CN109735171A - 一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，包括：在高分子聚合物薄膜表面涂上可溶性涂料，再采用物理气相沉积法沉积一层铝膜，将沉积有铝膜的高分子聚合物薄膜进行洗脱，得到含铝膜的洗脱液，浓缩后得到铝膏；将铝膏加入醇类溶剂中稀释，稀释过程中加入水性分散剂进行剪切分散；再加入硅烷偶联剂搅拌分散均匀，接着依次加入钝化改性剂、N‑甲基吡咯烷酮继续搅拌分散均匀，即得所述水分散性高亮度纳米铝浆。本发明制备得到的纳米铝浆不仅具有溶剂型纳米铝浆的高亮度镜面效果，而且水分散性及储存稳定性都保持良好。

Description

一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法

技术领域

本发明涉及纳米铝材料技术领域，尤其涉及一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法。

背景技术

现有技术中，高亮度纳米铝浆都是溶剂型的，随着国家环保政策的出台，涂料行业水性产品替代溶剂型产品是大势所趋，因此，我们在溶剂型高亮度纳米铝浆制备的工艺基础上，进行了产品水性化改进，从而制得了水分散性高亮度纳米铝浆。在众多铝颜料水性化表面改性技术中，现常用的有二氧化硅包覆以及钝化法两大类，但对于高亮度纳米铝浆来说，由于铝片厚度在100nm以下，其表面活性高，很难表面改性处理。采用二氧化硅包覆处理虽然可以使铝粒子的亲水性好，但是在包覆过程中使用酸或碱性催化剂，同时在40-60℃的温度下，纳米级厚度的铝片表面极易被腐蚀，导致铝片金属光泽明显变暗，另外，后处理也麻烦，产品得率低，在实际生产中很难批量生产。而钝化处理法则工艺控制要容易得多并且易于实现产业化，铝片的金属光泽相比于溶剂型的铝片的金属光泽，略有降低，但不影响产品的装饰效果。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，其制备得到的纳米铝浆不仅具有溶剂型纳米铝浆的高亮度镜面效果，而且水分散性及储存稳定性都保持良好。

本发明提出的一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，包括如下步骤：

S1、在高分子聚合物薄膜表面涂上可溶性涂料，干燥后得到具有可剥离涂层的高分子聚合物薄膜；采用物理气相沉积法在具有可剥离涂层的高分子聚合物薄膜上沉积一层纯度≥99.99％的铝膜，将沉积有铝膜的高分子聚合物薄膜浸入有机溶剂中进行洗脱，涂层被溶解后铝膜从高分子聚合物薄膜上脱落下来，分散在有机溶剂中，得到含铝膜的洗脱液，浓缩后得到固含量≥60％的铝膏；

S2、将铝膏加入醇类溶剂中浸泡，分散均匀得到预分散浆料，将该预分散浆料用醇类溶剂继续稀释成固含量为10-15％的悬浮液，稀释过程中加入相对铝含量0.2-1％的水性分散剂，真空条件下剪切分散至所需粒径；再加入相对铝含量1-3％的硅烷偶联剂搅拌分散均匀，分散过程中滴加相对硅烷偶联剂含量0.3-0.8％的水，接着依次加入相对铝含量3-10％的钝化改性剂、20-50％的助溶剂继续搅拌分散均匀，即得所述水分散性高亮度纳米铝浆。

本发明中，“相对铝含量”指代的是相对所述水分散性高亮度纳米铝浆中铝元素重量的含量，“相对硅烷偶联剂含量”指代的是相对所述水分散性高亮度纳米铝浆中硅烷偶联剂重量的含量。

优选地，S1中，所述高分子聚合物薄膜为PET薄膜，优选地，PET薄膜的厚度为12-18um。

优选地，S1中，所述可溶性涂料为水性离型涂料，优选为水性热塑性丙烯酸离型涂料、水性改性醋酸纤维素离型涂料、水性聚氨酯离型涂料中的一种或几种。

优选地，S1中，所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、丙三醇、乙二醇中的一种或多种。

优选地，S2中，所述醇类溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、丙三醇、乙二醇中的一种或多种，优选为异丙醇。

