一种聚合物包覆铝粉的微球及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料改性技术领域，具体涉及聚合物包覆铝粉的微球及其制备 方法与应用。
【背景技术】
[0002] 为改善塑料制品的外观、延长制品寿命，通常需对塑料制品表面进行喷涂处理，但 喷涂工艺存在诸多缺点：成本高，生产流程长、效率低、不良品率高；不环保，污染环境、危 害操作人员的身心健康、安全风险大；漆面易脱落，造成产品外观不良，影响产品档次；产 品及不良品回收困难。随着人们对环境问题越来越重视和关注，免喷涂材料产品正逐步显 示出其竞争力，可广泛应用于工艺品、玩具、家电、汽车、电子产品、体育用品和办公用品等。
[0003] 为了使制品具有银白色的金属效果，通常是在基体树脂中添加铝粉，铝粉分散到 基体树脂后，铝粉与铝粉之间互相连接，形成连续的铝粉效果的膜，遮盖了基材，呈现出金 属质感；但是，通过将铝粉直接加入基体树脂中，基体树脂与铝粉的相容性差，在挤出或注 塑的强压力和强剪切条件下，铝粉与基体树脂材料很难达到流动性一致，易出现流痕；特别 是结构复杂的制品，沿着流动方向取向的铝粉在发生熔体流动转向、流速不稳定，熔体汇合 等现象时，引起铝粉在熔体中分布不均匀，甚至在制品表面形成流痕和熔接线等缺陷，严重 限制了免喷涂材料的市场推广和应用。
[0004] 到目前为止，关于将铝粉包覆于水性聚合物分散液后通过喷雾干燥和交联反应形 成聚合物包覆铝粉微球，再将该聚合物包覆铝粉的微球和基体树脂通过共混挤出制成免喷 涂材料，从而最终制成无流痕、轻熔接线的免喷涂材料鲜有报道。
【发明内容】
[0005] 发明的首要目的旨在提供一种能够改善铝粉与基体树脂的相容性、提高铝粉与熔 体的流动一致性的聚合物包覆铝粉的微球。
[0006] 本发明的另一个目的在于提供上述聚合物包覆铝粉的微球的制备方法。
[0007] 本发明是通过如下技术方案来实现的： 一种聚合物包覆铝粉的微球，按重量百分比计，包括如下组分： 铝粉/水性铝粉浆料 5_80wt% 水性聚合物分散液 18_90wt% 抗氧缓蚀剂 0. l-5wt% 固化剂 0? 2-10wt%。
[0008] 所述的聚合物包覆铝粉的微球的物理结构为含有粒径3-200 i! m的铝粉内核，在 铝粉内核的外表面包覆有厚度为5-800 y m的聚合物外壳。
[0009] 所述铝粉的A1元素含量不少于60wt%，且含有Zn、Sn、Ni、Pb、Fe、Mg、Si、Mn、Be、 Cu、Ti或稀土元素的一种或几种；所述铝粉的形状选自球形、花瓣形、树枝形、雪花形、玉米 片形、银元形、半银元形的一种或几种；所述铝粉的粒径为3-200 y m，优选为5-100 y m，更 优选为5-50μm。
[0010] 所述水性铝粉浆料的固含量为10-80wt%，优选为20-70 wt%。
[0011] 所述水性聚合物分散液的固含量为10_60wt%，选自聚氨酯乳液、有机娃乳液、有 机氟乳液、环氧树脂乳液、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、改性ABS树脂乳液、改性 纤维素水溶液、聚乙烯醇及其缩合物水溶液、聚丙烯酸水溶液、水性脲醛树脂、水性三聚氰 胺及其醚化树脂、水性酚醛树脂、水性醇酸树脂、水性聚酯树脂、聚醋酸乙烯酯乳液、改性乙 烯-醋酸乙烯酯乳液、天然橡胶乳液、丁苯乳液、丁腈乳液、乙丙乳液及其复合物和改性物 的一种或几种混合物。
[0012] 所述抗氧缓蚀剂选自苯丙三氮唑、植酸、植酸盐、8-羟基喹啉、有机磷化物、磷酸及 其衍生物、焦性没食子酸的一种或几种混合物。
[0013] 所述固化剂包括脂肪族多胺、芳香族多胺、脂环族多胺、氯化铵、间苯二酚、氮丙啶 及其衍生物、氯化铵、氧化锌、锌盐、双氰胺、液体聚酰胺、改性芳胺、氨基树脂、多异氰酸酯 及其低聚物、聚碳化二亚胺、有机硅氧烷、含硼的络合物、环氧基固化剂的一种或多种混合 物。
