一种改性三聚磷酸铝的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种改性三聚磷酸铝的制备方法，包括以下步骤：将三聚磷酸铝和氧化锌在水中混合，得到混合浆料；将所述混合浆料进行研磨，得到改性三聚磷酸铝。本发明以三聚磷酸铝为原料，采用锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种对其进行改性，将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合后，将得到的浆料进行研磨后，即可得到改性三聚磷酸铝。本发明提供的方法工艺步骤简单、耗时短，提高了改性三聚磷酸铝的生产效率。而且，本发明提供的制备方法得到的改性三聚磷酸铝粒度分布均匀，纯度高，品质好，利于其应用。
【专利说明】一种改性三聚磷酸铝的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及防锈颜料【技术领域】，尤其涉及一种改性三聚磷酸铝的制备方法。
【背景技术】[0002]全世界每年金属腐蚀所造成的经济损失为地震、火灾、台风等自然灾害损失总和的6倍，因此，大力开发优异的金属腐蚀防护方法显得至关重要，其中防止金属腐蚀最有效、最常用的方法之一是在金属表面涂覆防腐蚀涂层。
[0003]长期以来，涂料工业使用的含铅、铬(VI)等有毒金属的防锈颜料虽然具有优异的防锈性能，但它们对人体及环境所造成的严重危害和污染是众所周知的，因此，这类颜料的生产和使用逐步受到限制。迄今为止，已经开发和研制了磷酸盐系、钥酸盐系、硼酸盐系列等多种低毒或无毒防锈颜料，其中以磷酸盐系列颜料性能为最佳。三聚磷酸铝属于环保型无公害白色防锈颜料，外观为灰白色粉末，无毒性，不含铅、铬等有害重金属元素，是铅、铬系有毒防锈颜料理想的换代产品。三聚磷酸铝一般由铝化合物和磷酸反应得酸性磷酸铝，再经缩合脱水而成。三聚磷酸铝本身就具有很强的防锈能力，但由于酸性、溶解度等原因，如果单独使用时，往往会对破坏颜料成分树脂的稳定性，故不适合直接做防锈颜料使用，因此必须对其加以改性处理。
[0004]目前，三聚磷酸铝的改性一般采用加入无机化合物及表面活性剂共同参与改性，如氧化锌、氧化镁或硅灰石等，但以添加氧化锌改性对其分散性、颜料稳定性、水溶解性改善最佳。如广西化工研究院的袁爱群报道了一种改性三聚磷酸铝的工艺(袁爱群.改性三聚磷酸铝的工艺及防锈性能研究.涂料技术，2000，2:30~34.)，以氧化锌和三聚磷酸二氢铝为原料改性反应调节PH值后，添加二氧化硅、钛白粉、表面处理剂球磨处理，经离心、干燥、粉碎后得到改性三聚磷酸铝粉末。但该方法工艺步骤复杂，时间周期长。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种改性三聚磷酸铝的制备方法，本发明提供的制备方法工艺步骤简单，耗时短，效率高。
[0006]本发明提供了一种改性三聚磷酸铝的制备方法，包括以下步骤:
[0007]将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合，得到混合浆料，所述改性剂为锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种；
[0008]将所述混合浆料进行研磨，得到改性三聚磷酸铝。
[0009]优选的，所述三聚磷酸铝的电导率小于200 μ s/cm ；
[0010]所述三聚磷酸招的粒度为5 μ m~10 μ m。
[0011]优选的，所述混合的温度为15°C~90°C。
[0012]优选的，所述混合的时间为0.5h~3h。
[0013]优选的，所述三聚磷酸铝、氧化锌和水的质量比为1:(0.2-0.5):(1_15)。
[0014]优选的，所述研磨的次数为3次~15次。[0015]优选的，所述混合浆料的固液比为1: (1.5~10 )。
[0016]优选的，所述改性三聚磷酸招的粒径为0.1mm~0.8mm。
[0017]优选的，所述改性三聚磷酸铝的粒径为0.3mm~0.7mm。
[0018]优选的，所述三聚磷酸铝的制备方法包括以下步骤:
[0019]将Al (OH) 3与H3PO4在水中混合，将得到的混合溶液在75 V~100 V下保温反应，得到酸式磷酸铝；
[0020]将所述酸式磷酸铝进行煅烧，得到三聚磷酸铝。
