CN114106775B - 一种水性铝浆研磨剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铝浆研磨剂技术领域，具体涉及一种水性铝浆研磨剂及其制备方法和应用，包括如下重量份的原料：改性磷酸酯10‑30份、稳态化硅酸盐30‑60份、研磨分散剂10‑20份。本发明的水性铝浆研磨剂且具有一定的缓冲液功能和稳定性，与以往采用多组分添加剂的研磨剂来说，该水性铝浆研磨剂可以循环使用，只要有效成分含量不少于20％，采用湿式球磨法以水作为溶剂用该研磨剂来制备水性铝浆，制得的水性铝浆具有优异的闪光性、水储存稳定性、耐酸碱性、在水性涂料中使用不发黑胀气，并且在制备水性铝浆过程中无需使用有机溶剂，减少对环境的污染，可以大量推广发展，具有优异的发展空间。

Description

一种水性铝浆研磨剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及铝浆研磨剂技术领域，具体涉及一种水性铝浆研磨剂及其制备方法和应用。
背景技术
铝银浆是一种使用量最大的具有银灰色金属光泽的金属颜料，其制造方法大多采用湿式球磨的方法。其制造方法大多采用湿式球磨的方法，原料为球形或近球形喷雾金属铝粉，除加入诸如芥酸、油酸等润滑剂和其他助剂外，还要加入矿物油、200#溶剂油等有机溶剂。球磨介质为1-5mm钢球。球磨时间大约在8-30小时。通过球磨，球形的金属铝粉被延展成片状的金属铝粉，呈现出银灰色的金属光泽。球磨后的片状铝粉，经过筛分工艺使产品的粒度更均匀，然后经过固液分离(过滤)操作获得滤饼。最后将滤饼与适当的表面处理剂和有机溶剂一起进行捏合操作，即得到固含量约为60-70％的铝银浆产品。所得到的产品为油性铝银浆，在油性涂料和油性油墨领域得到了广泛的应用。
为了满足水性涂料和油墨对铝银浆的应用要求，通常需要对铝表面改性以制备水性铝银浆，改性技术主要有表面活性剂表面改性、表面钝化改性及氧化物表面包覆改性等方法。
另一方面，铝粉表面活性高，能与水反应产生氢气，不仅会降低铝粉表面金属光泽，影响到铝银浆产品的使用性能，而且所生成的氢气具有爆炸的危险，导致水性涂料和油墨的生产、储存、运输过程不安全。
为了满足水性涂料和油墨对铝银浆的应用要求，通常需要对油性铝浆或铝粉进行表面改性以制备水性铝银浆，改性技术主要有表面活性剂表面改性、表面钝化改性及氧化物表面包覆改性等方法；如：US 5215579中描述了用磷酸酯类对铝粉进行表面改性，该方法存在耐腐蚀性能不佳的不足。US 4693754中描述了一种用重铬酸盐对铝粉进行钝化处理的方法，该方法的最大的问题是重金属铬会对环境造成污染。US6287695B1采用PVD法对铝粉表面进行SiO2包覆，此法操作条件苛刻，设备要求高。US 3954496利用低浓度的硅酸钠溶液为先驱物在铝粉表面进行二氧化硅包覆。该方法极易引起铝粉间的团聚，影响铝粉光泽度及遮盖力。JP2000-88274描述了磷酸氢胺存在下的硅醇盐水解进行铝粉包覆的方法，包覆薄膜中除硅外，还含有少量的磷元素。由于所制备出的产品仍然存在少量的氢气析出，表明该方法的包覆膜的致密性还有待进一步提高。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种水性铝浆研磨剂，该水性铝浆研磨剂且具有一定的缓冲液功能和稳定性，与以往采用多组分添加剂的研磨剂来说，该水性铝浆研磨剂可以循环使用，只要有效成分含量不少于20％，采用湿式球磨法以水作为溶剂用该研磨剂来制备水性铝浆，制得的水性铝浆具有优异的闪光性、水储存稳定性、耐酸碱性、在水性涂料中使用不发黑胀气，并且在制备水性铝浆过程中无需使用有机溶剂，减少对环境的污染，可以大量推广发展，具有优异的发展空间。
本发明的另一目的在于提供一种水性铝浆研磨剂的制备方，该制备方法简单高效，操作控制方便，生产的产品质量高，成本低，利于工业化生产，同时可有效克服以往常规水性铝浆研磨剂存在的弊端。
