CN107321975B - 一种水性铜金粉制备方法以及水性铜金粉油墨和涂料 - Google Patents

一种水性铜金粉制备方法以及水性铜金粉油墨和涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性铜金粉制备方法以及水性铜金粉油墨和涂料，包括通过铜金粉表面的洗涤及表面包裹亲水层和化学稳定层，一方面，使得铜金粉表面具有亲水性，且确保了铜金粉表面处理工程中未受到侵蚀，避免了表面处理对铜金粉颜色的影响，另一方面，也使得铜金粉外表面保持了适当的疏水性和化学稳定性，使得铜金粉在使用于油墨、涂料等，具有一定的耐酸碱的特点，从而保持铜金粉颜色的稳定性。

Description

一种水性铜金粉制备方法以及水性铜金粉油墨和涂料
技术领域
本发明涉及一种铜金粉表面处理，特别涉及一种水性铜金粉制备方法以及水性铜金粉油墨和涂料。
背景技术
铜金粉是一种以铜、锌为主要原料制成的极细的鳞片状金属粉末，又称铜锌合金粉，俗称金粉，主要用于工艺品、油漆、油墨、涂料、印刷等行业。
通常情况下，不同颜色的铜金粉在制备过程中，需要进行两个阶段的研磨，另外还需要在两段研磨中间添加一道退火处理工艺，以降低片状铜锌粒子的硬度，以确保第二阶段研磨的效率。第二阶段研磨过程中，采用干法研磨工艺。在此过程中，需加入一定量的硬脂酸等饱和脂肪酸做研磨助剂，在充入一定保护气体情况下，在干式球磨机中进行第二阶段的研磨。随着研磨的进行，片状粒子不断变薄变细，保护气体将一定细度和质量的粒子送入旋风分离器。经过旋风分离器，粒径较小的粒子，收集包装成产品。一般情况下，铜金粉粒径分布D50值为10μm，水面遮盖力8000-10000cm2/g，径厚比100以上。
从铜金粉生产工艺上可以看出，由于一定量的硬脂酸研磨助剂的使用，铜金粉表面会吸附硬脂酸。而硬脂酸表面张力很高，在涂料、油墨等漆膜中，随着溶剂的挥发，其表面张力会将片状粒子带到涂膜表面，形成连续的金属层，代理优美的金色效果。也正是由于表面硬脂酸的存在，铜金粉是疏水的，不能在水性涂料、油墨中分散。而且，铜金粉是由铜、锌组成，容易受到水、酸、碱等的侵蚀，导致变色，装饰效果明显下降。
按上述工艺制备的铜金粉是不能用于水性涂料或油墨的，有些文献资料提到通过正硅酸乙酯等物质的水解，于铜金粉表面沉积二氧化硅，实现铜金粉亲水的目的。但是在沉淀二氧化硅的过程中，水、碱等对铜金粉表面产生侵蚀，产品颜色变得很暗，造成装饰效果的明显变差。
为此，本发明的目的，除了提高铜金粉的亲水性问题外，同时还要解决这些铜金粉在水性化过程中变色问题，制备一种装饰性能优异的水性铜金粉颜料，用于水性涂料和油墨产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性铜金粉制备方法以及水性铜金粉油墨和涂料，通过在酸性介质中使铜金粉表面包裹三层，使得铜金粉具有亲水性的同时，避免包裹过程中铜金粉受到侵蚀，从而使得铜金粉在后续使用时，色泽饱满，色差稳定。
本发明的技术方案为：一种水性铜金粉制备方法，包括以下步骤：
第一步：将1份重量的铜金粉，加入到1份-3份重量的醇醚类溶剂中，加热至40℃-60℃，开启搅拌以去除铜金粉中游离的或表面吸附的硬脂酸，搅拌结束后以压滤或吸滤方式进行固液分离，形成滤饼1份，通过此步骤，将铜金粉表面吸附的或游离的硬脂酸去除，为后续包裹做好准备；
第二步：准备1份-3份重量的醇醚类溶剂，添加重量为0.01份-0.05份的缓蚀剂，所述缓蚀剂为脂肪醇磷酸酯和硫脲的混合物，加热至40℃-60℃，加入第一步所得的滤饼1份-2份，搅拌均匀，缓蚀剂主要作用是对铜金粉进行钝化处理，以避免铜金粉粒子在后续步骤处理时发生化学反应，避免铜金粉受到侵蚀，使铜金粉的色差稳定；
第三步：向第二步所得的混合溶液中，缓慢加入稀盐酸，保持搅拌，调节混合溶液pH值为5-6，将混合溶液调整至微酸环境；
