水性铝颜料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种水性铝颜料及其制备方法，其包含与水可混溶的有机溶剂、包覆铝粉颗粒和润滑剂，所述包覆铝粉颗粒含有铝粉颗粒和在所述铝粉颗粒表面修饰的烷基多膦酸盐的自组装单分子膜。所得的铝颜料成品具有优良的金属效应、水分散性、储存稳定性和施工适应性。储存稳定性和施工适应性。

【技术实现步骤摘要】
水性铝颜料及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属颜料
，具体涉及到一种水性铝颜料及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝颜料是一种重要的金属颜料，因其具有高明亮的金属光泽被广泛应用于涂料工业、印刷油墨工业和塑料工业领域。目前，我国每年的铝颜料产销量大概在5万吨左右，其中国外进口及其制品占有8000吨。
[0003]铝颜料的制造方法主要是球磨法，其通过在球磨机中放入钢球、铝粉和润滑剂，并利用钢球击碎铝粉得到粒径更细小的鳞片状铝粉。在生产过程中，球磨机和管道内充满了惰性气体，称之为“干法生产”；而在球磨机内加入有机溶剂代替惰性气体，则称之为“湿法生产”，具体来说，就是将铝粉和有机溶剂、润滑剂等物料按照一定比例混合后置于球磨机中研磨，然后经筛分、压滤等工序制成滤饼，最后再经捏合表面处理得到成品铝颜料。现有的铝颜料生产方法基本上都是采用湿法球磨工艺。
[0004]在湿法生产过程中，需加入各类助剂对铝片进行保护，主要包括添加剂技术和包覆技术两类。其中，添加剂技术主要通过添加有机磷化合物，如Eckart的Stapa系列、Siberline的AquasilBP/AN(Eckart、Siberline分别为世界两大铝片供应商)等，但由于添加的是小分子化合物，很难真正保护好铝片在水中的稳定性，同时还存在可能影响涂料性能(如干燥时间、附着力、耐湿性等)的副作用。而包裹技术也经历了两代：第一代包裹技术采用的是不溶性的铬化合物，其也是目前较好的防止铝片点腐蚀性能的代表，但随着近年来环保意识的不断增强，铬酸盐由于具有致癌毒性而逐渐被淘汰；第二代包裹技术则是现在较为主流的SiO2包覆，研发人员可以在SiO2包覆的基础上通过增加有机物修饰来改善铝片与涂料基料间的相容性、提高附着力等，但由于此类SiO2包覆技术是在原有铝片的表面上增加SiO2包覆层来实现的，虽然在防止发气、耐湿热、耐候和耐管道循环性能方面性能表现优异，但考虑到SiO2包覆层势必会影响铝片原有的金属效应，亮度、闪度和遮盖力，处理过程中也容易引起铝片的团聚，仍存在技术瓶颈难以突破，加之制造成本也非常昂贵，不利于市场推广。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种可直接用于水性涂料或油墨中的水性铝颜料及其制备方法，该铝颜料同时具备优良的金属效应、水分散性和储存稳定性，该方法步骤简单，可以制备同时具备优良的金属效应、水分散性和储存稳定性的铝颜料。
[0006]根据本专利技术的第一方面提供一种水性铝颜料，其包含与水可混溶的有机溶剂、包覆铝粉颗粒和润滑剂，其特征在于，所述包覆铝粉颗粒含有铝粉颗粒和在所述铝粉颗粒表面修饰的烷基多膦酸盐的自组装单分子膜。
[0007]根据本专利技术的水性铝颜料，进一步地，所述烷基多膦酸盐选自：[PO(OX)2]2CR1R2，其中R1和R2各自独立地为具有1～12个碳原子的直链或支链烷基或具有1～12个碳原子的羧
酸基，并且X＝Na、K或NH4；或，CH3C(PO3HX)2O[PO(OH)C(CH3)(PO3HX)O]n
H，其中X＝Na、K或NH4，n＝0～4。
[0008]根据本专利技术的水性铝颜料，进一步地，所述与水可混溶的有机溶剂占所述水性铝颜料的30
‑
60重量％，所述包覆铝粉颗粒和所述润滑剂总计占所述水性铝颜料的40
‑
70重量％，其中所述润滑剂为所述铝粉颗粒的0.1～5重量％。
[0009]根据本专利技术的水性铝颜料，进一步地，所述与水可混溶的有机溶剂为选自醇、醚和酯中的一种或多种，所述润滑剂为选自油酸和硬脂酸中的一种或多种。
[0010]根据本专利技术的水性铝颜料，进一步地，所述铝粉颗粒为氮气雾化微细球形铝粉，其平均粒径d
50
为1～100μm。
[0011]根据本专利技术的第二方面提供一种用于制备水性铝颜料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0012]将铝粉颗粒、烃类溶剂、润滑剂与烷基多膦酸按预定重量比混合以得到混合物；
[0013]将所述混合物进行球磨；