本发明的再一目的在于提供一种水性铝浆研磨剂的应用，将水性铝浆研磨剂应用在生产铝浆中，在改性磷酸酯和超稳化硅酸盐、研磨分散剂的存在下，改性磷酸酯能快速铝表面包覆一层5-10nm的保护层，后期脱水处理后超稳化的硅酸盐能在包装好的铝浆桶中陈化，形成一层10-30nm的硅包覆层，这样的设计能保证在生产铝浆时不会在60℃高温下和水发生生成氢气导致铝发黑和集聚的气体发生爆炸事故，又能在水性铝浆陈化好之后的产品具有超高的闪光度和水储存稳定性，另外具有良好的耐NaOH性能。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种水性铝浆研磨剂，包括如下重量份的原料：改性磷酸酯10-30份、稳态化硅酸盐30-60份、研磨分散剂10-20份。
更优选的，所述水性铝浆研磨剂包括如下重量份的原料：改性磷酸酯20-30份、稳态化硅酸盐40-60份和研磨分散剂10-15份。
本发明中的水性铝浆研磨剂具有一定的缓冲液功能和稳定，与以往采用多组分添加剂的研磨剂来说，水性铝浆研磨剂可以循环使用，只要有效成分含量不少于20％，用该水性铝浆研磨剂用于采用湿式球磨法以水作为溶剂来制备水性铝浆，制得的水性铝浆具有优异的闪光性、水储存稳定性、耐酸碱性、在水性涂料中使用不发黑胀气，并且在制备水性铝浆过程中无需使用有机溶剂，减少对环境的污染，可以大量推广发展，具有优异的发展空间。其中，在改性磷酸酯和超稳化硅酸盐、研磨分散剂的存在下，改性磷酸酯能快速铝表面包覆一层5-10nm的保护层，后期脱水处理后超稳化的硅酸盐能在包装好的铝浆桶中陈化，形成一层10-30nm的硅包覆层，这样的设计能保证在生产铝浆时不会在60℃高温下和水发生生成氢气导致铝发黑和集聚的气体发生爆炸事故，又能在水性铝浆陈化好之后的产品具有超高的闪光度和水储存稳定性。
优选的，所述改性磷酸酯为聚醚改性磷酸酯、聚酯改性磷酸酯、烷基改性磷酸酯、苯基磷酸酯和复合改性磷酸酯中的一种或几种的混合物；更优选的，所述复合改性磷酸酯是由聚醚和聚酯按照按照重量比为0.4-0.8:0.6-1.0复合改性的磷酸酯。更优选的，所述改性磷酸酯是由聚醚改性磷酸酯、苯基磷酸酯和复合改性磷酸酯按照重量比为0.4-0.8:0.6-1.0:0.8-1.2组成的混合物。
本发明中通过合理选择改性磷酸酯的品种以及不同改性磷酸酯之间的重量比，协同各具体改性磷酸酯优势进一步有利于提升混合后的改性磷酸酯在制备铝浆过程中对铝的防腐作用。
优选的，所述稳态化硅酸盐为硅酸钠盐、硅酸钾盐和硅酸锂盐中的一种或几种的混合物；更优选的，所述稳态化硅酸盐是由硅酸钠盐、硅酸钾盐和硅酸锂盐按照重量比为0.6-1.0:0.4-0.8:0.8-1.2组成的混合物。
本发明中通过合理选择稳态化硅酸盐的品种以及不同稳态化硅酸盐之间的重量比，协同各具体稳态化硅酸盐优势，进一步有利在铝片表面均匀包覆一层稳态化硅酸盐，从而达到隔水、空气、化学物物质的侵蚀，做到可以稳定的存在于水性体系中，避免了以往采用的二氧化硅遇到强碱物质时会反映掉，形成水和涂料体系中的水会侵蚀铝片表面的弊端。
优选的，所述研磨分散剂为阴离子分散剂和非离子分散剂中的一种或几种的混合物；所述阴离子型分散剂为禾大KD4、KD7、KD9、KD20、KD21、KD22和KD23中的一种或几种的混合物；所述非离子分散剂为禾大KD6、KD13和KD14中的一种或几种的混合物。更优选的，所述研磨分散剂是由阴离子分散剂和非离子分散剂按照重量比为0.4-0.8:0.6-1.0组成的混合物。
本发明中通过合理选择研磨分散剂的品种以及不同研磨分散剂之间的重量比，协同各具体研磨分散剂优势，进一步有利在制备银浆过程中提高铝浆的分散性和光磨度。
本发明还提供了一种水性铝浆研磨剂的制备方法，通过如下方法制得：
1)按照重量份称取改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂，备用；
2)按照重量份，将步骤1中称取的改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂在反应釜中并以100-1000RPM的搅拌速率搅拌分散，通过调节体系中改性磷酸酯和稳态化硅酸盐的比例使体系的pH值为6.5-7.5，得到研磨剂。
本发明中的水性铝浆研磨剂通过采用上述方法制得，而利用上述方法制得的水性铝浆研磨剂具有有一定的缓冲液功能和稳定性，与以往采用多组分添加剂的研磨剂来说，该水性铝浆研磨剂可以循环使用，只要有效成分含量不少于20％。
