CN114437583A - 一种水性条状铝颜料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性条状铝颜料及其制备方法和应用，涉及铝颜料技术领域，所述水性条状铝颜料是将载体及分散剂掺入水性铝颜料后得到改性混合物，再将改性混合物呈条状挤出成型后得到的。本发明得到水性条状铝颜料的成型度好，能够最大限度的保护了铝片表面包覆层不被破坏，并在水、醇等溶剂里溶解分散性良好，并与绝大多数水性树脂相容性良好，并且银条中的载体对银粉排列有促进作用，最后，能够有效降低最终客户在使用产品时候的VOC以及粉尘之类，取用方便，并且水性条状铝颜料属于非危险品，便于出口。

Description

一种水性条状铝颜料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及铝颜料技术领域，具体涉及一种水性条状铝颜料及其制备方法和应用。
背景技术
目前市面上已经有油性铝颜料做的油墨、油漆用条状铝颜料，又称油墨银条，并且已经有稳定的市场，但是水性铝颜料做的水性墨、水性涂料用条状铝颜料，又称水性银条，将会是客户新需求，更符合现在的环保趋势。与油性银条相比，水性银条工艺几乎是完全不同。
由于水性铝颜料本身就是经过处理的，铝片表面有包覆物质且容易被破坏，一旦包覆层有破坏，则会极大的降低成品在最终客户使用的水性涂料体系里的储存稳定性，铝粒子会与水性体系反应，严重的甚至会有安全隐患，为解决上述问题，本发明提出了一种水性条状铝颜料及其制备方法和应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种水性条状铝颜料及其制备方法和应用。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明提供了一种水性条状铝颜料，所述水性条状铝颜料是将载体及分散剂掺入水性铝颜料后得到改性混合物，再将改性混合物呈条状挤出成型后得到的。
进一步改进在于，所述水性铝颜料为粒径6-18um的二氧化硅包覆型铝颜料或钝化型铝颜料。
进一步改进在于，所述载体为成型高分子树脂，且成型高分子树脂为水性聚酰胺树脂、水性氯化聚丙烯树脂、改性纤维素、丝胶粉、羟甲基淀粉钠、聚乙烯醇中的一种或多种。
进一步改进在于，所述分散剂为非离子型或中低分子量的高分子型分散剂中的一种或多种。
本发明还提供了上述水性条状铝颜料在制作水性墨及水性涂料中的应用。
本发明还提供了一种水性条状铝颜料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将载体掺入水性铝颜料中并加入分散剂进行拌料，拌料至手握可成型的状态即可完成拌料，得到所述改性混合物；
(2)将所述改性混合物装入不带剪切轴的双螺杆挤出机中，将挤出机出料速度控制为100-180r/min，挤出温度设定为40-80℃，呈条状挤出成型，得到水性条状铝颜料粗品；
(3)将所述水性条状铝颜料粗品经真空静态干燥提高固含至97-99％，得到所述水性条状铝颜料成品。
进一步改进在于，所述步骤(1)中，水性铝颜料和载体的质量比为(80-90)：(10-20)。
进一步改进在于，所述步骤(1)中，水性铝颜料和载体的质量比为85：15。
进一步改进在于，所述步骤(3)中，干燥温度设定为50-110℃，干燥时间为5-11h。
进一步改进在于，所述步骤(2)中，当水性铝颜料为二氧化硅包覆型铝颜料时，载体以溶解液的形式掺入，当水性铝颜料为钝化型铝颜料时，载体以干粉的形式掺入。
本发明提具有如下有益效果：
(1)本发明提供的制备方法得到水性条状铝颜料的成型度好，能够最大限度的保护了铝片表面包覆层不被破坏。
(2)本发明提供的制备方法得到水性条状铝颜料在水、醇等溶剂里溶解分散性良好，并与绝大多数水性树脂相容性良好，并且银条中的载体对银粉排列有促进作用。
