CN105419405B - 一种彩色铝颜料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色铝颜料的制备方法，是预处理后的铝粉加入溶剂中，随后加入表面活性剂，超声分散均匀，得到分散液；将有机颜料加入溶剂中，超声分散均匀后加入到分散液中，同时加氯化钡溶液，用FLUKE高剪切分散乳化机分散处理，随后用去离子水进行洗涤，干燥后即得到有机颜料包覆的彩色铝颜料。本发明的彩色铝颜料在水性介质和有机树脂中分散性好，不易团聚，色彩鲜艳，光泽度高。

Description

一种彩色铝颜料的制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种颜料的制备方法，具体地说是一种彩色铝颜料的制备方法，是由有机颜料包覆在片状铝粉表面而制成。

二、背景技术

铝颜料作为一种重要的金属颜料，它具有独特的金属闪光效果和“随角异色”效应，近年来需求量激增，广泛应用在工业涂料、海洋涂料、汽车涂料等方面。铝颜料本身是一种亮银色的金属粉体，也被称为铝银粉或铝银浆，根据其不同的白度和亮度效果可分为细白银、闪光银、电镀银等。

随着时代的发展，人们对于汽车的需求量逐年增加，铝颜料因其金属光泽广泛应用在汽车的金属外漆上，其需求量也逐年递增。但是，由于普通的铝颜料只具备单一的银色，其单一的色彩很难满足于如今工业发展的需要。所以，人们逐渐开始制备彩色的铝颜料以供市场需求。

目前我国的彩色铝颜料大部分采用液相沉积法制得，即在片状铝粉表面沉积一层金属氧化物，如氧化铁、氧化钴等，以达到着色的效果。这种方法制得的彩色铝颜料由于表面上附着了一层金属无机物，且后期需要煅烧处理，使得铝颜料在树脂和水性介质中的分散性变差，不利于涂料的制备。而且，通过液相沉积法制备彩色铝颜料方法复杂，很难控制颜料的L、a、b值，不利于工业化生产。

三、发明内容

本发明旨在提供一种彩色铝颜料的制备方法，是通过在片状铝粉表面包覆一层有机颜料制得，弥补了现有技术中的不足之处。该颜料易于制得，在水性介质和有机树脂中分散性好，不易团聚，色彩鲜艳，光泽度高。

本发明彩色铝颜料的制备方法包括如下步骤：

1、将50-70份铝颜料加入到250-300份无水乙醇中，同时加入2-6份聚乙二醇，超声分散均匀得到铝颜料溶液；将5-10份正硅酸乙酯、3-7份硅烷偶联剂与30-50份无水乙醇混合，制成溶液A；将2-5份氨水(质量浓度20％)和5-8份去离子水与30-50份无水乙醇混合，制成溶液B；将所述溶液A和溶液B同时滴加至铝颜料溶液中，滴加时间控制在30-60min，40-70℃反应6-10h，反应结束后抽滤，60℃下真空干燥12h，得到预处理的铝粉。

2、将步骤1得到的预处理的铝粉加入150-300份溶剂中，随后加入2-7份表面活性剂，超声分散均匀，得到分散液；

3、将13-20份有机颜料加入50-80份溶剂中，超声分散均匀后加入到步骤2获得的分散液中，同时加入30-80份氯化钡溶液，用FLUKE高剪切分散乳化机分散处理30-180min，随后用去离子水进行洗涤，60-120℃干燥12h，即得到有机颜料包覆的彩色铝颜料。

步骤1中所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A-151、硅烷偶联剂KH550或硅烷偶联剂KH560。

步骤3中分散处理的温度控制在50-70℃。

所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。

所述氯化钡溶液是由1-5份的氯化钡溶于50-80份的溶剂中获得。

所述溶剂为无水乙醇、去离子水或异丙醇。

所述铝颜料为鳞片状铝颜料，可为油性铝颜料或水性铝颜料。

所述有机颜料选自酞菁蓝、永固黄或偶氮红。

步骤1中的铝颜料本身属于油性颜料，亲水性差，在去离子水中的分散性不好，所以需要使用无水乙醇作为溶剂使用。经过步骤1的预处理后，铝颜料亲水性变好，既可使用去离子水，也可以使用无水乙醇作为溶剂；另外，步骤1中的去离子水参与反应，不可或缺。

通过对铝颜料的预处理，可以使铝颜料表面沉积一层SiO₂，起到耐酸碱性的效果，同时也提高了铝颜料在水性介质中的分散状态。实验中铝颜料在超声波清洗器内进行分散，使得其可以在溶剂中有着很好的分散状态；再通过FLUKE高剪切分散乳化机对铝颜料进行分散剪切，高速剪切作用提高了铝颜料表面的活化能，改变了其表面的吸附作用和反应活性，增强了铝颜料表面对有机颜料的吸附作用；添加的表面活性剂是一种阴离子表面活性剂,如十二烷基硫酸钠，它在水中解离:当悬浮液中加入沉淀剂BaCl₃溶液时，由于铝颜料面呈现一定的负电性，因此Ba³⁺优先被铝粉吸附于其表面，形成一层正电荷层，而悬浮在溶液中吸附于有机颜料表面的活性剂与Ba³⁺反应，则生成难溶物与有机颜料一同沉淀到铝颜料的表面，形成Al/SiO₂/有机颜料复合颜料。BaCl₃起着色淀剂的作用，使得有机颜料在铝颜料表面着色牢固。