本发明还提供了一种水性铝浆研磨剂的应用，将所述水性铝浆研磨剂用于铝浆的研磨，脱水陈化之后得到粒径为D50位12-14μm的水性铝浆。
本发明中将水性铝浆研磨剂应用在生产铝浆中能保证在生产铝浆时不会在60℃高温下和水发生生成氢气导致铝发黑和集聚的气体发生爆炸事故，又能在水性铝浆陈化好之后的产品具有超高的闪光度和水储存稳定性，另外具有良好的耐NaOH性能。
本发明的有益效果在于：本发明的水性铝浆研磨剂且具有一定的缓冲液功能和稳定性，与以往采用多组分添加剂的研磨剂来说，该水性铝浆研磨剂可以循环使用，只要有效成分含量不少于20％，采用湿式球磨法以水作为溶剂用该研磨剂来制备水性铝浆，制得的水性铝浆具有优异的闪光性、水储存稳定性、耐酸碱性、在水性涂料中使用不发黑胀气，并且在制备水性铝浆过程中无需使用有机溶剂，减少对环境的污染，可以大量推广发展，具有优异的发展空间。
本发明水性铝浆研磨剂的制备方简单高效，操作控制方便，生产的产品质量高，成本低，利于工业化生产，同时可有效克服以往常规水性铝浆研磨剂存在的弊端。
本发明中将水性铝浆研磨剂应用在生产铝浆中能保证在生产铝浆时不会在60℃高温下和水发生生成氢气导致铝发黑和集聚的气体发生爆炸事故，又能在水性铝浆陈化好之后的产品具有超高的闪光度和水储存稳定性，另外具有良好的耐NaOH性能。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种水性铝浆研磨剂，包括如下重量份的原料：改性磷酸酯10份、稳态化硅酸盐30份、研磨分散剂10份。
所述改性磷酸酯是由聚醚改性磷酸酯、苯基磷酸酯和复合改性磷酸酯按照重量比为0.4:0.6:0.8组成的混合物。
所述复合改性磷酸酯是由聚醚和聚酯按照按照重量比为0.4:0.6复合改性的磷酸酯。
所述稳态化硅酸盐是由硅酸钠盐、硅酸钾盐和硅酸锂盐按照重量比为0.6:0.4:0.8组成的混合物。
所述研磨分散剂是由阴离子分散剂和非离子分散剂按照重量比为0.4:0.6组成的混合物。
所述阴离子型分散剂为禾大KD4；所述非离子分散剂为禾大KD6。
所述水性铝浆研磨剂的制备方法，通过如下方法制得：
1)按照重量份称取改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂，备用；
2)按照重量份，将步骤1中称取的改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂在反应釜中并以100RPM的搅拌速率搅拌分散，通过调节体系中改性磷酸酯和稳态化硅酸盐的比例使体系的pH值为6.5，得到研磨剂。
所述水性铝浆研磨剂的应用，将所述水性铝浆研磨剂用于铝浆的研磨，脱水陈化之后得到粒径为D50位12μm的水性铝浆。
实施例2
一种水性铝浆研磨剂，包括如下重量份的原料：改性磷酸酯15份、稳态化硅酸盐40份、研磨分散剂13份。
所述改性磷酸酯是由聚醚改性磷酸酯、苯基磷酸酯和复合改性磷酸酯按照重量比为0.5:0.7:0.9组成的混合物。
所述复合改性磷酸酯是由聚醚和聚酯按照按照重量比为0.5:0.7复合改性的磷酸酯。
所述稳态化硅酸盐是由硅酸钠盐、硅酸钾盐和硅酸锂盐按照重量比为0.7:0.5:0.9组成的混合物。
所述研磨分散剂是由阴离子分散剂和非离子分散剂按照重量比为0.5:0.7组成的混合物。
所述阴离子型分散剂为禾大KD7。所述非离子分散剂为禾大KD13。
所述水性铝浆研磨剂的制备方法，通过如下方法制得：
1)按照重量份称取改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂，备用；
2)按照重量份，将步骤1中称取的改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂在反应釜中并以300RPM的搅拌速率搅拌分散，通过调节体系中改性磷酸酯和稳态化硅酸盐的比例使体系的pH值为6.8，得到研磨剂。
所述水性铝浆研磨剂的应用，将所述水性铝浆研磨剂用于铝浆的研磨，脱水陈化之后得到粒径为D50位12.5μm的水性铝浆。
实施例3
一种水性铝浆研磨剂，包括如下重量份的原料：改性磷酸酯20份、稳态化硅酸盐45份、研磨分散剂15份。
所述改性磷酸酯是由聚醚改性磷酸酯、苯基磷酸酯和复合改性磷酸酯按照重量比为0.6:0.8:1.0组成的混合物。