(3)本发明能够有效降低最终客户在使用产品时候的VOC以及粉尘之类，取用方便，并且银条属于非危险品，便于出口。
附图说明
图1为本发明提供的实施例4在水性体系常用溶剂中的分散效果图。
图2为本发明提供的光泽度试验中同等铝含量(8.3％)及同等固体添加量(10％)的情况下的对比刮板图；
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
本发明提供一种水性条状铝颜料，其制备方法包括以下步骤：
实施例1
在本实施例中，选取六种不同种类的载体，依次为水性聚酰胺树脂、水性氯化聚丙烯树脂、改性纤维素、丝胶粉、羟甲基淀粉钠以及聚乙烯醇，然后按照质量比为85:15称取水性铝颜料和载体，其中水性铝颜料为二氧化硅包覆型铝颜料，并按照下面的制备方法制备水性条状铝颜料；
(1)依次将六种不同种类的载体以溶解液的形式掺入二氧化硅包覆型铝颜料，并向体系中加入分散剂进行拌料，拌料至手握可成型的状态即可完成拌料，得到所述改性混合物；
(2)将所述改性混合物装入不带剪切轴的双螺杆挤出机中，将挤出机出料速度控制为100-180r/min，挤出温度设定为40-80℃，呈条状挤出成型，得到水性条状铝颜料粗品；
(3)将所述水性条状铝颜料粗品经真空静态干燥，干燥温度设定为110℃，干燥时间为5h，提高粗品固含至99％，得到所述水性条状铝颜料成品。
分别收集制得的水性条状铝颜料成品，并分别测试其在不同溶剂中的分散性效果，结果如表1所示；
表1 添加不同载体种类制备的水性条状铝颜料在不同溶剂中的分散性效果
Figure BDA0003509717370000031
结果分析：选择水性酚醛树脂及丝胶粉作载体制备的水性条状铝颜料相较于选择其他的载体制备的水性条状铝颜料在水、醇均具有较好的分散效果，其与水性丙烯酸乳液A、水性PU树脂B及水溶性丙烯酸树脂C的相容性也其他水性条状铝颜料要好，而水性酚醛树脂及丝胶粉两者相比，丝胶粉作载体制备的水性条状铝颜料的分散性效果要优于水性酚醛树脂，但是一般考虑到下游应用范围的广泛性，我们不会单一的采用某一种固定原料做载体，在不同的应用体系中会选择更合适的原料，并且也会搭配使用，起到相辅相成、锦上添花的效果。
实施例2
在本实施例中，为探究水性铝颜料和载体的质量比对水性条状铝颜料性能的影响，依次按照质量比为80:20、85:15以及90:10分别称取水性铝颜料和载体，其中，水性铝颜料为钝化型铝颜料，载体为丝胶粉，并按照下面的制备方法制备水性条状铝颜料；
(1)将丝胶粉以干粉的形式掺入钝化型铝颜料中，并向体系中加入分散剂进行拌料，拌料至手握可成型的状态即可完成拌料，得到所述改性混合物；
(2)将所述改性混合物装入不带剪切轴的双螺杆挤出机中，将挤出机出料速度控制为100-180r/min，挤出温度设定为40-80℃，呈条状挤出成型，得到水性条状铝颜料粗品；
(3)将所述水性条状铝颜料粗品经真空静态干燥，干燥温度设定为110℃，干燥时间为5h，提高粗品固含至97％，得到所述水性条状铝颜料成品。
分别收集选择不同质量比的水性铝颜料和载体制得的水性条状铝颜料进行有关成型度、烘干状态以及色浓度的试验，结果如表2所示；
表2 不同质量比的水性铝颜料和载体对水性条状铝颜料的产品性能影响
Figure BDA0003509717370000041
结果分析：载体占比多，对铝粉的包裹性更好，挤出成形也更光滑，成品外观更美观，漆膜银粉排列较好，但是相应的色浓度会有所降低。当载体占比低于15％，虽然色浓度有所提高，但是因为对铝粉的包裹作用不够，挤出时表面毛糙，烘干后粉尘较大。并且因为载体本身除了有助于条状成型，还有一个作用就是帮助铝粉在使用中更好的分散和排列，所以虽然色浓度高了L值有所增加，但是增长值并不大。综合对比，选择85:15的配比是综合效果最好的。
实施例3