[0014]将球磨后的混合物进行分级并压滤以得到滤饼；
[0015]使用与水可混溶的有机溶剂洗涤所述滤饼以替换所述烃类溶剂；
[0016]使用碱性化合物对所得滤饼进行处理以使所述烷基多膦酸发生碱化反应；以及，
[0017]对所得滤饼进行二次压滤和捏合以得到所述水性铝颜料。
[0018]根据本专利技术的方法，进一步地，所述烷基多膦酸选自：[PO(OH)2]2CR1R2，其中R1和R2各自独立地为具有1～12个碳原子的直链或支链烷基或具有1～12个碳原子的羧酸基；或，CH3C(PO3H2)2O[PO(OH)C(CH3)(PO3H2)O]n
H，其中n＝0～4。
[0019]根据本专利技术的方法，进一步地，所述铝粉颗粒与所述烃类溶剂的重量比为5：40～120，并且所述润滑剂为所述铝粉颗粒的0.1～5重量％，所述烷基多膦酸为所述铝粉颗粒的0.1～5重量％。
[0020]根据本专利技术的方法，进一步地，使用所述滤饼重量的0.1～2％的碱性化合物对所述滤饼进行处理。
[0021]根据本专利技术的方法，进一步地，所述碱性化合物为选自氨、胺和碱中的一种或多种。
[0022]有益效果
[0023]根据本专利技术，可以得到一种新型的功能化铝颜料，该铝颜料中的铝片被碱化的烷基多膦酸改性修饰，因而具有良好的水分散性，可被直接用于水性涂料和油墨中，相比于传统的铝颜料及其制备工艺，该铝颜料具有合成工艺简单、使用方便的优点，且在金属效应、储存稳定性和施工适应性上表现出色而具有优异的应用效果。
具体实施方式
[0024]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于SAM的自组装单分子膜技术的铝颜料，其在球磨工序中引入了功能分子烷基多膦酸，以烷基多膦酸作为研磨助剂，同时进一步对烷基多膦酸进行碱化反应处理，并以碱化后的烷基多膦酸作为表面活性剂，在铝片颗粒表面自组装为单分子膜，使得铝片表面功能化，从而使得本专利技术的铝颜料具有优良的金属效应、水分散性、储存稳定性和施工适应性。
[0025]具体而言，根据本专利技术，提供一种水性铝颜料，其包含与水可混溶的有机溶剂、包覆铝粉颗粒和润滑剂，所述包覆铝粉颗粒含有铝粉颗粒和在所述铝粉颗粒表面修饰的烷基多膦酸盐的自组装单分子膜，或者，所述包覆铝粉颗粒由铝粉颗粒和在所述铝粉颗粒表面修饰的烷基多膦酸盐的自组装单分子膜构成。
[0026]根据本专利技术，本专利技术人巧妙地在球磨阶段引入功能分子烷基多膦酸，烷基多膦酸分子通过氢键作用结合在铝粉颗粒表面上，然后再使用碱性化合物处理烷基多膦酸使得其发生自组装行为而形成自组装单分子膜，而在烷基多膦酸分子成为阴离子型之后，有助于铝片在水性体系中分散并保持稳定性。自组装是靠自发的化学吸附或化学反应形成有序分子膜的过程，所形成的膜称为自组装单分子膜，采用这种自组装单分子膜技术(SAM)可以在金属表面形成一种特殊的结构，对金属表面进行预处理的化学品在发生反应后就可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性铝颜料，其包含与水可混溶的有机溶剂、包覆铝粉颗粒和润滑剂，其中，所述包覆铝粉颗粒含有铝粉颗粒和在所述铝粉颗粒表面修饰的烷基多膦酸盐的自组装单分子膜。2.根据权利要求1所述的水性铝颜料，其特征在于，所述烷基多膦酸盐选自：[PO(OX)2]2CR1R2，其中R1和R2各自独立地为具有1～12个碳原子的直链或支链烷基或具有1～12个碳原子的羧酸基，并且X＝Na、K或NH4；或，CH3C(PO3HX)2O[PO(OH)C(CH3)(PO3HX)O]
n
H，其中X＝Na、K或NH4，n＝0～4。3.根据权利要求1所述的水性铝颜料，其特征在于，所述与水可混溶的有机溶剂占所述水性铝颜料的30
‑
60重量％，所述包覆铝粉颗粒和所述润滑剂总计占所述水性铝颜料的40
‑
70重量％，其中所述润滑剂为所述铝粉颗粒的0.1～5重量％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的水性铝颜料，其特征在于，所述与水可混溶的有机溶剂为选自醇、醚和酯中的一种或多种，所述润滑剂为选自油酸和硬脂酸中的一种或多种。5.根据权利要求1至3中任一项所述的水性铝颜料，其特征在于，所述铝粉颗粒为氮气雾化微细球形铝粉，其平均粒径d
50
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡军，梁晓斌，罗夔，
申请(专利权)人：长沙族兴新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：