所述复合改性磷酸酯是由聚醚和聚酯按照按照重量比为0.6:0.8复合改性的磷酸酯。
所述稳态化硅酸盐是由硅酸钠盐、硅酸钾盐和硅酸锂盐按照重量比为0.8:0.6:1.0组成的混合物。
所述研磨分散剂是由阴离子分散剂和非离子分散剂按照重量比为0.6:0.8组成的混合物。
所述阴离子型分散剂为禾大KD9。所述非离子分散剂为禾大KD14。
所述水性铝浆研磨剂的制备方法，通过如下方法制得：
1)按照重量份称取改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂，备用；
2)按照重量份，将步骤1中称取的改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂在反应釜中并以500RPM的搅拌速率搅拌分散，通过调节体系中改性磷酸酯和稳态化硅酸盐的比例使体系的pH值为7，得到研磨剂。
所述水性铝浆研磨剂的应用，将所述水性铝浆研磨剂用于铝浆的研磨，脱水陈化之后得到粒径为D50位13μm的水性铝浆。
实施例4
一种水性铝浆研磨剂，包括如下重量份的原料：改性磷酸酯25份、稳态化硅酸盐50份、研磨分散剂18份。
所述改性磷酸酯是由聚醚改性磷酸酯、苯基磷酸酯和复合改性磷酸酯按照重量比为0.7:0.9:1.1组成的混合物。
所述复合改性磷酸酯是由聚醚和聚酯按照按照重量比为0.7:0.9复合改性的磷酸酯。
所述稳态化硅酸盐是由硅酸钠盐、硅酸钾盐和硅酸锂盐按照重量比为0.9:0.7:1.1组成的混合物。
所述研磨分散剂是由阴离子分散剂和非离子分散剂按照重量比为0.7:0.9组成的混合物。
所述阴离子型分散剂是由禾大KD4和KD7按照重量比为0.8:0.9组成的混合物。
所述非离子分散剂是由禾大KD13和KD14按照重量比为0.6:0.7组成的混合物。
所述水性铝浆研磨剂的制备方法，通过如下方法制得：
1)按照重量份称取改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂，备用；
2)按照重量份，将步骤1中称取的改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂在反应釜中并以800RPM的搅拌速率搅拌分散，通过调节体系中改性磷酸酯和稳态化硅酸盐的比例使体系的pH值为7.3，得到研磨剂。
所述水性铝浆研磨剂的应用，将所述水性铝浆研磨剂用于铝浆的研磨，脱水陈化之后得到粒径为D50位13.5μm的水性铝浆。
实施例5
一种水性铝浆研磨剂，包括如下重量份的原料：改性磷酸酯30份、稳态化硅酸盐60份、研磨分散剂20份。
所述水性铝浆研磨剂包括如下重量份的原料：改性磷酸酯30份、稳态化硅酸盐60份和研磨分散剂15份。
所述改性磷酸酯是由聚醚改性磷酸酯、苯基磷酸酯和复合改性磷酸酯按照重量比为0.8:1.0:1.2组成的混合物。
所述复合改性磷酸酯是由聚醚和聚酯按照按照重量比为0.8:1.0复合改性的磷酸酯。
所述稳态化硅酸盐是由硅酸钠盐、硅酸钾盐和硅酸锂盐按照重量比为1.0:0.8:1.2组成的混合物。
所述研磨分散剂是由阴离子分散剂和非离子分散剂按照重量比为0.8:1.0组成的混合物。
所述阴离子型分散剂是由禾大KD9和KD23按照重量比为0.6:0.7组成的混合物。
所述非离子分散剂是由禾大KD6和KD14按照重量比为0.6:0.7组成的混合物。
所述水性铝浆研磨剂的制备方法，通过如下方法制得：
1)按照重量份称取改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂，备用；
2)按照重量份，将步骤1中称取的改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂在反应釜中并以1000RPM的搅拌速率搅拌分散，通过调节体系中改性磷酸酯和稳态化硅酸盐的比例使体系的pH值为7.5，得到研磨剂。
所述水性铝浆研磨剂的应用，将所述水性铝浆研磨剂用于铝浆的研磨，脱水陈化之后得到粒径为D50位14μm的水性铝浆。
对比例1
本对比例与上述实施例3的区别在于：本对比例中用磷酸酯代替了改性磷酸酯，本对比例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。