[0021]本发明提供了一种改性三聚磷酸铝的制备方法，包括以下步骤:将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合，得到混合浆料，所述改性剂为锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种；将所述混合浆料进行研磨，得到改性三聚磷酸铝。本发明以三聚磷酸铝为原料，采用锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种对其进行改性，将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合后，将得到的浆料进行研磨后，即可得到改性三聚磷酸铝。本发明提供的方法将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合，将得到的混合浆料研磨得到改性三聚磷酸铝，本发明提供的方法工艺步骤简单、耗时短，提高了改性三聚磷酸铝的生产效率。而且，本发明提供的制备方法得到的改性三聚磷酸铝粒度分布均匀，纯度高，品质好，利于其应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例提供的锌改性三聚磷酸铝的工艺流程图；
[0023]图2为本发明实施例4得到的锌改性三聚磷酸铝的XRD谱图；
[0024]图3为本发明实施例4得到的锌改性三聚磷酸铝放大5000倍的SEM图；
[0025]图4为本发明实施例4得到的锌改性三聚磷酸铝放大10000倍的SEM图；
[0026]图5为本发明实施例4得到的锌改性三聚磷酸铝放大20000倍的SEM图；
[0027]图6为本发明实施例4得到的锌改性三聚磷酸铝放大30000倍的SEM图；
[0028]图7为本发明实施例4得到的锌改性三聚磷酸铝放大50000倍的SEM图；
[0029]图8为本发明实施例4得到的锌改性三聚磷酸铝的粒径分布图；
[0030]图9为本发明实施例4得到的锌改性三聚磷酸铝的EDS谱图；
[0031]图10为本发明实施例4得到的锌改性三聚磷酸铝EDS分析时的测试区域范围；
[0032]图11为本发明实施例5得到的锌改性三聚磷酸铝的EDS谱图；
[0033]图12为本发明实施例5得到的锌改性三聚磷酸铝EDS分析时的测试区域范围。
【具体实施方式】
[0034]本发明提供了一种改性三聚磷酸铝的制备方法，包括以下步骤:
[0035]将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合，得到混合浆料，所述改性剂为锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种；
[0036]将所述混合浆料进行研磨，得到改性三聚磷酸铝。
[0037]本发明以三聚磷酸铝为原料，采用锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种对其进行改性，得到改性三聚磷酸铝。本发明提供的方法将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合，将得到的混合浆料研磨后，得到改性三聚磷酸铝。本发明提供的方法工艺步骤简单、耗时短，提高了生产效率。
[0038]本发明将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合，得到混合浆料，所述改性剂为锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种。本发明对所述三聚磷酸铝、改性剂和水混合的顺序没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的混合物料的原料混合顺序即可。本发明优选先将三聚磷酸铝与水混合，得到三聚磷酸铝浆料；在搅拌的条件下，向所述三聚磷酸铝浆料中加入改性剂，得到混合浆料。在本发明中，所述三聚磷酸铝的电导率优选小于200 μ s/cm,更优选小于160 μ s/cm,最优选小于120 μ s/cm,最最优选小于100 μ s/cm ；所述三聚磷酸招的粒度优选为5 μ m~10 μ m,更优选为6 μ m~8 μ m。本发明对所述三聚磷酸铝的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的三聚磷酸铝即可，如可以采用未添加其他改性物的三聚磷酸铝的市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的三聚磷酸铝的制备方法自行制备。在本发明中，所述三聚磷酸铝的制备方法优选包括以下步骤:
