CN113604077A - 一种水性包覆型铝颜料的制备方法 - Google Patents

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刘荣衍
刘恩鹏
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/62—Metallic pigments or fillers
    • C09C1/64—Aluminium
    • C09C1/648—Aluminium treated with inorganic and organic, e.g. polymeric, compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/62—Metallic pigments or fillers
    • C09C1/622—Comminution, shaping or abrasion of initially uncoated particles, possibly in presence of grinding aids, abrasives or chemical treating or coating agents; Particle solidification from melted or vaporised metal; Classification

Abstract

本发明提供一种水性包覆型铝颜料的制备方法，涉及铝颜料制备技术领域。该水性包覆型铝颜料的制备方法，包括以下制备步骤：步骤一、研磨钝化；步骤二、低温清洗；步骤三、蒸汽镀层；步骤四、球磨加工及压滤处理。通通过如发明制备过程的处理后，使得铝粉成分先被最大限度的钝化，再经过纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯的混料使用蒸汽镀层的方式进行包覆，这样得到的产品不仅优良的光泽，还具有较强的机械性能和理化性能，性质非常稳定，可以最大限度地减少常规产品的化学反应。

Description

一种水性包覆型铝颜料的制备方法
技术领域
本发明涉及铝颜料制备技术领域，具体为一种水性包覆型铝颜料的制备方法。
背景技术
铝颜料也称铝粉颜料，是指具有鳞片状或许银元状结构和亮堂的金属光泽以及其他颜料特性的铝粉浆（也称为铝银浆）或金属铝粉（也称为铝银粉）以及聚乙烯蜡为首要载体的颗粒（条状或丸状）浓缩物，是金属颜料中的一个重要种类。
铝颜料由于其明亮的金属光泽和"随角异色"效应，被广泛应用于涂料、油墨领域近年来，随着人们环保意识的增强，环保法规的日趋完善，水性涂料和油墨已经成为涂料和油墨行业的主要发展方向之一。然而，由于水性涂料和油墨是弱碱性体系，在此环境下，铝颜料和水极易发生化学反应，这种反应带来两个问题：（1）铝颜料严重失光，失去金属光泽和装饰性能，导致产品报废；（2）反应释放的氢气造成贮存容器内部的压力过高，容易胀罐，而且氢气是可燃气体，易燃易爆，造成安全隐患。因此，在水性涂料和油墨中使用铝颜料，必须对铝颜料进行表面处理，隔绝或延缓铝颜料与水的反应，使铝颜料适用于水性涂料和油墨体系。
水性铝粉颜料通常由两种方法制得:一是物理保护法,即在铝粉的表面包覆一层惰性的聚合物,使铝粉颜料表面失去活性,但是不能保证100%的包覆率,另外在使用过程中,包覆膜易破损或铝鳞片易破裂,这样会使未包覆的铝暴露于水中；二是化学保护法,采用铬酸盐或磷酸盐与铝粉反应,使其表面钝化,但是其耐水性有所下降。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,含“六价铬”在欧洲是绝对禁止的。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种水性包覆型铝颜料的制备方法，解决了现有技术中水性铝颜料在高质量产品生产中技术不足的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水性包覆型铝颜料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤一：研磨钝化
取片状铝粉加入到装有乙二醇单丁醚的真空研磨机中，并在其中加入纳米二氧化硅，在通入氮气后开始进行研磨，在研磨10-15min后随氮气加入钝化剂；
步骤二：低温清洗
研磨完成后，在清洗池内使用1-5℃的低溶氧纯水进行清洗，清洗过程中，真空研磨后的铝粉不得上浮超过距水面10-15cm的位置，在清洗完成后进行烘干；
步骤三：蒸汽镀层