[0014] 所述的聚合物包覆铝粉的微球还包括0_3wt%的其它助剂，所述其他助剂包括消 泡剂、分散剂和/或防沉剂；其中消泡剂优选有机硅消泡剂；分散剂优选为聚羧酸分散剂。
[0015] 一种聚合物包覆铝粉的微球的制备方法，包括如下步骤： a) 常温下在水性聚合物分散液中加入抗氧缓蚀剂，搅拌分散10-25min ;在搅拌情况 下，向分散液中缓慢加入表面处理的铝粉/水性铝粉浆料，边搅拌边加入固化剂和/或其他 助剂，继续搅拌30-120min，使铝粉充分分散并被水性聚合物分散液包覆，即得聚合物包覆 铝粉的复合分散液； b) 将步骤a)得到的复合分散液进行喷雾干燥，在喷雾干燥过程中，喷雾形成的聚合物 包覆铝粉的小液滴通过固化剂进行固化交联反应，即得聚合物包覆铝粉的微球。
[0016] 其中表面处理的铝粉/水性铝粉浆料中的铝粉通过添加如润滑剂、表面活性剂等 的来处理得到的。
[0017] 所述喷雾干燥的进风口温度为150-300°c，优选为170-250°c ;出风口温度为 50-130°C，优选为 70-100°C。
[0018] 所述的聚合物包覆铝粉的微球的制备方法制备得到的聚合物包覆铝粉的微球在 热塑性和热固性材料中的应用。
[0019] 本发明与现有技术相比，有益效果如下： 本发明通过在水性聚合物分散液中缓慢添加铝粉/水性铝粉浆料，使得制备而成的聚 合物包覆铝粉的微球能够改善铝粉与基体树脂的相容性，提高了铝粉的耐剪切性及其在挤 出或注塑过程中与熔体的流动一致性，从而消除制品表面的流痕、减轻熔接线，可广泛应用 于制备无流痕、轻熔接线的免喷涂热塑性材料。
【具体实施方式】
[0020] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方 式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。
[0021] 实施例1-6和对比例1-3 : 按表1中实施例1-6及对比例1-2的配方，常温下在水性聚合物分散液中加入抗氧缓 蚀剂，搅拌分散l〇_25min ;在搅拌情况下，向分散液中缓慢加入表面处理的铝粉/水性铝粉 浆料，边搅拌边加入固化剂和/或其他助剂，继续搅拌30-120min，使铝粉充分分散并被水 性聚合物分散液包覆，即得聚合物包覆铝粉的复合分散液；将得到的复合分散液进行喷雾 干燥，在喷雾干燥过程中，喷雾形成的聚合物包覆铝粉的小液滴通过固化剂进行固化交联 反应，即得聚合物包覆铝粉的微球；喷雾干燥过程的进风口温度为150-300°C，出风口温度 为 50-130°C。
[0022] 表 1
【主权项】
1. 一种聚合物包覆铝粉的微球，其特征在于：按重量百分比计，包括如下组分： 铝粉/水性铝粉浆料 5-80wt% 水性聚合物分散液 18-90wt% 抗氧缓蚀剂 0. l-5wt% 固化剂 0? 2-10wt%。
2. 根据权利要求1所述的聚合物包覆铝粉的微球，其特征在于，含有粒径3-200 y m的 铝粉内核，在铝粉内核的外表面包覆有厚度为5-800 iim的聚合物外壳。
3. 根据权利要求1所述的聚合物包覆铝粉的微球，其特征在于，所述铝粉的A1元素含 量不少于60wt%，且含有Zn、Sn、Ni、Pb、Fe、Mg、Si、Mn、Be、Cu、Ti或稀土元素的一种或几 种；所述铝粉的形状选自球形、花瓣形、树枝形、雪花形、玉米片形、银元形、半银元形的一种 或几种；所述铝粉的粒径为3-200μm，优选为5-100μm，更优选为5-50μm。
4. 根据权利要求1所述的聚合物包覆铝粉的微球，其特征在于，所述水性铝粉浆料的 固含量为10_80wt%，优选为20-70wt%。