第四步：将第三步所得混合溶液加热至40℃-60℃，并不断搅拌，逐滴加入正硅酸乙酯，正硅酸乙酯滴加总重量为0.08份-0.15份，在微酸环境下，使得正硅酸乙酯分解出二氧化硅并包裹于铜金粉表面，使得铜金粉具有亲水性；
第五步：向第四步所得的混合溶液中继续逐滴添加正硅酸乙酯和硅烷偶联剂的混合物，保持搅拌，正硅酸乙酯和硅烷偶联剂混合比例为1：(1-3)，混合物的滴加总重量为0.01份-0.05份，在微酸环境下，使得二氧化硅和硅烷偶联剂同时包裹于铜金粉表面，一方面使得铜金粉表面保持适当疏水性，另一方面，保持铜金粉表面的化学稳定性，使得铜金粉在使用于油墨、涂料等，具有一定的耐酸碱的特点，从而保持铜金粉颜色的稳定性；
第六步：向第五步所得的混合溶液中逐滴加入硅烷偶联剂，保持搅拌，硅烷偶联剂的滴加总重量为0.003份-0.01份，使得铜金粉最外面包裹适量的硅烷偶联剂，保持铜金粉表面的化学稳定性，使得铜金粉在使用于油墨、涂料等，具有一定的耐酸碱的特点，从而保持铜金粉颜色的稳定性；
第七步：保持搅拌，并将第六步所得的混合溶液，温度降至室温，以压滤或吸滤方式进行固液分离，形成滤饼；
第八步：室温干燥，形成铜金粉干粉，避免较高温度对铜金粉表面的破坏。
优选地，所述搅拌的速度为30r/min-200r/min，搅拌时间为30min-150min，使得铜金粉表面充分被洗涤或覆盖均匀。
优选地，所述滤饼固含量为60％-90％。
优选地，所述醇醚类溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚中的一种或几种混合。
优选地，所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种混合。
优选地，所述滴加时间为30min-180min，使得铜金粉表面包裹均匀。
优选地，所述稀盐酸的质量分数为5％-15％。
通过上述技术方案，一方面，使得铜金粉表面具有亲水性，且确保了铜金粉表面处理工程中未受到侵蚀，避免了表面处理对铜金粉颜色的影响，另一方面，也使得铜金粉外表面保持了适当的疏水性和化学稳定性，使得铜金粉在使用于油墨、涂料等，具有一定的耐酸碱的特点，从而保持铜金粉颜色的稳定性。
本发明另一个目的是开发一种水性铜金粉油墨，包含上述任一方案所制得的铜金粉，使得在铜金粉固含量为10％的油墨时，干燥成膜后，光泽度大于等于120，且化学稳定性好，成膜后颜色稳定。
本发明另一个目的是开发一种水性铜金粉涂料，包含上述任一方案所制得的铜金粉，使得在铜金粉固含量为10％的涂料时，干燥成膜后，光泽度大于等于120，且化学稳定性好，成膜后颜色稳定。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。
实施例1
一种水性铜金粉制备方法，包括以下步骤：
第一步：将1份重量的铜金粉，加入到1份重量的丙二醇甲醚中，加热至50℃，开启搅拌以去除铜金粉中游离的或表面吸附的硬脂酸，搅拌的速度为80r/min，搅拌时间120min，搅拌结束后以压滤或吸滤方式进行固液分离，形成滤饼1份，滤饼固含量85％；
第二步：准备1份重量的丙二醇甲醚，添加重量为0.025份的缓蚀剂，所述缓蚀剂为脂肪醇磷酸酯和硫脲的混合物，加热至45℃，加入第一步所得的滤饼1份，搅拌均匀，搅拌的速度为75r/min，搅拌时间150min；
第三步：向第二步所得的混合溶液中，缓慢加入质量分数为10％的稀盐酸，保持搅拌，调节混合溶液pH值为5.5，将混合溶液调整至微酸环境；
第四步：将第三步所得混合溶液加热至50℃，并不断搅拌，逐滴加入正硅酸乙酯，滴加时间为150min，正硅酸乙酯滴加总重量为0.1份，在微酸环境下，使得正硅酸乙酯分解出二氧化硅并包裹于铜金粉表面，使得铜金粉具有亲水性；
第五步：向第四步所得的混合溶液中继续逐滴添加正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷的混合物，保持搅拌，正硅酸乙酯和氨丙基三乙氧基硅烷混合比例为1：1，混合物的滴加总重量为0.02份；