在本实施例中，为探究干燥温度及时间对水性条状铝颜料的储存稳定性的影响，设定不同的干燥温度及时间，按照质量比为85:15称取水性铝颜料和载体，其中水性铝颜料为二氧化硅包覆型铝颜料，载体为水性聚酰胺树脂，并按照下面的制备方法制备水性条状铝颜料；
(1)将载体以溶解液的形式掺入二氧化硅包覆型铝颜料，并向体系中加入分散剂进行拌料，拌料至手握可成型的状态即可完成拌料，得到所述改性混合物；
(2)将所述改性混合物装入不带剪切轴的双螺杆挤出机中，将挤出机出料速度控制为100-180r/min，挤出温度设定为40-80℃，呈条状挤出成型，得到水性条状铝颜料粗品；
(3)将所述水性条状铝颜料粗品经真空静态干燥，干燥温度依次为50℃、70℃、90℃、110℃、130℃以及150℃，干燥时间依次为2h、3h、5h、6h、8h以及11h，提高粗品固含至99％，得到所述水性条状铝颜料成品。
分别收集选择不同干燥温度及时间制得的水性条状铝颜料，观察其在半年内常温、普通密闭环境的储存情况，结果如表3所示；
表3 不同干燥温度及时间对水性条状铝颜料的储存稳定性的影响
Figure BDA0003509717370000051
结果分析：干燥温度越高，所需要的干燥时间越短，当干燥温度在50-110℃时，干燥时间在5-11h，所制得的水性条状铝颜料在常温、普通密闭环境下半年内无明显变化，储存稳定性好，然而，当干燥温度超过110℃时，所制得的水性条状铝颜料在常温、普通密闭环境下半年内光泽度逐渐变差，当干燥温度达到150℃所制得的水性条状铝颜料半年内光泽度明显变差，因此，为保证水性条状铝颜料的储存稳定性，干燥温度控制在50-110℃，干燥时间在5-11h，考虑节约生产时间成本，最佳干燥温度为110℃，干燥时间为5h。
实施例4
本实施例提供一种水性条状铝颜料，其制备方法包括以下步骤，
(1)按照质量比为85:15称取粒径6-18um的二氧化硅包覆型铝颜料以及丝胶粉，将丝胶粉以溶解液的形式掺入二氧化硅包覆型铝颜料进行拌料，拌料至手握可成型的状态即可完成拌料，得到所述改性混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物装入不带剪切轴的双螺杆挤出机中，将挤出机出料速度控制为100-180r/min，挤出温度设定为40-80℃，呈条状挤出成型，得到水性条状铝颜料粗品；
(3)将所述水性条状铝颜料粗品经真空静态干燥，干燥温度设定为110℃，干燥时间为5h，提高固含至98％，得到所述水性条状铝颜料成品。
为证明实施例4所制得的水性条状铝颜料的性能效果，提供以下验证试验：
1、水性条状铝颜料在水性体系常用溶剂中的分散效果
试剂：试验中所用到的试剂，除非特别说明，均为市购。
试验方法：称取5组相同量的按照实施例4制得的水性条状铝颜料于容器内，另外，称取5组相同量的水性硅包覆银浆于容器内作为对照组，向每组容器内加入相同量的水、乙醇、异丙醇、乙二醇单丁醚溶液，观察水性条状铝颜料成品及水性硅包覆银浆分别与每组容器内的分散效果，试验结果如图1所示；
结果分析：根据图1可知，水性条状铝颜料在不同水性体系常用溶剂中均具有较好的分散效果。
2、光泽度试验
按照实施例4制得的水性条状铝颜料为试验样品，另外以标准固含55％的水性硅包覆银浆作为对照样品分别在同等铝含量(8.3％)添加情况下及在同等固体添加量(10％)的情况下进行制板，对比刮板的光泽度，并使用BGD 516/1Gs(60°)光泽度仪对以上两组刮板进行光泽度测试，结果如图2及表4所示。
表4 光泽度测试表
Figure BDA0003509717370000061
结果分析：图2左侧为试验样品与对比样品在同等铝含量(8.3％)添加情况下的对比刮板图(水性聚氨酯乳液树脂体系中，25u湿膜制备器)，可见对比样品色相明显偏白，光泽度不如实施样品。
图2右侧为试验样品与对比样品在同等固体添加量(10％)的情况下的对比刮板图(水性聚氨酯乳液树脂体系中，25u湿膜制备器)，可见对比样品色相明显偏白，光泽度不如实施样品。