[0039]将Al (OH) 3与H3PO4在水中混合，将得到的混合溶液在75 V~100 V下保温反应，得到酸式磷酸铝；
[0040]将所述酸式磷酸铝进行煅烧，得到三聚磷酸铝。
[0041]本发明优选将Al (OH)3加入H3PO4的水溶液中，搅拌得到混合溶液。本发明对所述搅拌的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的搅拌的技术方案即可。在本发明中，所述Al (OH) 3中的Al与H3PO4中的P的摩尔比优选为1:(1.5~4.0)，更优选为1:(1.7 ~3.5)，最优选为1: (2.0~3.0);所述H3PO4水溶液的质量浓度优选为85%以下，更优选为80%以下，最优选为60%~70%。本发明对所述磷酸水溶液的配制方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的磷酸水溶液配制的技术方案即可。本发明优选将质量浓度为85%的磷酸溶液与水混合，得到质 量浓度在85%以下的磷酸水溶液，所述水的用量优选为质量浓度为85%的磷酸溶液质量的0%~40%，更优选为20%~35%。
[0042]得到混合溶液后，本发明将所述混合溶液在70 V~100°C下保温反应，得到酸式磷酸铝。在本发明中，所述保温反应的温度优选为75°C~95°C，更优选为75°C~85°C ;所述保温反应的时间优选为0.5h~3h，更优选为Ih~2.5h，最优选为1.5h~2h。
[0043]得到酸式磷酸铝后，本发明将所述酸式磷酸铝进行煅烧，得到三聚磷酸铝。在煅烧的过程中，所述酸式磷酸铝脱水、缩合，得到三聚磷酸铝。在本发明中，所述煅烧的温度优选为250°C~350°C，更优选为260°C~340°C，最优选为270°C~330°C;所述煅烧的时间优选为Ih~4h,更优选为1.5h~3.5h,最优选为2h~3h。
[0044]完成对所述酸式磷酸铝的煅烧后，本发明优选将得到的煅烧产物进行水淬，得到水淬产物；再将所述水淬产物进行过滤、洗涤和干燥，得到三聚磷酸铝。本发明对所述水淬的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的水淬的技术方案即可。在本发明中，所述水淬的水淬液优选为稀磷酸溶液，本发明对所述稀磷酸溶液的质量浓度没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的用作水淬液的稀磷酸溶液即可。在本发明中，所述水淬的温度优选为250°C~350°C，更优选为260°C~340°C，最优选为270°C~330°C ；
[0045]完成所述水淬的过程后，本发明将得到的水淬产物进行过滤、洗涤和干燥，得到三聚磷酸铝。本发明对所述过滤、洗涤和干燥的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的过滤、洗涤和干燥的技术方案即可；本发明优选使三聚磷酸铝的洗涤滤液电导率达到200 μ s/cm 以下。[0046]在本发明中，上述煅烧完成后，得到的煅烧产物为无水三聚磷酸铝，所述水淬过程后得到的水淬产物为二水三聚磷酸铝。
[0047]本发明对所述改性剂的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的用作三聚磷酸铝改性的改性剂即可。在本发明中，所述改性剂优选为锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种，更优选为含锌化合物、含镁化合物、含钙化合物和含硅化合物中的一种或几种，最优选为氧化锌、氧化镁和硅石灰中的一种或几种；所述改性剂的纯度优选为优级品。在本发明中，所述三聚磷酸铝、改性剂和水的质量比为1:(0.2-0.5):(1-15)，更优选为1: (0.3-0.4):(2-3);所述混合的温度优选为15°C~90°C，更优选为20°C~85°C，最优选为30°C~80°C，最最优选为40°C~70°C ;所述混合的时间优选为
0.5h~3h,更优选为Ih~2.5h,更优选为1.5h~2h。
[0048]得到混合浆料后，本发明优选调整所述混合溶液的固液比，得到固液比为1:(1.5~10)的混合浆料，更优选为1: (2~8)，最优选为1: (2~5)。