目前市场上有着众多的有机颜料，所以可以包覆在铝颜料表面的有机颜料种类繁多，易于通过包覆不同种类的有机颜料达到不同的色彩效果。而且，有机颜料本身和有机树脂的相容性很好，通过上述方法制备的彩色铝颜料色彩鲜艳，易于分散在有机树脂中，固化后不易掉色，光泽度高。

四、附图说明

图1是未包覆的铝颜料。

图2是包覆酞菁蓝后的铝颜料。

图3是包覆前后铝颜料的XRD谱图，其中a铝颜料，b酞菁蓝颜料，c包覆酞菁蓝后的铝颜料。

图4是包覆前后铝颜料的FTIR谱图，其中a铝颜料，b酞菁蓝颜料，c包覆酞菁蓝后的铝颜料。

图5是着色前后铝颜料的粒径分析谱图，其中a未包覆的铝颜料，b包覆酞菁蓝后的铝颜料。

图6是着色前后铝颜料在溶剂中的稳定性测试照片。

五、具体实施方式

实施例1：

本实施例中彩色铝颜料的制备包括如下步骤：

1、取油性铝颜料50份，用无水乙醇洗涤3次，于50℃真空干燥120min。将烘干后的铝颜料加入到250份无水乙醇中，同时加入4份聚乙二醇，超声分散均匀得到铝颜料溶液；将7份正硅酸乙酯、5份硅烷偶联剂A-151与30份无水乙醇混合，制成溶液A；将5份氨水和7份去离子水与30份无水乙醇混合，制成溶液B；将所述溶液A和溶液B同时滴加至铝颜料溶液中，滴加时间控制在30min，在60℃反应6h，反应结束后抽滤，60℃下真空干燥12h，得到预处理的铝粉。

2、将步骤1得到的预处理的铝粉加入到250份无水乙醇中，用3份十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，超声分散1h，得到分散液；

3、取酞菁蓝颜料20份，加入到80份无水乙醇中，超声分散1h得到酞菁蓝溶液；将步骤2获得的分散液置于FLUKE高剪切分散乳化机中剪切分散，温度控制在50℃，缓慢加入酞菁蓝溶液，同时控制滴速滴加40份氯化钡溶液，反应30min后，用乙醇洗涤并于60℃干燥12h，得到蓝色铝颜料。

实施例2：

本实施例中彩色铝颜料的制备包括如下步骤：

1、取油性铝颜料50份，用无水乙醇洗涤3次，于50℃真空干燥120min。将烘干后的铝颜料加入到300份无水乙醇中，同时加入5份聚乙二醇，超声分散均匀得到铝颜料溶液；将8份正硅酸乙酯、5份硅烷偶联剂KH550与40份无水乙醇混合，制成溶液A；将3份氨水和5份去离子水与30份无水乙醇混合，制成溶液B；将所述溶液A和溶液B同时滴加至铝颜料溶液中，滴加时间控制在60min，在50℃反应5h，反应结束后抽滤，60℃下真空干燥12h，得到预处理的铝粉。

2、将步骤1得到的预处理的铝粉加入到250份无水乙醇中，用5份十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，超声分散1h，得到分散液；

3、取永固黄颜料15份，加入到80份无水乙醇中，超声分散1h得到永固黄溶液；将步骤2获得的分散液置于FLUKE高剪切分散乳化机中剪切分散，温度控制在70℃，缓慢加入永固黄溶液，同时控制滴速滴加30份氯化钡溶液，反应120min后，用乙醇洗涤并于100℃干燥12h，得到黄色铝颜料。

实施例3：

本实施例中彩色铝颜料的制备包括如下步骤：

1、取油性铝颜料50份，用无水乙醇洗涤3次，于50℃真空干燥120min。将烘干后的铝颜料加入到250份无水乙醇中，同时加入3份聚乙二醇，超声分散均匀得到铝颜料溶液；将9份正硅酸乙酯、6份硅烷偶联剂KH560与30份无水乙醇混合，制成溶液A；将4份氨水和8份去离子水与30份无水乙醇混合，制成溶液B；将所述溶液A和溶液B同时滴加至铝颜料溶液中，滴加时间控制在40min，在70℃反应8h，反应结束后抽滤，60℃下真空干燥12h，得到预处理的铝粉。

2、将步骤1得到的预处理的铝粉加入到250份无水乙醇中，用7份十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，超声分散1h，得到分散液；