优选地，S2中，所述水性分散剂为阴离子型丙烯酸钠盐共聚物分散剂、含多种颜料锚固基团高分子聚合物分散剂、阴离子亲水嵌段共聚物分散剂、聚羧酸铵盐分散剂、磷酸酯类复合配物分散剂中的一种或多种。

本发明中，含多种颜料锚固基团高分子聚合物分散剂为天津赛菲化学科技发展有限公司生产的DS-195系列分散剂。

优选地，S2中，所述硅烷偶联剂为KH560、KH530、A-2100、KH561、Si-602中的一种或多种。

优选地，S2中，所述钝化改性剂为磷酸酯、钼酸酯、亲水性大分子嵌段共聚物中的一种或多种。

优选地，S1中，在PET薄膜表面涂上水性离型涂料，干燥后得到具有可剥离涂层的PET薄膜，涂层厚度≥1um；采用物理气相沉积法在具有可剥离涂层的PET薄膜上沉积一层纯度≥99.99％的铝膜，铝膜厚度为20-100nm；将沉积有铝膜的PET薄膜浸入有机溶剂中进行洗脱，涂层被溶解后铝膜从PET薄膜上脱落下来，分散在有机溶剂中，得到含铝膜的洗脱液，浓缩后得到固含量≥60％的铝膏。

优选地，S2中，按照重量比1:1.5-2将铝膏加入醇类溶剂中浸泡，在转速≤700r/min的真空条件下分散均匀得到预分散浆料，将该预分散浆料用异丙醇稀释成固含量为10-15％的悬浮液，稀释过程中加入相对铝含量0.2-1％的水性分散剂，在转速为700-900r/min的真空条件下剪切分散至悬浮液粒径为5-15um；再加入相对铝含量1-3％的硅烷偶联剂，在转速≤120r/min的真空条件下搅拌分散30-50min，分散过程中滴加相对硅烷偶联剂含量0.3-0.8％的水，接着依次加入相对铝含量3-10％的钝化改性剂、相对铝含量20-50％的助溶剂N-甲基吡咯烷酮继续搅拌分散50-70min，即得所述水分散性高亮度纳米铝浆。

本发明所述水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法中，首先制备气相沉积铝膜，关键在于使用水性的离型涂层；然后用醇类溶剂将高分子膜上的镀铝层剥离下来，再经浓缩得到高浓度粗浆，将高浓度粗浆加入真空分散装置中，按照比例加入溶剂，助剂，采用合适的分散速率，控制分散时间，以及在过程中按顺序加入的各种助剂，最终得到水分散性良好的纳米级铝浆。

本发明所得水分散性高亮度纳米铝浆，铝粒子形状规整，径厚比大，在水中分散性好，储存稳定性好，具有溶剂型纳米铝浆的光亮镜面效果，并且将本发明所得水分散性高亮度纳米铝浆制得的涂料或油墨后施工于透明材质上，从材质的正反两面都能观察到良好的镜面效果。

附图说明

图1为本发明实施例1中所述水分散性高亮度纳米铝浆和对比例1中所述溶剂型纳米铝浆的产品状态图；

图2为本发明实施例1中所述水分散性高亮度纳米铝浆在水中的分散状态图；

图3为本发明实施例1中所述水分散性高亮度纳米铝浆(左)和对比例1中溶剂型纳米铝浆(右)的制版效果图。

具体实施方式

实施例1

一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，包括如下步骤：

S1、在PET薄膜表面涂上水性聚氨酯离型涂料，干燥后得到具有可剥离涂层的PET薄膜，涂层厚度为2um；采用物理气相沉积法在具有可剥离涂层的PET薄膜上再沉积一层纯度≥99.99％的铝膜，铝膜厚度为60nm；将沉积有铝膜的PET薄膜浸入异丙醇中进行洗脱，涂层被溶解后铝膜从PET薄膜上脱落下来，分散在异丙醇中，得到含铝膜的洗脱液，浓缩后得到固含量为60％的铝膏；