5. 根据权利要求1所述的聚合物包覆铝粉的微球，其特征在于，所述水性聚合物分散 液的固含量为10-60wt%,选自聚氨酯乳液、有机娃乳液、有机氟乳液、环氧树脂乳液、聚丙烯 酸酯乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、改性ABS树脂乳液、改性纤维素水溶液、聚乙烯醇及其缩合 物水溶液、聚丙烯酸水溶液、水性脲醛树脂、水性三聚氰胺及其醚化树脂、水性酚醛树脂、水 性醇酸树脂、水性聚酯树脂、聚醋酸乙烯酯乳液、改性乙烯-醋酸乙烯酯乳液、天然橡胶乳 液、丁苯乳液、丁腈乳液、乙丙乳液及其复合物和改性物的一种或几种混合物。
6. 根据权利要求1所述的聚合物包覆铝粉的微球，其特征在于，所述抗氧缓蚀剂选自 苯丙三氮唑、植酸、植酸盐、8-羟基喹啉、有机磷化物、磷酸及其衍生物、焦性没食子酸的一 种或几种混合物。
7. 根据权利要求1所述的聚合物包覆铝粉的微球，其特征在于，所述固化剂包括脂肪 族多胺、芳香族多胺、脂环族多胺、氯化铵、间苯二酚、氮丙啶及其衍生物、氧化锌、锌盐、双 氰胺、液体聚酰胺、改性芳胺、氨基树脂、多异氰酸酯及其低聚物、聚碳化二亚胺、有机硅氧 烷、含硼的络合物、环氧基固化剂的一种或几种混合物。
8. 根据权利要求1所述的聚合物包覆铝粉的微球，其特征在于，还包括0_3wt%的其它 助剂，所述其他助剂包括消泡剂、分散剂和/或防沉剂；优选为有机硅消泡剂和/或聚羧酸 分散剂。
9. 如权利要求1-8任一项所述的聚合物包覆铝粉的微球的制备方法，其特征在于，包 括如下步骤： a) 常温下在水性聚合物分散液中加入抗氧缓蚀剂，搅拌分散10_25min ;在搅拌情况 下，向分散液中缓慢加入表面处理的铝粉/水性铝粉浆料，边搅拌边加入固化剂和/或其他 助剂，继续搅拌30-120min，使铝粉充分分散并被水性聚合物分散液包覆，即得聚合物包覆 铝粉的复合分散液； b) 将步骤a)得到的复合分散液进行喷雾干燥，在喷雾干燥过程中，喷雾形成的聚合物 包覆铝粉的小液滴通过固化剂进行固化交联反应，即得聚合物包覆铝粉的微球。
10. 根据权利要求9所述的聚合物包覆铝粉的微球的制备方法，其特征在于，所述喷 雾干燥的进风口温度为150-300°C，优选为170-250°C ;出风口温度为50-130°C，优选为 70-100。。。
11.如权利要求9所述的聚合物包覆铝粉的微球的制备方法制备得到的聚合物包覆铝 粉的微球在热塑性和热固性材料中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种聚合物包覆铝粉的微球，包括如下组分：5-80wt%铝粉/水性铝粉浆料；18-90wt%水性聚合物分散液；0.1-5wt%抗氧缓蚀剂；0.2-10wt%固化剂；其制备方法，包括：a）常温下在水性聚合物分散液中加入抗氧缓蚀剂，搅拌分散10-25min；向分散液中缓慢加入表面处理的铝粉/水性铝粉浆料，边搅拌边加入固化剂，继续搅拌30-120min，即得聚合物包覆铝粉的复合分散液；b）将得到的复合分散液进行喷雾干燥，喷雾形成的聚合物包覆铝粉的小液滴通过固化剂进行固化交联反应，即得聚合物包覆铝粉的微球；制备所得的聚合物包覆铝粉的微球能改善铝粉与基体树脂的相容性，提高铝粉在挤出或注塑过程中与熔体的流动一致性，从而消除制品表面的流痕、减轻熔接线，可用于制备免喷涂材料。
【IPC分类】C08K3-08, C08K9-10, C09C1-64, C09C3-10
【公开号】CN104629089
【申请号】CN201310544149
【发明人】陈平绪, 叶南飚, 胡纲, 宁方林, 孙雅杰, 宋晓辉, 王大中
【申请人】金发科技股份有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月6日