CN102241922A - 一种环保型聚氨酯改性铝银浆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型聚氨酯改性铝银浆的制备方法，所述的方法包括以下步骤：分散：配制溶液A：将铝粉分散于醇类和/或醚类溶剂中，温度控制在38℃--62℃，在搅拌器下搅拌2.5小时；配制溶液B：将酯类和/或醚类与聚氨酯的混合，在室温下搅拌25-30分钟；配制溶液C：将羟基丙烯酸树脂加热熔化，再添加醇类和/或醚类，在室温下搅拌25分钟以上；改性：将溶液B滴加到溶液A中，温度在38-62℃，反应3.8-8.2小时，然后将温度升高到60-100℃，再滴加溶液C，反应7.8-25.6小时；球磨；本发明与现有技术相比，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；铝银浆金属光泽效果好。

Description

一种环保型聚氨酯改性铝银浆的制备方法

技术领域

本发明涉及金属颜料的制备方法领域，具体的说，涉及一种环保型聚氨酯改性铝银浆的制备方法。

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。铝银浆中的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。因此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。

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、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，国内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。

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。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，它会导致客器中的压力增加而产生“胀听”现象，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。

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。

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。

发明内容

发明的目的：

本发明所要解决的技术问题是用环保型溶剂研磨制备出直接适应水性涂料使用的铝银浆。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。

发明的技术方案：

本发明提供了一种环保型聚氨酯改性铝银浆的制备方法，首先在原料铝粉表面实现羟基化，再添加脂肪族水性聚氨酯与铝粉表面羟基结合，使铝粉表面包覆一层保护膜，再通过球磨机用环保型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：

第一步分散：

配制溶液A：

将铝粉分散于醇类和/或醚类溶剂中，温度控制在38℃--62℃，在搅拌器下搅拌2.5小时；

配制溶液B：

将酯类和/或醚类与聚氨酯的混合，在室温下搅拌25-30分钟；

配制溶液C

将羟基丙烯酸树脂加热熔化，再添加醇类和/或醚类，在室温下搅拌25分钟以上；

第二步改性：

将溶液B滴加到溶液A中，温度控制在38-62℃，反应时间控制在3.8-8.2小时，然后将温度升高到60-100℃，再滴加溶液C，反应时间控制在7.8-25.6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；

第三步球磨：

在球磨机中加入1份包覆好的铝粉，9～52份钢球，1.8～4.2份环保溶剂以及原料铝粉重量的1.8～6.3％的油酸、硬脂酸、聚乙烯醇中的一种或几种的混合物作为助磨剂；经球磨机研磨11.5～21小时，就得到可用于水性涂料的环保型聚氨酯改性铝银浆。

所述的铝粉是指未经改性的雾化铝粉，其纯度为99.85％，粒度为19μm。

所述醇类和/或醚类的添加量为铝粉重量的0.9-3.2倍，醇类为甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种；醚类为正丁醚、乙二醇丁醚、二乙二醇二甲醚中的一种。

所述的述聚氨酯是指含有活性羧基能够与铝粉表面羟基进行反应的脂肪族水性聚氨酯HDI，其添加量为铝粉重量的4.5％-22％，聚氨酯与酯类和/或醚类的混合物中酯类为乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种；醚类为正丁醚、乙二醇醚和二乙二醇二甲醚中的一种；醇类为甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或几种的混合物；酯类和/或醚类的添加量为铝粉重量的0.9--5.5倍，

所述的丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂中的一种或几种的混合物，丙烯酸树脂的添加量为铝粉重量的18％--51％，醇类和/或醚类的添加量为丙烯酸树脂重量的0.85-3.13倍。

所述的环保溶剂为无水乙醇。

本发明在铝粉表面包覆两层保护薄膜，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、成本提高等问题。作为一种环保型金属颜料，可用于环保型汽车面漆、环保型水性涂料和水性油墨等领域。

本发明与现有技术相比，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；铝银浆金属光泽效果好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

实例中所用铝粉纯度均为99.85Wt％，粒度为19μm；生产企业为江苏天元金属粉末有限公司；

实例中所用的乙醇纯度为99.5％，生产企业为岳阳华江化工有限公司；

实施例中所述水性聚氨酯为N-81系列水性聚氨酯，生产企业为江阴摩尔化工新材料有限公司；

实施例中所述乙酸乙酯纯度为99.9％，生产企业为广州市俱辉化工有限公司；

实施例中所述羟基丙烯酸树脂为apa-518h水溶性丙烯酸树脂；生产企业为济南卡夫乐化工有限公司；

实施例所述硬脂酸纯度为99.7％，生产企业为淄博丰森油脂化工有限公司；

实施例所述聚乙烯醇牌号为2488型，生产企业为上海康湖化工有限公司；

实施例所述二乙二醇丁醚纯度为99.8％，生产企业为深圳华昌化工有限公司；

实施例所述异丙醇纯度为99.9％，生产企业为深圳市林高兄弟科技有限公司；

实施例1：

第一步：分散

溶液A：

以重量计，在反应容器内加入58份原料铝粉和93份溶剂乙醇，在温度为39℃下搅拌1.8小时；

溶液B：

在另一容器内加入4份脂肪族水性聚氨酯，38份乙酸乙酯，在室温下搅拌25分钟；

溶液C：

在另一反应容器内加入18份羟基丙烯酸树脂，加热熔化后，再加入26份乙醇，搅拌28分钟；

第二步：改性

将溶液B加入到溶液A中，加完后，温度维持39℃，在搅拌下反应3.8小时，然后加热到温度为79℃，再滴加溶液C，滴加完后，保温7.6小时，待反应完后冷却至室温，静置、抽滤、干燥，得到包覆铝粉；