接着将步骤二中得到的产物使用蒸汽镀层设备以纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯的混合原料进行镀层，过程中不断通入氮气；
步骤四：球磨加工及压滤处理
镀层完成后，在55-65℃下烘干10-12min，之后进行球磨加工，在加工完成后进行压滤处理。
优选的，所述钝化剂为磷酸酯丙烯酸钝化剂、磷酸环氧酯钝化剂、丙烯酸钝化剂中的任意一种。
优选的，在所述步骤二的清洗过程中，从清洗池底部向上通入纯净氮气。
优选的，所所述步骤三中，氮气采用对流的方式通入。
优选的，所述纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯按1：1.5-3的重量比进行混合使用。
优选的，所述步骤四中,球磨加工使用的磨料为碳酸钙、纳米二氧化硅。
（三）有益效果
本发明提供了一种水性包覆型铝颜料的制备方法。具备以下有益效果：
本发明，通过如发明制备过程的处理后，使得铝粉成分先被最大限度的钝化，再经过纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯的混料使用蒸汽镀层的方式进行包覆，这样得到的产品不仅优良的光泽，还具有较强的机械性能和理化性能，性质非常稳定，可以最大限度地减少常规产品的化学反应。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例提供一种水性包覆型铝颜料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤一：取片状铝粉加入到装有乙二醇单丁醚的真空研磨机中，并在其中加入纳米二氧化硅，在通入氮气后开始进行研磨，在研磨10min后随氮气加入磷酸酯丙烯酸钝化剂，在通过研磨后不仅可以去除片状铝粉表面的杂质，在氮气的保护环境下可以保证片状铝粉的氧化膜剥离处可以迅速被磷酸酯丙烯酸钝化剂钝化；
步骤二：研磨完成后，在清洗池内使用1℃的低溶氧纯水进行清洗，这样可以清除钝化后的片状铝粉表面的残留，使用低溶氧的纯水是为了防止转移过程中由于摩擦力引起的钝化层破损或者为完全剥离氧化层而在纯水被氧化的情况，过程中向清洗池中从底部向上通入纯净氮气，在纯净氮气的作用不仅可以保障清理干净，还可以带出纯水中的微量氧，在清洗过程中，真空研磨后的铝粉不得上浮超过距水面10-15cm的位置，目的是为了防止清洗时被意外氧化，由于磷酸酯丙烯酸钝化剂在清洗时的上浮作用，使得铝粉被充分钝化，在清洗完成后进行烘干；
步骤三：接着将步骤二中得到的产物使用蒸汽镀层设备以纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯的混合原料进行镀层，过程中不断使用对流的方式通入氮气，这样可以在钝化后的铝粉表面包覆一层纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯的混合层，进而对铝粉进行更好的保护；
步骤四：镀层完成后，在55℃下烘干10min，之后进行球磨加工，其使用的磨料为碳酸钙、纳米二氧化硅，在加工完成后进行压滤处理。
纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯按1：1.5的重量比进行混合使用。
实施例二：
本发明实施例提供一种水性包覆型铝颜料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤一：取片状铝粉加入到装有乙二醇单丁醚的真空研磨机中，并在其中加入纳米二氧化硅，在通入氮气后开始进行研磨，在研磨12min后随氮气加入磷酸环氧酯钝化剂，在通过研磨后不仅可以去除片状铝粉表面的杂质，在氮气的保护环境下可以保证片状铝粉的氧化膜剥离处可以迅速被磷酸环氧酯钝化剂钝化；
步骤二：研磨完成后，在清洗池内使用5℃的低溶氧纯水进行清洗，这样可以清除钝化后的片状铝粉表面的残留，使用低溶氧的纯水是为了防止转移过程中由于摩擦力引起的钝化层破损或者为完全剥离氧化层而在纯水被氧化的情况，过程中向清洗池中从底部向上通入纯净氮气，在纯净氮气的作用不仅可以保障清理干净，还可以带出纯水中的微量氧，在清洗过程中，真空研磨后的铝粉不得上浮超过距水面10-15cm的位置，目的是为了防止清洗时被意外氧化，由于磷酸环氧酯钝化剂在清洗时的上浮作用，使得铝粉被充分钝化，在清洗完成后进行烘干；