S2、按照重量比1:1.7将铝膏加入异丙醇中浸泡，在转速为600r/min的真空条件下分散均匀得到预分散浆料，将该预分散浆料用异丙醇稀释成固含量为13％的悬浮液，稀释过程中加入相对铝含量0.6％的丙烯酸共聚物钠盐分散剂，采用剪切分散盘并外接水冷却，在转速为800r/min的真空条件下剪切分散至悬浮液粒径为5um；再加入相对铝含量2％的硅烷偶联剂KH560，在转速为100r/min的真空条件下搅拌分散40min，分散过程中滴加相对硅烷偶联剂含量0.5％的蒸馏水，接着依次加入相对铝含量6％的磷酸酯、相对铝含量35％的N-甲基吡咯烷酮继续搅拌分散60min，即得所述水分散性高亮度纳米铝浆。

实施例2

一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，包括如下步骤：

S1、在PET薄膜表面涂上水性热塑性丙烯酸离型涂料，干燥后得到具有可剥离涂层的PET薄膜，涂层厚度为1um；采用物理气相沉积法在具有可剥离涂层的PET薄膜上沉积一层纯度≥99.99％的铝膜，铝膜厚度为100nm；将沉积有铝膜的PET薄膜浸入乙醇中进行洗脱，涂层被溶解后铝膜从PET薄膜上脱落下来，分散在有乙醇中，得到含铝膜的洗脱液，浓缩后得到固含量为70％的铝膏；

S2、按照重量比1:1.5将铝膏加入乙醇中浸泡，在转速为700r/min的真空条件下分散均匀得到预分散浆料，将该预分散浆料用异丙醇稀释成固含量为15％的悬浮液，稀释过程中加入相对铝含量0.2％的含多种颜料锚固基团高分子聚合物分散剂，在转速为700r/min的真空条件下剪切分散至悬浮液粒径为15um；再加入相对铝含量3％的硅烷偶联剂KH530，在转速为120r/min的真空条件下搅拌分散30min，分散过程中滴加相对硅烷偶联剂含量0.8％的水，接着依次加入相对铝含量3％的亲水性大分子嵌段共聚物、相对铝含量50％的N-甲基吡咯烷酮继续搅拌分散50min，即得所述水分散性高亮度纳米铝浆。

实施例3

一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，包括如下步骤：

S1、在PET薄膜表面涂上水性改性醋酸纤维素离型涂料，干燥后得到具有可剥离涂层的PET薄膜，涂层厚度为1.5um；采用物理气相沉积法在具有可剥离涂层的PET薄膜上沉积一层纯度≥99.99％的铝膜，铝膜厚度为20nm；将沉积有铝膜的PET薄膜浸入正丁醇中进行洗脱，涂层被溶解后铝膜从PET薄膜上脱落下来，分散在正丁醇中，得到含铝膜的洗脱液，浓缩后得到固含量为80％的铝膏；

S2、按照重量比1:2将铝膏加入正丁醇中浸泡，在转速为500r/min的真空条件下分散均匀得到预分散浆料，将该预分散浆料用正丁醇稀释成固含量为10％的悬浮液，稀释过程中加入相对铝含量1％的阴离子亲水嵌段共聚物分散剂，在转速为900r/min的真空条件下剪切分散至悬浮液粒径为10um；再加入相对铝含量1％的硅烷偶联剂A-2100，在转速为110r/min的真空条件下搅拌分散50min，分散过程中滴加相对硅烷偶联剂含量0.3％的水，接着依次加入相对铝含量10％的钼酸酯、相对铝含量20％的N-甲基吡咯烷酮继续搅拌分散70min，即得所述水分散性高亮度纳米铝浆。

实施例4

一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，包括如下步骤：

S1、在厚度为12um的PET薄膜表面涂上水性改性醋酸纤维素离型涂料，干燥后得到具有可剥离涂层的PET薄膜，涂层厚度为3um；采用物理气相沉积法在具有可剥离涂层的PET薄膜上沉积一层纯度≥99.99％的铝膜，铝膜厚度为50nm；将沉积有铝膜的PET薄膜浸入丙三醇中进行洗脱，涂层被溶解后铝膜从PET薄膜上脱落下来，分散在丙三醇中，得到含铝膜的洗脱液，浓缩后得到固含量为75％的铝膏；