对比例2
本对比例与上述实施例3的区别在于：本对比例中用二氧化硅代替了稳态化硅酸盐，本对比例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。
对实施例1、3、5和对比例1制得的水性铝浆研磨剂以及市售1801产品进行性能测试，测试结果如下1表所示：
光泽采用OU4200光泽度测试仪测试
表1
项目 发气性/ml 有无发黑 光泽/° 闪光性 NaOH(0.1mol/L)
实施例1 3 不发黑 90 良好 5.0min
实施例3 2.8 不发黑 91 良好 5.4min
实施例5 2.6 不发黑 93 良好 5.6min
对比例1 3.6 极少发黑 86 良好 4.6min
对比例2 3.5 极少发黑 88 良好 4.2min
市售1801 5 极少发黑 85 良好 3.0min
由上表可知本发明制得的水性铝浆研磨剂具有很好的发气性、耐NaOH的性能、闪光性和光泽度。通过实施例1、3、5和对比例1以及市售产品的对比可知，加改性磷酸酯和稳态化硅酸盐可使制得的水性铝浆研磨剂具有很好的发气性、耐NaOH的性能、闪光性和光泽度，具有广阔的市场前景和应用价值。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水性铝浆研磨剂，其特征在于：包括如下重量份的原料：改性磷酸酯10-30份、稳态化硅酸盐30-60份和研磨分散剂10-20份；
所述改性磷酸酯是由聚醚改性磷酸酯、苯基磷酸酯和复合改性磷酸酯按照重量比为0.4-0.8:0.6-1.0:0.8-1.2组成的混合物；
所述复合改性磷酸酯是由聚醚和聚酯按照重量比为0.4-0.8:0.6-1.0复合改性的磷酸酯；
所述稳态化硅酸盐是由硅酸钠盐、硅酸钾盐和硅酸锂盐按照重量比为0.6-1.0:0.4-0.8:0.8-1.2组成的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种水性铝浆研磨剂，其特征在于：所述水性铝浆研磨剂包括如下重量份的原料：改性磷酸酯20-30份、稳态化硅酸盐40-60份和研磨分散剂10-15份；
所述改性磷酸酯是由聚醚改性磷酸酯、苯基磷酸酯和复合改性磷酸酯按照重量比为0.4-0.8:0.6-1.0:0.8-1.2组成的混合物；
所述复合改性磷酸酯是由聚醚和聚酯按照重量比为0.4-0.8:0.6-1.0复合改性的磷酸酯；
所述稳态化硅酸盐是由硅酸钠盐、硅酸钾盐和硅酸锂盐按照重量比为0.6-1.0:0.4-0.8:0.8-1.2组成的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种水性铝浆研磨剂，其特征在于：所述研磨分散剂为阴离子分散剂和非离子分散剂中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种水性铝浆研磨剂，其特征在于：所述阴离子型分散剂为禾大KD4、KD7、KD9、KD20、KD21、KD22和KD23中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求3所述的一种水性铝浆研磨剂，其特征在于：所述非离子分散剂为禾大KD6、KD13和KD14中的一种或几种的混合物。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的水性铝浆研磨剂的制备方法，其特征在于：通过如下方法制得：
1）按照重量份称取改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂，备用；
2）按照重量份，将步骤1中称取的改性磷酸酯、稳态化硅酸盐和研磨分散剂在反应釜中并以100-1000RPM的搅拌速率搅拌分散，通过调节体系中改性磷酸酯和稳态化硅酸盐的比例使体系的pH值为6.5-7.5，得到研磨剂。
7.一种根据权利要求1-5任一项所述的水性铝浆研磨剂的应用，其特征在于：将所述水性铝浆研磨剂用于铝浆的研磨，脱水陈化之后得到粒径为D50位12-14μm的水性铝浆。
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