[0049]本发明将所述混合浆料进行研磨，得到改性三聚磷酸铝。本发明对所述研磨的设备没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的研磨设备即可。本发明优选将所述混合浆料置于砂磨机中进行研磨，所述研磨的研磨介质优选为直径为0.1mm~0.8mm的锆珠，更优选为直径为0.3mm~0.7mm的错珠,最优选为直径为0.4mm~0.6mm的错珠。在本发明中，所述研磨的次数优选为3次~15次,更优选为4次~10次,最优选为5次~8次。
[0050]完成对所述混合浆料的研磨后，本发明优选将研磨后的浆料进行固液分离、干燥和粉碎，得到改性三聚磷酸铝。本发明对所述固液分离的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的固液分离的技术方案即可，在本发明所述固液分离优选为过滤。本发明对所述干燥和粉碎的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的干燥和粉碎的技术方案即可，在本发明中，所述干 燥的温度优选为80°C~100°C，更优选为85°C~95°C ;所述干燥的时间优选为8h~12h,更优选为9h~IIh,最优选为9.5h~10.5h。
[0051]本发明以锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种对三聚磷酸铝进行改性，从而得到锌改性三聚磷酸铝、镁改性三聚磷酸铝、钙改性三聚磷酸铝或硅改性二聚憐酸招。
[0052]参见图1，图1为本发明实施例提供的锌改性三聚磷酸铝的工艺流程图，本发明在实施例中，将三聚磷酸铝和锌改性剂在水中混合，搅拌均匀，再向其中加入水调节固液比，得到混合物料；将得到的混合物料进行砂磨、过滤、干燥和粉碎，得到锌改进三聚磷酸铝。在本发明的实施例中，本发明优选将过滤得到的滤液用于调节混合物料的固液比。
[0053]本发明提供了一种改性三聚磷酸铝的制备方法，包括以下步骤:将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合，得到混合浆料，所述改性剂为锌改性剂、镁改性、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种；将所述混合浆料进行研磨，得到改性三聚磷酸铝。本发明以三聚磷酸铝为原料，采用锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和硅改性剂中的一种或几种对其进行改性，将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合后，将得到的浆料进行研磨后，即可得到改性三聚磷酸铝。本发明提供的方法工艺步骤简单、耗时短，提高了改性三聚磷酸铝的生产效率。而且，本发明提供的制备方法得到的改性三聚磷酸铝粒度分布均匀，纯度高，品质好，利于其应用。
[0054]另外，本发明提供的方法可以在三聚磷酸铝、改性剂和水混合的任意步骤添加改性剂，可控性强。[0055]为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的改性磷酸铝的制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0056]实施例1
[0057]将200g质量浓度为85%的工业H3PO4溶液加入到500mL烧杯中，在搅拌的条件下，向烧杯中加入46g工业Al (OH) 3，得到混合溶液，H3PO4与Al (OH)3的摩尔比为2.9:1 ;
[0058]将所述混合溶液加热至75°C，保温搅拌3h，得到酸式磷酸铝；
[0059]将酸式磷酸铝置于马弗炉中，在350°C下煅烧lh，脱水、缩合得到无水三聚磷酸招;
[0060]将得到的无水三聚磷酸铝移出马弗炉，置于稀H3PO4溶液中在350°C下进行水淬；
[0061]将完成水淬的产物过滤、洗涤和干燥，得到二水三聚磷酸铝。
[0062]本发明对得到的二水三聚磷酸铝进行粒径检测，结果表明，本实施例得到的二水三聚磷酸铝的平均粒径小于?ο μ m。
[0063]实施例2
[0064]将600g质量浓度为85%的工业H3PO4溶液、150g纯净水加入到IL的烧杯中，在搅拌的条件下，向烧杯中加入116g工业Al (OH)3，得到混合溶液，H3PO4与Al (OH)3的摩尔比为
