CN109836853A

CN109836853A - 一种聚合物包覆铝颜料及其制备方法

Info

Publication number: CN109836853A
Application number: CN201910164128.4A
Authority: CN
Inventors: 操玉节; 董前年; 邓朋友; 刘云龙; 谷圣军; 陈雪三; 朱双单
Original assignee: Anhui Tianyi Metal New Material Co Ltd
Current assignee: Anhui Tianyi Metal New Material Co Ltd
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2019-06-04

Abstract

本发明公开了一种聚合物包覆铝颜料，其原料包括：片状铝粒子、反应单体、硅烷偶联剂、pH值调节剂、催化剂、引发剂、溶剂。本发明还公开了一种聚合物包覆铝颜料的制备方法，包括如下步骤：将片状铝粒子、溶剂混合分散，固液分离，得到滤饼；将滤饼、带羧基的反应单体、硅烷偶联剂混合，加入pH值调节剂至体系pH值至7.5‑8.5，搅拌，氮气保护下，继续加入反应单体、催化剂，加入引发剂进行原位聚合包覆，然后保温，降温，洗涤，过滤，得到聚合物包覆铝颜料。本发明产品在水性树脂体系中的稳定性和耐酸碱性优异，且制备工艺简单，便于工业化操作，并节约成本，适于大规模推广应用。

Description

一种聚合物包覆铝颜料及其制备方法

技术领域

本发明涉及包覆铝颜料技术领域，尤其涉及一种聚合物包覆铝颜料及其制备方法。

背景技术

在现有技术中，大多数水性铝颜料基本采用铬酸盐、磷酸盐和钼酸盐等盐类物质钝化处理和二氧化硅包膜处理技术，采用盐类钝化处理，钝化剂的用量和钝化工艺不易控制，另外，铬酸盐“钝化”技术，产品含有“铬”的成分。“铬”是一种重金属物质；采用二氧化硅包膜处理技术，由于二氧化硅属于无机物，包膜材料脆，使用过程中由于外界的剪切力容易破坏包覆层，另外，无论是盐类钝化处理和二氧化硅包膜处理，因为他们都是无机材料，所以，在高分子树脂体系中存在难分散，相容性差等问题，如果采用有机-无机双层包覆技术，导致生产成本较高，同时金属光泽损失较多，因此，在涂料水性化大趋势下，铝颜料采用聚合物包覆处理成为行业类研究的热点，然而市场上现有的聚合物包覆处理产品中，在水性树脂体系中的稳定性和耐酸碱性能均达不到要求，因此研究铝颜料采用聚合物包覆技术以及在水性树脂体系中应用十分有价值。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种聚合物包覆铝颜料及其制备方法，本发明产品在水性树脂体系中的稳定性和耐酸碱性优异，且制备工艺简单，便于工业化操作，并节约成本，适于大规模推广应用。

本发明提出的一种聚合物包覆铝颜料，其原料包括：片状铝粒子、反应单体、硅烷偶联剂、pH值调节剂、催化剂、引发剂、溶剂。

优选地，还包括乳化剂；

进一步优选地，乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP-10中至少一种。

优选地，所述溶剂为醇类溶剂；

进一步优选地，醇类溶剂为乙醇和/或异丙醇。

优选地，pH值调节剂为碳酸氢钠；

优选地，催化剂为亚铁盐；

优选地，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸氢钠中至少一种；

优选地，硅烷偶联剂为偶联剂KH-540、偶联剂KH-550、偶联剂KH-792、全氟辛基三乙氧基硅烷、偶联剂A-151、偶联剂A-171中至少一种。

本发明提出的一种聚合物包覆铝颜料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将片状铝粒子、溶剂混合分散，固液分离，得到滤饼；

