TWI771008B - 鋁渣塗料 - Google Patents

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Abstract

一種鋁渣塗料，以總重量為基準，包含一鋁渣組成物40%至60%、偶聯劑3%至10%、樹脂30%至50%以及餘量的添加物；其中，該鋁渣組成物是將一鋁渣與一助磨劑進行無水研磨而形成的粉末，該助磨劑選自醇胺類極性分子、多元醇、不飽和脂肪酸、硬脂酸鈉、礦物質、苯乙烯共聚物以及馬來酸酐衍生物的至少其中一種。

Description

鋁渣塗料
本發明提供一種鋁渣的新用途，鋁渣可以經過安定化之後作為一種新式塗料，這樣的塗料具有金屬光澤的外觀。
鋁為高活性金屬，在提煉鋁的冶煉過程中會伴隨著氧化反應的發生，再加上原料中含有機物等雜質進而導致鋁渣的產生。鋁渣中的主要成分由氧化鋁、金屬鋁、氮化鋁、碳化鋁、氧化矽及部分鹽所組成，在鋁的一次冶煉生成的鋁渣稱作一次鋁渣灰，其含有40%~50%具回收價值的金屬鋁，所以會再次進行回收程序，經分離過後呈現粉末狀的鋁渣則稱為二次鋁渣灰，後續可繼續以球磨的方式，依據二次鋁渣灰中各成分物性的不同，在球磨後以篩網分離的方法將金屬鋁從二次鋁渣灰中分離出來，而殘留的混合物則稱為鋁灰。
目前國內處理鋁渣、鋁灰的方式大多以掩埋為主，然而，鋁渣灰中含有氮化鋁，極容易與環境中的水或是潮濕空氣進行化學反應，釋放出氨氣、氮、甲烷等氣體，直接掩埋容易造成環境的污染。因此在進行後續處理之前，會對鋁渣灰進行安定化或穩定化，所謂的安定化是使鋁渣灰的活性成分仍保有活性，而穩定化則是將鋁渣灰的活性成分失活。然而，如何以有效且低汙染的方式處理鋁渣灰仍是一項需要被研究的議題。
本發明提供一種鋁渣的新用途，用於製備塗料，是以總重量為基準，包含一鋁渣組成物40%至60%、偶聯劑3%至10%、樹脂30%至50%以及餘量的添加物。該鋁渣組成物是作為塗料的填充劑，是將一鋁渣與一助磨劑進行無水研磨而形成的粉末，使鋁渣所含的氮化鋁能維持不會氧化或水解的安定的狀態，這樣的塗料也具有特殊的金屬光澤。
本發明提供一種含有鋁渣的塗料，塗料包含鋁渣進行安定化處理形成的鋁渣組成物。安定化處理是將鋁渣與助磨劑進行無水研磨而形成的粉末狀的鋁渣組成物，助磨劑選自醇胺類極性分子、多元醇、不飽和脂肪酸、硬脂酸鈉、礦物質、苯乙烯共聚物以及馬來酸酐衍生物的至少其中一種。
助磨劑在乾磨的過程中同時作為包覆鋁渣的表面改性劑。除了能控制鋁渣的粒徑，漸少氮化鋁粉末顆粒的團聚或再團聚，也能後在鋁渣粉末的表面形成保護，而達到氮化鋁AlN表面改性目的。因此，鋁渣組成物中所含的氮化鋁(AlN)不會在與水反應，故能減少氮化鋁生成氨氣的機會，減少氨氣之釋出。
該醇胺類極性分子包含三乙醇胺(TEA)、三異丙醇胺(TIPA)、二乙醇單異丙醇胺(DEIPA)或酞胺，該多元醇包含乙二醇或聚乙二醇(PEG)，該不 飽和脂肪酸類包含硬脂酸，該礦物質包含滑石粉。此外，聚乙二醇可以使用平均分子量介於200至400的聚乙二醇(即PEG200至PEG400)。
醇胺類單體分子中都含有羥基，在研磨時能夠較好的分散性，影響研磨的物化性能，為良好的助磨劑，也可以改進氮化鋁AlN顆粒表面活性。在鋁渣球磨及輪輾程序中，鋁渣所含的AlN顆粒產生瞬時偶極距，與鄰近份子瞬時極化，後者又反過來增強原來分子的瞬時偶極距(范德華力)，因此可以顆粒表面形成穩定之Al(OH)3保護膜。
偶聯劑的作用是形成交聯，可以選自矽烷偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(分子式為CH3CCH2COO(CH2)3Si(OCH3)3)、γ-甲基丙烯醯氧丙基三乙氧基矽烷(分子式為CH3CCH2COO(CH2)Si(OC2H5)3)的至少其中一種。
當混合助磨劑與鋁渣之後在混合偶聯劑時，可以透過偶聯劑作用、氫鍵與配位鍵相互作用、離子鍵與共價鍵的結合，形成偶聯劑接枝共聚改性，於顆粒表面改性達到液相包覆氮化鋁AlN抗水解。
以下提供具體實施態樣以更瞭解本發明的內涵。
將鋁渣以X射線繞射分析(XRD)分析鋁灰中含有的成分種類，其成分如表一所示。
Figure 110117990-A0305-02-0004-1
Figure 110117990-A0305-02-0005-2
將鋁渣破碎，磁選除去鐵質，將加熱並霧化助磨劑添加進入破碎鋁渣中一起球磨、輪輾，將研磨後的鋁渣組成物，加入加熱霧化的偶聯劑，接著進行篩網分篩與風選，於本實施態樣中，加入塗料的配方的鋁渣組成物是在上述的風選分級後獲得的產物，選出鋁渣組成物的粉末，故其含有細緻的氧化鋁，其粒徑小於20μ。
塗料的配方如以下表二所示，單位為重量百分比：
Figure 110117990-A0305-02-0005-3

Claims (4)

  1. 一種鋁渣塗料，以總重量為基準，包含一鋁渣組成物40%至60%、偶聯劑3%至10%、樹脂30%至50%以及餘量的添加物；其中，該鋁渣組成物是將一鋁渣與一助磨劑進行無水研磨而形成的粉末，該助磨劑包含醇胺類極性分子；其中該偶聯劑選自3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷與γ-甲基丙烯醯氧丙基三乙氧基矽烷的至少其中一種。
  2. 如請求項1所述之鋁渣塗料，其中該醇胺類極性分子包含三乙醇胺(TEA)、三異丙醇胺(TIPA)、二乙醇單異丙醇胺(DEIPA)或酞胺。
  3. 如請求項1所述之鋁渣塗料，其中該鋁渣組成物的粉末的是經風選分級且粒徑小於20μ。
  4. 如請求項1所述之鋁渣塗料，其中該鋁渣組成物是將該鋁渣與該助磨劑進行無水研磨，將研磨後的鋁渣組成物加入該偶聯劑，經由風選後獲得的粉末‧
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