第六步：向第五步所得的混合溶液中逐滴加入氨丙基三乙氧基硅烷，保持搅拌，氨丙基三乙氧基硅烷的滴加总重量为0.005份；
第七步：保持搅拌，并将第六步所得的混合溶液，温度降至室温，以压滤或吸滤方式进行固液分离，形成滤饼；
第八步：室温干燥，形成铜金粉干粉，避免较高温度对铜金粉表面的破坏。
通过上述技术方案，一方面，使得铜金粉表面具有亲水性，且确保了铜金粉表面处理工程中未受到侵蚀，避免了表面处理对铜金粉颜色的影响，另一方面，也使得铜金粉外表面保持了适当的疏水性和化学稳定性，使得铜金粉在使用于油墨、涂料等，具有一定的耐酸碱的特点，从而保持铜金粉颜色的稳定性。
一种水性铜金粉油墨，包含上述任一方案所制得的铜金粉，使得在铜金粉固含量为10％的油墨时，干燥成膜后，光泽度大于等于120，且化学稳定性好，成膜后颜色稳定。
实施例2
一种水性铜金粉制备方法，包括以下步骤：
第一步：将1份重量的铜金粉，加入到3份重量的丙二醇甲醚中，加热至60℃，开启搅拌以去除铜金粉中游离的或表面吸附的硬脂酸，搅拌的速度为200r/min，搅拌时间150min，搅拌结束后以压滤或吸滤方式进行固液分离，形成滤饼1份，滤饼固含量90％；
第二步：准备3份重量的丙二醇甲醚，添加重量为0.05份的缓蚀剂，所述缓蚀剂为脂肪醇磷酸酯和硫脲的混合物，加热至60℃，加入第一步所得的滤饼2份，搅拌均匀，搅拌的速度为30r/min，搅拌时间30min；
第三步：向第二步所得的混合溶液中，缓慢加入质量分数为15％的稀盐酸，保持搅拌，调节混合溶液pH值为6，将混合溶液调整至微酸环境；
第四步：将第三步所得混合溶液加热至60℃，并不断搅拌，逐滴加入正硅酸乙酯，滴加时间为180min，正硅酸乙酯滴加总重量为0.15份，在微酸环境下，使得正硅酸乙酯分解出二氧化硅并包裹于铜金粉表面，使得铜金粉具有亲水性；
第五步：向第四步所得的混合溶液中继续逐滴添加正硅酸乙酯和乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，保持搅拌，正硅酸乙酯和乙烯基三乙氧基硅烷混合比例为1：3，混合物的滴加总重量为0.05份；
第六步：向第五步所得的混合溶液中逐滴加入乙烯基三乙氧基硅烷，保持搅拌，乙烯基三乙氧基硅烷的滴加总重量为0.01份；
第七步：保持搅拌，并将第六步所得的混合溶液，温度降至室温，以压滤或吸滤方式进行固液分离，形成滤饼；
第八步：室温干燥，形成铜金粉干粉，避免较高温度对铜金粉表面的破坏。
通过上述技术方案，一方面，使得铜金粉表面具有亲水性，且确保了铜金粉表面处理工程中未受到侵蚀，避免了表面处理对铜金粉颜色的影响，另一方面，也使得铜金粉外表面保持了适当的疏水性和化学稳定性，使得铜金粉在使用于油墨、涂料等，具有一定的耐酸碱的特点，从而保持铜金粉颜色的稳定性。
一种水性铜金粉涂料，包含上述任一方案所制得的铜金粉，使得在铜金粉固含量为10％的涂料时，干燥成膜后，光泽度大于等于120，且化学稳定性好，成膜后颜色稳定。
实施例3
一种水性铜金粉制备方法，包括以下步骤：
第一步：将1份重量的铜金粉，加入到2份重量的丙二醇甲醚中，加热至40℃，开启搅拌以去除铜金粉中游离的或表面吸附的硬脂酸，搅拌的速度为30r/min，搅拌时间30min，搅拌结束后以压滤或吸滤方式进行固液分离，形成滤饼1份，滤饼固含量60％；
第二步：准备2份重量的丙二醇甲醚，添加重量为0.01份的缓蚀剂，所述缓蚀剂为脂肪醇磷酸酯和硫脲的混合物，加热至40℃，加入第一步所得的滤饼2份，搅拌均匀，搅拌的速度为100r/min，搅拌时间100min；
第三步：向第二步所得的混合溶液中，缓慢加入质量分数为5％的稀盐酸，保持搅拌，调节混合溶液pH值为5，将混合溶液调整至微酸环境；