步骤三：接着将步骤二中得到的产物使用蒸汽镀层设备以纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯的混合原料进行镀层，过程中不断使用对流的方式通入氮气，这样可以在钝化后的铝粉表面包覆一层纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯的混合层，进而对铝粉进行更好的保护；
步骤四：镀层完成后，在60℃下烘干10min，之后进行球磨加工，其使用的磨料为碳酸钙、纳米二氧化硅，在加工完成后进行压滤处理。
纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯按1：2的重量比进行混合使用。
实施例三：
本发明实施例提供一种水性包覆型铝颜料的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤一：取片状铝粉加入到装有乙二醇单丁醚的真空研磨机中，并在其中加入纳米二氧化硅，在通入氮气后开始进行研磨，在研磨至10-15min后随氮气加入丙烯酸钝化剂，在通过研磨后不仅可以去除片状铝粉表面的杂质，在氮气的保护环境下可以保证片状铝粉的氧化膜剥离处可以迅速被丙烯酸钝化剂钝化；
步骤二：研磨完成后，在清洗池内使用3℃的低溶氧纯水进行清洗，这样可以清除钝化后的片状铝粉表面的残留，使用低溶氧的纯水是为了防止转移过程中由于摩擦力引起的钝化层破损或者为完全剥离氧化层而在纯水被氧化的情况，过程中向清洗池中从底部向上通入纯净氮气，在纯净氮气的作用不仅可以保障清理干净，还可以带出纯水中的微量氧，在清洗过程中，真空研磨后的铝粉不得上浮超过距水面10-15cm的位置，目的是为了防止清洗时被意外氧化，由于丙烯酸钝化剂在清洗时的上浮作用，使得铝粉被充分钝化，在清洗完成后进行烘干；
步骤三：接着将步骤二中得到的产物使用蒸汽镀层设备以纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯的混合原料进行镀层，过程中不断使用对流的方式通入氮气，这样可以在钝化后的铝粉表面包覆一层纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯的混合层，进而对铝粉进行更好的保护；
步骤四：镀层完成后，在65℃下烘干12min，之后进行球磨加工，其使用的磨料为碳酸钙、纳米二氧化硅，在加工完成后进行压滤处理。
纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯按1：3的重量比进行混合使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种水性包覆型铝颜料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤一：研磨钝化
取片状铝粉加入到装有乙二醇单丁醚的真空研磨机中，并在其中加入纳米二氧化硅，在通入氮气后开始进行研磨，在研磨10-15min后随氮气加入钝化剂；
步骤二：低温清洗
研磨完成后，在清洗池内使用1-5℃的低溶氧纯水进行清洗，清洗过程中，真空研磨后的铝粉不得上浮超过距水面10-15cm的位置，在清洗完成后进行烘干；
步骤三：蒸汽镀层
接着将步骤二中得到的产物使用蒸汽镀层设备以纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯的混合原料进行镀层，过程中不断通入氮气；
步骤四：球磨加工及压滤处理
镀层完成后，在55-65℃下烘干10-12min，之后进行球磨加工，在加工完成后进行压滤处理。
2.根据权利要求1所述的一种水性包覆型铝颜料的制备方法，其特征在于：所述钝化剂为磷酸酯丙烯酸钝化剂、磷酸环氧酯钝化剂、丙烯酸钝化剂中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种水性包覆型铝颜料的制备方法，其特征在于：在所述步骤二的清洗过程中，从清洗池底部向上通入纯净氮气。
4.根据权利要求1所述的一种水性包覆型铝颜料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，氮气采用对流的方式通入。
5.根据权利要求1所述的一种水性包覆型铝颜料的制备方法，其特征在于：所述纳米铝氮掺杂石墨烯和水性环氧磷酸酯按1：1.5-3的重量比进行混合使用。
6.根据权利要求1所述的一种水性包覆型铝颜料的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，球磨加工使用的磨料为碳酸钙、纳米二氧化硅。
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