3.5:1 ；
[0065]将所述混合溶液加热至1 00°C，保温搅拌0.5h，得到酸式磷酸铝；
[0066]将酸式磷酸铝置于马弗炉中，在300°C下煅烧4h，脱水、缩合得到无水三聚磷酸招;
[0067]将得到的无水三聚磷酸铝移出马弗炉，置于稀H3PO4溶液中在300°C下进行水淬；
[0068]将完成水淬的产物过滤、洗涤和干燥，得到二水三聚磷酸铝。
[0069]本发明对得到的二水三聚磷酸铝进行粒径检测，结果表明，本实施例得到的二水三聚磷酸铝的平均粒径小于?ο μ m。
[0070]实施例3
[0071]将200g质量浓度为85%的工业H3PO4溶液、60g纯净水加入到500mL的烧杯中，在搅拌的条件下，向烧杯中加入79g工业Al (OH) 3，得到混合溶液，H3PO4与Al (OH) 3的摩尔比为 1.7:1 ；
[0072]将所述混合溶液加热至80°C，保温搅拌2h，得到酸式磷酸铝；
[0073]将酸式磷酸铝置于马弗炉中，在250°C下煅烧3h，脱水、缩合得到无水三聚磷酸招;
[0074]将得到的无水三聚磷酸铝移出马弗炉，置于稀H3PO4溶液中在250°C下进行水淬；
[0075]将完成水淬的产物过滤、洗涤和干燥，得到二水三聚磷酸铝。
[0076]本发明对得到的二水三聚磷酸铝进行粒径检测，结果表明，本实施例得到的二水三聚磷酸铝的平均粒径小于?ο μ m。
[0077]实施例4
[0078]在IOL的容器中加入1000g实施例1得到的二水三聚磷酸铝粉末和3000g /K，搅拌均匀；边搅拌边向其中加入400g优级氧化锌，搅拌I小时，再向其中加水调节至固液比为1:5 ;然后将得到的浆料砂磨3遍后过滤、干燥、粉碎，得到锌改性三聚磷酸铝。
[0079]本实施例得到的锌改性三聚磷酸铝为白色粉末，称量得到锌改性三聚磷酸铝的质量为1385g ；
[0080]本发明采用ICP-OES测试标准将得到的锌改性三聚磷酸铝进行元素含量检测，结果如表1所示，表1为本发明实施例4得到的元素含量测试结果；
[0081]表1本发明实施例4得到的锌改性三聚磷酸铝的元素含量测试结果
[0082]
【权利要求】
1.一种改性三聚磷酸铝的制备方法，包括以下步骤: 将三聚磷酸铝和改性剂在水中混合，得到混合浆料，所述改性剂为锌改性剂、镁改性剂、钙改性剂和娃改性剂中的一种或几种； 将所述混合浆料进行研磨，得到改性三聚磷酸铝。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三聚磷酸铝的电导率小于200u s/cm ； 所述三聚磷酸招的粒度为5 ii m~10 ii m。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为15°C~90°C。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为0.5h~3h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三聚磷酸铝、氧化锌和水的质量比为 I:(0.2-0.5):(1-15)。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述研磨的次数为3次~15次。
7.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于，所述混合浆料的固液比为1:(1.5~10)。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性三聚磷酸铝的粒径为0.1mm ~0.8mm n
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性三聚磷酸铝的粒径为0.3mm ~0.7mm。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三聚磷酸铝的制备方法包括以下步骤: 将Al (OH) 3与H3PO4在水中混合，将得到的混合溶液在75°C~100°C下保温反应，得到酸式磷酸铝； 将所述酸式磷酸铝进行煅烧，得到三聚磷酸铝。
【文档编号】C09C3/06GK103525135SQ201310518056
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】余芳, 童培云 申请人:广东先导稀材股份有限公司