二步所得的铝粉悬浮液滴加混合后，温度维持40℃，在搅拌下反应4小时，然后加热到温度为80℃，再滴加加入第三步所得的混合物，反应8小时，待反应完后冷却至室温，静置、抽滤、干燥，得到包覆铝粉；3、将所得的60份包覆铝粉、120份钢球、120份蒸馏水以及3份硬脂酸与聚乙烯醇混合助剂加入球磨机中，球磨时间12小时后，出料就得到用于水性涂料的铝银浆。
实施例2：
1、以重量计，在反应容器内加入60份原料铝粉和180份溶剂乙二醇丁醚，在温度为60℃下搅拌2小时；在另一容器内加入6份氨丙基三乙氧基硅烷，40份乙酸丁酯，在室温下搅拌30分钟；在另一反应容器内加入30份羟基丙烯酸树脂，加热熔化后，再加入45份乙二醇丁醚，搅拌30分钟；2、将前二步所得的铝粉悬浮液滴加混合后，，温度维持60℃，在搅拌下反应6小时然后加热到温度为80℃，再滴加加入第三步所得的混合物，反应8小时，待反应完后冷却至室温，静置、抽滤、干燥，得到包覆铝粉；3、将所得的60份包覆铝粉、180份钢球、180份蒸馏水以及3份油酸与聚乙烯醇混合助剂加入球磨机中，球磨时间14小时后，出料就得到用于水性涂料的铝银浆。
实施例3：
1、以重量计，在反应容器内加入100份原料铝粉和100份溶剂异丙醇，在温度为60℃下搅拌2小时；在另一容器内加入10份氨丙基三乙氧基硅烷，40份乙酸丁酯，在室温下搅拌30分钟；在另一反应容器内加入40份羟基丙烯酸树脂，加热熔化后，再加入60份正丁醇，搅拌30分钟；2、将前二步所得的铝粉悬浮液滴加混合后，，温度维持60℃，在搅拌下反应6小时，然后加热到温度为100℃，再滴加加入第三步所得的混合物，反应16小时，待反应完后冷却至室温，静置、抽滤、干燥，得到包覆铝粉；3、将所得的100份包覆铝粉、400份钢球、400份蒸馏水以及5份硬脂酸加入球磨机中，球磨时间16小时后，出料就得到用于水性涂料的铝银浆。
Claims (1)
1.一种用于水性涂料的铝银浆制备方法，包括分散及分别溶解，水解反应，球磨三个步骤，其特征是：
1.1、分散及分别溶解：在反应器皿内，先将纯度为99.8Wt％，粒度为20μm的铝粉分散于醇类和/或醚类溶剂中，醇类为甲醇和/或乙醇和/或异丙醇和/或正丁醇中的任选一种，醚类为正丁醚和/或乙二醇丁醚和/或二乙二醇二甲基醚中的任选一种，醇类和/或醚类溶剂的添加量为铝粉重量的1～3倍，温度控制在40℃～60℃，在电磁搅拌器下搅拌2小时；在另一反应器皿内添加酯类和/或醚类与硅氧烷的混合物，酯类为乙酸乙酯和/或乙酸丁酯中的任选一种，醚类为正丁醚和/或乙二醇丁醚和/或二乙二醇二甲基醚中的任选一种，硅氧烷为Si(OR)4和/或R′Si(OR)3，其中OR为能水解的烷氧基，R′为有机官能团或含有机官能团的碳链，其硅氧烷的添加量为铝粉重量的5％～20％，酯类和/或醚类的添加量为铝粉重量的1～5倍，在室温下搅拌30分钟；在另一反应器皿内添加丙烯酸树脂与醇类和/或酯类的混合物，醇类为甲醇和/或乙醇和/或异丙醇和/或正丁醇中的任选一种，酯类为乙酸乙酯和/或乙酸丁酯中的任选一种，丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂中的任选一种，丙烯酸树脂的添加量为铝粉重量的20％～50％，而醇类和/或醚类的添加量为丙烯酸树脂重量的1～3倍，首先将丙烯酸树脂加热到熔化，再添加醇类和/或醚类，在室温下搅拌30分钟；
1.2、水解反应：将上述所制备的酯类和/或醚类与硅氧烷混合物滴加到装有铝粉的反应器皿内，温度控制在40℃～60℃，反应时间控制在4～8小时，然后将温度升到60℃～100℃，再滴加丙烯酸树脂与醇类和/或酯类的混合物，反应时间控制在8～24小时；反应结束后经过冷却，澄清，抽滤，干燥，得到包覆好的铝粉；
1.3、球磨：在球磨机中加入1份包覆好的铝粉，10～50份钢球，2～4份蒸馏水以及原料铝粉重量的2％～6％的油酸和/或硬脂酸和/或聚乙烯醇和/或他们的混合物中的任选一种作为助磨剂；经球磨机研磨12～20小时，就得到用于水性涂料的铝银浆。
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