S2、在温度20-30℃，将滤饼、带羧基的反应单体、硅烷偶联剂混合，加入pH值调节剂至体系pH值至7.5-8.5，搅拌；

S3、氮气保护下，将温度升高至70-80℃，继续加入反应单体、催化剂，加入引发剂进行原位聚合包覆，然后保温，降温，洗涤，过滤，得到聚合物包覆铝颜料。

优选地，在S1中，滤饼按重量百分比包括70-85％片状铝粒子、15-30％溶剂。

优选地，在S2中，以滤饼的重量为基准，带羧基的反应单体的添加量为0.2-0.8％，硅烷偶联剂的添加量为1-2％；

优选地，在S3中，以滤饼的重量为基准，反应单体的添加量为4-8％，催化剂的添加量为0.1-0.5％，引发剂的添加量为1-2％；

优选地，在S3中，还包括乳化剂，加入反应单体、催化剂及乳化剂，然后加入引发剂进行原位聚合包覆；

进一步优选地，以滤饼的重量为基准，乳化剂的添加量为0.5-1.5％。

优选地，在S3中，加入引发剂进行原位聚合包覆，然后保温；其中反应时间为3-5h，保温时间为1-2h。

优选地，在S2中，带羧基的反应单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸中至少一种。

优选地，在S3中，反应单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸羟酯、丙烯腈中至少一种。

本发明中，通过在片状铝粒子即铝颜料表面包覆有机聚合物，有机聚合物包覆层在铝颜料表面的结合力较强，可较好的保持其光泽度，具有优异的贮存稳定性，另外可有效隔绝铝颜料与其他腐蚀介质，如酸、碱的接触，在水性树脂体系中的稳定性和耐酸碱性能好。

在本发明的具体制备过程中，丙烯酸树脂水分散体的合成采用引发剂引发，用亲水性的醇醚及醇类作为混合溶剂，反应单体以“饥饿”方式加入，通过调节分子量，水性树脂经碱中和实现其水分散性，在强力搅拌下加入去离子水，即得到透明的水性丙烯酸分散体，本发明的聚合物包覆铝颜料在下游应用更广，它同比硅包覆技术形成更光滑面，因而色损更小，分散性更好。

本发明操作简便，节约成本，容易实现，便于工业化操作，适于大规模推广应用。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种聚合物包覆铝颜料，其原料包括：片状铝粒子、反应单体、硅烷偶联剂、pH值调节剂、催化剂、引发剂、溶剂。

实施例2

一种聚合物包覆铝颜料，其原料包括：片状铝粒子、反应单体、偶联剂KH-540、碳酸氢钠、亚铁盐、十二烷基硫酸钠、过硫酸铵、乙醇。

实施例3

一种聚合物包覆铝颜料，其原料包括：片状铝粒子、反应单体、硅烷偶联剂、pH值调节剂碳酸氢钠、催化剂亚铁盐、引发剂、溶剂。

其中，醇类溶剂包括乙醇、异丙醇；引发剂包括过硫酸钾、亚硫酸氢钠；硅烷偶联剂包括全氟辛基三乙氧基硅烷、偶联剂A-151、偶联剂A-171。

一种聚合物包覆铝颜料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将片状铝粒子、溶剂混合分散，固液分离，得到滤饼；滤饼按重量百分比包括70％片状铝粒子、30％溶剂；

S2、在温度21℃，将滤饼、0.2％甲基丙烯酸反应单体、1％硅烷偶联剂混合，加入pH值调节剂至体系pH值至7.6，搅拌；其中甲基丙烯酸反应单体、硅烷偶联的添加量以滤饼重量为基础；

S3、氮气保护下，将温度升高至70℃，继续加入4％苯乙烯反应单体、0.12％催化剂，加入1％引发剂进行原位聚合包覆3g，然后保温1h，降温，洗涤，过滤，得到固含量为60％的聚合物包覆铝颜料；其中苯乙烯反应单体、催化剂、引发剂的添加量以滤饼重量为基础。