第三步：球磨

将所得的58份包覆铝粉、117份钢球、105份乙醇以及2.8份硬脂酸与聚乙烯醇(硬脂酸与聚乙烯醇的重量比为1.3∶1.5)混合助剂加入球磨机中，球磨时间11.9小时后，出料就得到了环保型聚氨酯改性铝银浆。

实施例2：

第一步：分散

溶液A：

以重量计，在反应容器内加入58份原料铝粉和163份溶剂乙二醇丁醚，在温度为53℃下搅拌1.8小时；

溶液B：

在另一容器内加入5份脂肪族水性聚氨酯，36份乙酸丁酯，在室温下搅拌28分钟；

溶液C：

在另一反应容器内加入27份羟基丙烯酸树脂，加热熔化后，再加入44份乙二醇丁醚，搅拌28分钟；

第二步：改性：

将溶液B加入到溶液A中，加完后，温度维持53℃，在搅拌下反应5.7小时，然后加热到温度为78℃，再滴加溶液C，滴加完成后，保温7.8小时，待反应完后冷却至室温，静置、抽滤、干燥，得到包覆铝粉；

第三步：球磨：

将所得的58份包覆铝粉、156份钢球、130份二乙二醇醚以及4份油酸与聚乙烯醇混合助剂(油酸与聚乙烯醇的重量比为2.4∶1.6)加入球磨机中，球磨时间13.5小时后，出料就得到了环保型聚氨酯改性铝银浆。

实施例3：

第一步：分散

溶液A：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58℃下搅拌2小时；

溶液B：

在另一容器内加入10份脂肪族水性聚氨酯，40份乙酸丁酯，在室温下搅拌30分钟；

溶液C：

在另一反应容器内加入45份羟基丙烯酸树脂，加热熔化后，再加入68份正丁醇，搅拌35分钟；

第二步：改性

将溶液B加入到溶液A中，加完后，温度维持58℃，在搅拌下反应6小时，然后加热到温度为100℃，再滴加溶液C，滴加完成后，反应15.3小时，待反应完后冷却至室温，静置、抽滤、干燥，得到包覆铝粉；

第三步：改性

将所得的100份包覆铝粉、400份钢球、400份乙醇或正丁醚以及6份硬脂酸加入球磨机中，球磨时间15.8小时后，出料就得到用于水性涂料的铝银浆。

实施例4：

对比例，除不添加水性聚氨酯外，其他条件不变。

其结果如表1所示：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					粒径分布(μm)	15--40	25--38	20--30	5--40
耐候性	较好	较好	较好	较差
					附着力(划格法)	无方格脱落	无方格脱落	无方格脱落	有方格脱落
喷涂要求	一般	一般	一般	有严格要求
					有机物排放量(VOC)	20g/m2	15g/m2	25g/m2	30g/m2
耐洗刷性	≥5000次	≥5500次	≥5300次	≤4500次
					杂质含量	≤0.5	≤0.45	≤0.52	≤1.2

Claims (5)

1.一种环保型聚氨酯改性铝银浆的制备方法，其特征在于：含有以下步骤，

第一步分散：

配制溶液A：

将铝粉分散于醇类和/或醚类溶剂中，温度控制在38℃--62℃，在搅拌器下搅拌2.5小时；

配制溶液B：

将酯类和/或醚类与聚氨酯的混合，在室温下搅拌25-30分钟；

配制溶液C

将羟基丙烯酸树脂加热熔化，再添加醇类和/或醚类，在室温下搅拌25分钟以上；

第二步改性：

将溶液B滴加到溶液A中，温度控制在38-62℃，反应时间控制在3.8-8.2小时，然后将温度升高到60-100℃，再滴加溶液C，反应时间控制在7.8-25.6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；

第三步球磨：

在球磨机中加入1份包覆好的铝粉，9～52份钢球，1.8～4.2份环保溶剂以及原料铝粉重量的1.8～6.3％的油酸、硬脂酸、聚乙烯醇中的一种或几种的混合物作为助磨剂；经球磨机研磨11.5～21小时，就得到可用于水性涂料的环保型聚氨酯改性铝银浆。

2.根据权利要求1所述的一种环保型聚氨酯改性铝银浆的制备方法，其特征在于：

所述的铝粉是指未经改性的雾化铝粉，其纯度为99.85％，粒度为19μm。

3.根据权利要求1所述的一种环保型聚氨酯改性铝银浆的制备方法，其特征在于：

所述醇类和/或醚类的添加量为铝粉重量的0.9-3.2倍，醇类为甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种；醚类为正丁醚、乙二醇丁醚、二乙二醇二甲醚中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种环保型聚氨酯改性铝银浆的制备方法，其特征在于：

所述的述聚氨酯是指含有活性羧基能够与铝粉表面羟基进行反应的脂肪族水性聚氨酯HDI，其添加量为铝粉重量的4.5％-22％，聚氨酯与酯类和/或醚类的混合物中酯类为乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种；醚类为正丁醚、乙二醇醚和二乙二醇二甲醚中的一种；醇类为甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或几种的混合物；酯类和/或醚类的添加量为铝粉重量的0.9--5.5倍。

5.根据权利要求1所述的一种环保型聚氨酯改性铝银浆的制备方法，其特征在于：

所述的丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂中的一种或几种的混合物，丙烯酸树脂的添加量为铝粉重量的18％--51％，醇类和/或醚类的添加量为丙烯酸树脂重量的0.85-3.13倍。