表4中显示，对比样品在同等铝含量(8.3％)添加情况下及同等固体添加量(10％)的情况下的光泽度均不及实施样品。
综上，按照实施例4制得的水性条状铝颜料对实际使用时的效果展现比水性硅包覆银浆更好，与水性树脂相容性好，并且自身含有的载体对银粉排列也有帮助。
3、析氢试验
样品选择：选择同等型号(8um)的水性硅包覆银浆及实施例4制得的水性条状铝颜料分别作为对照样品和试验样品，其中，水性条状铝颜料是按照实施例4所提供的制备方法制备而来。
试验方法：分别按照10％水性硅包覆银浆/水性条状铝颜料+16％水+74％水性树脂调制对照墨样和试验墨样，将两组墨样置于同一析氢装置中并存放于50℃恒温水浴锅中，以7天为一个观察周期，观察两组墨样产生的氢气量，结果如表5(放气量单位：ml)。
表5 析氢实验结果表
Figure BDA0003509717370000071
结果分析：20um粒径以内的水性硅包覆的发气要求是7天内小于20ml，可见上述的水性硅包覆银浆及水性条状铝颜料都是符合该要求的，水性条状铝颜料发气量略高于水性硅包覆银浆，原因在于后加工不可避免的影响，但是仍然在要求范围内，因此，视为合格。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水性条状铝颜料，其特征在于，所述水性条状铝颜料是将载体及分散剂掺入水性铝颜料后得到改性混合物，再将改性混合物呈条状挤出成型后得到的。
2.根据权利要求1所述的一种水性条状铝颜料，其特征在于，所述水性铝颜料为粒径6-18um的二氧化硅包覆型铝颜料或钝化型铝颜料。
3.根据权利要求1所述的一种水性条状铝颜料，其特征在于，所述载体为成型高分子树脂，且成型高分子树脂为水性聚酰胺树脂、水性氯化聚丙烯树脂、改性纤维素、丝胶粉、羟甲基淀粉钠、聚乙烯醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种水性条状铝颜料，其特征在于，所述分散剂为非离子型或中低分子量的高分子型分散剂中的一种或多种。
5.一种如权利要求1-4任一所述的水性条状铝颜料在制作水性涂料及水性墨中的应用。
6.一种如权利要求1-4任一所述的水性条状铝颜料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将载体掺入水性铝颜料中并加入分散剂进行拌料，拌料至手握可成型的状态即可完成拌料，得到所述改性混合物；
(2)将所述改性混合物装入不带剪切轴的双螺杆挤出机中，将挤出机出料速度控制为100-180r/min，挤出温度设定为40-80℃，呈条状挤出成型，得到水性条状铝颜料粗品；
(3)将所述水性条状铝颜料粗品经真空静态干燥提高固含至97-99％，得到所述水性条状铝颜料成品。
7.根据权利要求6所述的一种水性条状铝颜料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，水性铝颜料和载体的质量比为(80-90)：(10-20)。
8.根据权利要求7所述的一种水性铝颜料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，水性铝颜料和载体的质量比为85:15。
9.根据权利要求6所述的一种水性条状铝颜料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，干燥温度设定为50-110℃，干燥时间为5-11h。
10.根据权利要求6所述的一种水性条状铝颜料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，当水性铝颜料为二氧化硅包覆型铝颜料时，载体以溶解液的形式掺入，当水性铝颜料为钝化型铝颜料时，载体以干粉的形式掺入。
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