第四步：将第三步所得混合溶液加热至40℃，并不断搅拌，逐滴加入正硅酸乙酯，滴加时间为30min，正硅酸乙酯滴加总重量为0.08份，在微酸环境下，使得正硅酸乙酯分解出二氧化硅并包裹于铜金粉表面，使得铜金粉具有亲水性；
第五步：向第四步所得的混合溶液中继续逐滴添加正硅酸乙酯和乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，保持搅拌，正硅酸乙酯和乙烯基三乙氧基硅烷混合比例为1：2，混合物的滴加总重量为0.01份；
第六步：向第五步所得的混合溶液中逐滴加入乙烯基三乙氧基硅烷，保持搅拌，乙烯基三乙氧基硅烷的滴加总重量为0.005份；
第七步：保持搅拌，并将第六步所得的混合溶液，温度降至室温，以压滤或吸滤方式进行固液分离，形成滤饼；
第八步：室温干燥，形成铜金粉干粉，避免较高温度对铜金粉表面的破坏。
通过上述技术方案，一方面，使得铜金粉表面具有亲水性，且确保了铜金粉表面处理工程中未受到侵蚀，避免了表面处理对铜金粉颜色的影响，另一方面，也使得铜金粉外表面保持了适当的疏水性和化学稳定性，使得铜金粉在使用于油墨、涂料等，具有一定的耐酸碱的特点，从而保持铜金粉颜色的稳定性。
一种水性铜金粉涂料，包含上述任一方案所制得的铜金粉，使得在铜金粉固含量为10％的涂料时，干燥成膜后，光泽度大于等于120，且化学稳定性好，成膜后颜色稳定。

Claims (8)

1.一种水性铜金粉制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：将1份重量的铜金粉，加入到1份-3份重量的醇醚类溶剂中，加热至40℃-60℃，开启搅拌以去除铜金粉中游离的或表面吸附的硬脂酸，搅拌结束后以压滤或吸滤方式进行固液分离，形成滤饼1份；
第二步：准备1份-3份重量的醇醚类溶剂，添加重量为0.01份-0.05份的缓蚀剂，所述缓蚀剂为脂肪醇磷酸酯和硫脲的混合物，加热至40℃-60℃，加入第一步所得的滤饼1份-2份，搅拌均匀；
第三步：向第二步所得的混合溶液中，缓慢加入稀盐酸，保持搅拌，调节混合溶液pH值为5-6；
第四步：将第三步所得混合溶液加热至40℃-60℃，并不断搅拌，逐滴加入正硅酸乙酯，正硅酸乙酯滴加总重量为0.08份-0.15份；
第五步：向第四步所得的混合溶液中继续逐滴添加正硅酸乙酯和硅烷偶联剂的混合物，保持搅拌，正硅酸乙酯和硅烷偶联剂重量混合比例为1：(1-3)，混合物的滴加总重量为0.01份-0.05份；
第六步：向第五步所得的混合溶液中逐滴加入硅烷偶联剂，保持搅拌，硅烷偶联剂的滴加总重量为0.003份-0.01份；
第七步：保持搅拌，并将第六步所得的混合溶液，温度降至室温，以压滤或吸滤方式进行固液分离，形成滤饼；
第八步：室温干燥，形成铜金粉干粉。
2.如权利要求1所述的一种水性铜金粉制备方法，其特征在于：所述第一步和第二步中搅拌的速度为30r/min-200r/min，搅拌时间为30min-150min。
3.如权利要求1所述的一种水性铜金粉制备方法，其特征在于：所述第一步中形成的滤饼的固含量为60％-90％。
4.如权利要求1所述的一种水性铜金粉制备方法，其特征在于：所述第一步和第二步中醇醚类溶剂为丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚中的一种或几种混合。
5.如权利要求1所述的一种水性铜金粉制备方法，其特征在于：所述第五步和第六步中硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种混合。
6.如权利要求1所述的一种水性铜金粉制备方法，其特征在于：所述第四步中正硅酸乙酯的滴加时间为30min-180min。
7.一种水性铜金粉油墨，其特征在于：包含权利要求1-6任一所制得的铜金粉。
8.一种水性铜金粉涂料，其特征在于：包含权利要求1-6任一所制得的铜金粉。
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