S2、按照重量比1:1.9将铝膏加入丙三醇中浸泡，在转速为400r/min的真空条件下分散均匀得到预分散浆料，将该预分散浆料用异丙醇稀释成固含量为12％的悬浮液，稀释过程中加入相对铝含量0.9％的聚羧酸铵盐分散剂，在转速为800r/min的真空条件下剪切分散至悬浮液粒径为12um；再加入相对铝含量1.5％的硅烷偶联剂Si-602，在转速为60r/min的真空条件下搅拌分散45min，分散过程中滴加相对硅烷偶联剂含量0.4％的水，接着依次加入相对铝含量5％的磷酸酯、相对铝含量45％的N-甲基吡咯烷酮继续搅拌分散65min，即得所述水分散性高亮度纳米铝浆。

实施例5

一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，包括如下步骤：

S1、在厚度为18um的PET薄膜表面涂上水性聚氨酯离型涂料，干燥后得到具有可剥离涂层的PET薄膜，涂层厚度为3um；采用物理气相沉积法在具有可剥离涂层的PET薄膜上再沉积一层纯度≥99.99％的铝膜，铝膜厚度为80nm；将沉积有铝膜的PET薄膜浸入乙二醇中进行洗脱，涂层被溶解后铝膜从PET薄膜上脱落下来，分散在乙二醇中，得到含铝膜的洗脱液，浓缩后得到固含量为65％的铝膏；

S2、按照重量比1:1.6将铝膏加入乙二醇中浸泡，在转速为200r/min的真空条件下分散均匀得到预分散浆料，将该预分散浆料用乙二醇稀释成固含量为15％的悬浮液，稀释过程中加入相对铝含量0.3％的磷酸酯类复合配物分散剂，采用剪切分散盘并外接水冷却，在转速为900r/min的真空条件下剪切分散至所需粒径；再加入相对铝含量2.4％的硅烷偶联剂KH561，在转速为50r/min的真空条件下搅拌分散50min，分散过程中滴加相对硅烷偶联剂含量0.3％的蒸馏水，接着依次加入相对铝含量8％的钼酸酯、相对铝含量35％的N-甲基吡咯烷酮继续搅拌分散70min，即得所述水分散性高亮度纳米铝浆25％。

对比例1

一种溶剂型纳米铝浆的制备方法，包括如下步骤：

S1、在PET薄膜表面涂上水性聚氨酯离型涂料，干燥后得到具有可剥离涂层的PET薄膜，采用物理气相沉积法在具有可剥离涂层的PET薄膜上再沉积一层铝膜；将沉积有铝膜的PET薄膜浸入异丙醇中进行洗脱，涂层被溶解后铝膜从PET薄膜上脱落下来，分散在异丙醇中，得到含铝膜的洗脱液，浓缩后得到固含量为50％的铝膏；

S2、将固含量为50％的铝膏机械搅拌破碎，筛分，得到纳米片状铝粒子，依次加入相对铝含量25％的硅烷偶联剂、50％的聚乙烯蜡、700％的醋酸乙酯及20％的金属增亮剂分散均匀，得到溶剂型纳米铝浆。

对上述实施例1得到的水分散性高亮度纳米铝浆和对比例1得到的溶剂型纳米铝浆进行观察，如图1所示。

将上述实施例1得到的分散性高亮度纳米铝浆加入水中，轻微震荡进行水化处理，对上述实施例1得到的分散性高亮度纳米铝浆在水中的分散情况进行观察，如图2所示，实施例1得到分散性高亮度纳米铝浆在水中分散性好。