实施例4

一种聚合物包覆铝颜料，其原料包括：片状铝粒子、反应单体、硅烷偶联剂、pH值调节剂、催化剂、乳化剂、引发剂、醇类溶剂。

其中，乳化剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP-10。醇类溶剂为乙醇。pH值调节剂为碳酸氢钠。催化剂为亚铁盐。引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、亚硫酸氢钠。硅烷偶联剂包括偶联剂KH-540、偶联剂KH-550、偶联剂KH-792、全氟辛基三乙氧基硅烷。

一种聚合物包覆铝颜料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将有机溶剂型片状铝粒子、醇类溶剂混合，超声分散后固液分离，得到滤饼；滤饼按重量百分比包括85％片状铝粒子、15％溶剂；

S2、在温度25℃将滤饼、0.7％马来酸反应单体、2％硅烷偶联剂混合，加入pH值调节剂至体系pH值至8.5，搅拌60min；其中马来酸反应单体、硅烷偶联的添加量以滤饼重量为基础；

S3、氮气保护下，将温度升高至80℃，加入7％甲基丙烯酸甲酯反应单体、1.4％乳化剂、0.48％催化剂，滴加1.9％引发剂进行原位聚合包覆，反应时间为5h，保温2h，降温，洗涤，过滤，得到固含量为69％的聚合物包覆铝颜料。其中甲基丙烯酸甲酯反应单体、乳化剂、催化剂、引发剂的添加量以滤饼重量为基础。

将实施例1-4所述的聚合物包覆铝颜料与硅包覆铝颜料进行性能测试，测试结果如下表所示：

通过测试可知，本发明的聚合物包覆铝颜料的聚合物包覆层不易从铝颜料表面脱落，可较好的保持其光泽度；另外能够避免铝颜料被酸碱溶液腐蚀，耐酸碱性能极好，本发明具有较好的耐酸性性能，耐候性能优良，储存稳定性好。

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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思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

1.一种聚合物包覆铝颜料，其特征在于，其原料包括：片状铝粒子、反应单体、硅烷偶联剂、pH值调节剂、催化剂、引发剂、溶剂。

2.根据权利要求1所述的聚合物包覆铝颜料，其特征在于，还包括乳化剂；优选地，乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、OP-10中至少一种。

3.根据权利要求1所述的聚合物包覆铝颜料，其特征在于，所述溶剂为醇类溶剂；优选地，醇类溶剂为乙醇和/或异丙醇。

4.根据权利要求1所述的聚合物包覆铝颜料，其特征在于，pH值调节剂为碳酸氢钠；

优选地，催化剂为亚铁盐；

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的聚合物包覆铝颜料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将片状铝粒子、溶剂混合分散，固液分离，得到滤饼；

S2、在温度20-30℃，将滤饼、带羧基的反应单体、硅烷偶联剂混合，加入pH值调节剂调节体系pH值至7.5-8.5，搅拌；

6.根据权利要求5所述的聚合物包覆铝颜料的制备方法，其特征在于，在S1中，滤饼按重量百分比包括70-85％片状铝粒子、15-30％溶剂。

7.根据权利要求5所述的聚合物包覆铝颜料的制备方法，其特征在于，在S2中，以滤饼的重量为基准，带羧基的反应单体的添加量为0.2-0.8％，硅烷偶联剂的添加量为1-2％；

优选地，在S3中，还包括乳化剂，加入反应单体、催化剂及乳化剂，然后加入引发剂进行原位聚合包覆；进一步优选地，以滤饼的重量为基准，乳化剂的添加量为0.5-1.5％。

8.根据权利要求5所述的聚合物包覆铝颜料的制备方法，其特征在于，在S3中，加入引发剂进行原位聚合包覆，然后保温；其中反应时间为3-5h，保温时间为1-2h。

9.根据权利要求5所述的聚合物包覆铝颜料的制备方法，其特征在于，在S2中，带羧基的反应单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸中至少一种。

10.根据权利要求5-9任一项所述的聚合物包覆铝颜料的制备方法，其特征在于，在S3中，反应单体为丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸羟酯、丙烯腈中至少一种。