3、取偶氮红颜料18份，加入到60份无水乙醇中，超声分散1h得到偶氮红溶液；将步骤2获得的分散液置于FLUKE高剪切分散乳化机中剪切分散，温度控制在50℃，缓慢加入偶氮红溶液，同时控制滴速滴加70份氯化钡溶液，反应80min后，用乙醇洗涤并于100℃干燥12h，得到红色铝颜料。

以下是根据以上实例所制备的彩色铝颜料的测试表征。

如图1所示，未包覆的铝颜料表面光滑，呈片状结构，无杂相。图2是酞菁蓝颜料包覆在预处理铝粉表面上后得到的铝颜料。从图上可以看出，铝粉表面沉积着许多细小的酞菁蓝颗粒，且粒径大小不一。

对铝颜料表面沉积酞菁蓝颜料可以通过XRD测试进行表征，其结果如图3所示。在三条曲线上都可以看到许多不平滑的毛刺，这是由于铝颜料在生产过程中吸附了一些非晶形的有机物造成的。在2θ＝38°,44°,65°,78°是铝颜料的特征峰，2θ＝7°,9°,18°,23°,26°,28°,30°是酞菁蓝颜料的特征峰，而在c曲线上都可以看到两种颜料的特征峰，说明两种酞菁蓝颜料包覆在铝颜料表面。

图4为包覆前后铝颜料及酞菁蓝颜料的红外光谱图。图4表明，铝颜料由于基体本身是金属单质，得到的谱图近乎是一条直线，没有特别突出的特征峰；而b为酞菁蓝颜料的红外谱图。而在c谱图中，铝颜料在预处理后TEOS和VTES共水解缩聚后形成了Al-O-Si化学键，同时A-151上的双键也复合到铝颜料表面，所以在1103cm^-1出现了Si-O的伸缩振动峰，在1642cm^-1出现的是C＝C的特征峰，而b中酞菁蓝颜料基团的特征峰也可以在c谱图上看到，进一步在铝颜料表面形成了SiO₂和酞菁蓝的双层包覆。

图5是铝颜料的粒径分析结果，未包覆铝颜料的平均粒径为27.98μm，包覆着色后的铝颜料平均粒径为28.73μm，着色后铝粉颜料的粒径增大值为原料铝粉粒径的2％左右，粒径增长不大，符合铝颜料的使用粒径标准。

为了进一步测试包覆后酞菁蓝颜料的铝颜料在溶剂的稳定性，对包覆前后的铝颜料做了沉降实验的测试。分别取0.1g包覆前后的铝颜料，加入20ml异丙醇并超声分散半小时，沉降48h后观察铝粉在异丙醇中的分散情况。图6是包覆前后的铝颜料在异丙醇中沉降48h后得到的图片，可以看到两种颜料在溶剂中均无明显沉降现象，在有机溶剂中的分散性良好，着色后的铝颜料与溶剂的相容性好。

表1是对铝颜料进行着色包覆前后的色相分析。其中L*表示的是亮度，a*表示从洋红色至绿色的范围，b*表示从黄色至蓝色的范围。两组数据对比，各个角度的L*值变化不大，说明包覆前后铝颜料的亮度下降很少，依然保持很高的光泽度；着色后b*值明显小于着色前铝颜料的b*值，说明颜料颜色逐渐向蓝色过渡，颜色发生改变。

表1着色前后铝颜料的色相分析

Claims (6)

1.一种彩色铝颜料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将50-70份铝颜料加入到250-300份无水乙醇中，同时加入2-6份聚乙二醇，超声分散均匀得到铝颜料溶液；将5-10份正硅酸乙酯、3-7份硅烷偶联剂与30-50份无水乙醇混合，制成溶液A；将2-5份氨水和5-8份去离子水与30-50份无水乙醇混合，制成溶液B；将所述溶液A和溶液B同时滴加至铝颜料溶液中，滴加时间控制在30-60min，40-70℃反应6-10h，反应结束后抽滤，60℃下真空干燥12h，得到预处理的铝粉；

所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A-151、硅烷偶联剂KH550或硅烷偶联剂KH560；

2）将步骤1）得到的预处理的铝粉加入150-300份溶剂中，随后加入2-7份表面活性剂，超声分散均匀，得到分散液；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠；

3）将13-20份有机颜料加入50-80份溶剂中，超声分散均匀后加入到步骤2）获得的分散液中，同时加入30-80份氯化钡溶液，用FLUKE高剪切分散乳化机分散处理30-180min，随后用去离子水进行洗涤，60-120℃干燥12h，即得到有机颜料包覆的彩色铝颜料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤3）中分散处理的温度控制在50-70℃。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述氯化钡溶液是由1-5份的氯化钡溶于50-80份的溶剂中获得；所述溶剂为无水乙醇、去离子水或异丙醇。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤2）中所述溶剂为无水乙醇、去离子水或异丙醇；

步骤3）中所述溶剂为无水乙醇、去离子水或异丙醇。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述铝颜料为鳞片状铝颜料，可为油性铝颜料或水性铝颜料。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

所述有机颜料选自酞菁蓝、永固黄或偶氮红。