将上述实施例1得到的水分散性高亮度纳米铝浆和对比例1得到的溶剂型纳米铝浆在黑白卡纸湿膜制备器拉板上涂膜，测定其制版效果图，对上述实施例1得到的水分散性高亮度纳米铝浆的制版效果图和对比例1得到的溶剂型纳米铝浆的制版效果图进行观察，如图3所示，水性化处理的所述水分散性高亮度纳米铝浆基本保持了溶剂型铝浆的光亮度，具体用60度光泽度仪测试，溶剂型纳米铝浆漆膜光泽度为167，水性纳米铝浆漆膜光泽度为160。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在高分子聚合物薄膜表面涂上可溶性涂料，干燥后得到具有可剥离涂层的高分子聚合物薄膜；采用物理气相沉积法在具有可剥离涂层的高分子聚合物薄膜上沉积一层纯度≥99.99％的铝膜，将沉积有铝膜的高分子聚合物薄膜浸入有机溶剂中进行洗脱，涂层被溶解后铝膜从高分子聚合物薄膜上脱落下来，分散在有机溶剂中，得到含铝膜的洗脱液，浓缩后得到固含量≥60％的铝膏；

S2、将铝膏加入醇类溶剂中浸泡，分散均匀得到预分散浆料，将该预分散浆料用醇类溶剂继续稀释成固含量为10-15％的悬浮液，稀释过程中加入相对铝含量0.2-1％的水性分散剂，真空条件下剪切分散至所需粒径；再加入相对铝含量1-3％的硅烷偶联剂搅拌分散均匀，分散过程中滴加相对硅烷偶联剂含量0.3-0.8％的水，接着依次加入相对铝含量3-10％的钝化改性剂、20-50％的助溶剂继续搅拌分散均匀，即得所述水分散性高亮度纳米铝浆。

2.根据权利要求1所述水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，其特征在于，S1中，所述高分子聚合物薄膜为PET薄膜，优选地，PET薄膜的厚度为12-18um。

3.根据权利要求1或2所述水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，其特征在于，S1中，所述可溶性涂料为水性离型涂料，优选为水性热塑性丙烯酸离型涂料、水性改性醋酸纤维素离型涂料、水性聚氨酯离型涂料中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，其特征在于，S1中，所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、丙三醇、乙二醇中的一种或多种。

5.根据权利要求1-4任一项所述水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，其特征在于，S2中，所述醇类溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、丙三醇、乙二醇中的一种或多种，优选为异丙醇。

6.根据权利要求1-5任一项所述水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，其特征在于，S2中，所述水性分散剂为阴离子型丙烯酸钠盐共聚物分散剂、含多种颜料锚固基团高分子聚合物分散剂、阴离子亲水嵌段共聚物分散剂、聚羧酸铵盐分散剂、磷酸酯类复合配物分散剂中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6任一项所述水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，其特征在于，S2中，所述硅烷偶联剂为KH560、KH530、KH561、A-2100、Si-602中的一种或多种。

8.根据权利要求1-7任一项所述水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，其特征在于，S2中，所述钝化改性剂为磷酸酯、钼酸酯、亲水性大分子嵌段共聚物中的一种或多种。

9.根据权利要求1-8任一项所述水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，其特征在于，S1中，在PET薄膜表面涂上水性离型涂料，干燥后得到具有可剥离涂层的PET薄膜，涂层厚度≥1um；采用物理气相沉积法在具有可剥离涂层的PET薄膜上沉积一层纯度≥99.99％的铝膜，铝膜厚度为20-100nm；将沉积有铝膜的PET薄膜浸入有机溶剂中进行洗脱，涂层被溶解后铝膜从PET薄膜上脱落下来，分散在有机溶剂中，得到含铝膜的洗脱液，浓缩后得到固含量≥60％的铝膏。

10.根据权利要求1-9任一项所述水分散性高亮度纳米铝浆的制备方法，其特征在于，S2中，按照重量比1:1.5-2将铝膏加入醇类溶剂中浸泡，在转速≤700r/min的真空条件下分散均匀得到预分散浆料，将该预分散浆料用异丙醇稀释成固含量为10-15％的悬浮液，稀释过程中加入相对铝含量0.2-1％的水性分散剂，在转速为700-900r/min的真空条件下剪切分散至粒径为5-15um；再加入相对铝含量1-3％的硅烷偶联剂，在转速≤120r/min的真空条件下搅拌分散30-50min，分散过程中滴加相对硅烷偶联剂含量0.3-0.8％的水，接着依次加入相对铝含量3-10％的钝化改性剂、相对铝含量20-50％的助溶剂N-甲基吡咯烷酮继续搅拌分散50-70min，即得所述水分散性高亮度纳米铝浆。