专利名称：水溶液中球形金属铝粉片状化方法
技术领域：
本发明涉及一种球形金属铝粉片状化方法，特别是在水介质中片状化球形铝粉的方法，属于精细无机化工领域。
背景技术：
球形铝粉的片状化过程，是制备铝金属颜料的关键。因为颜料用铝粉，要求粒子具有鳞片状，这种鳞片状的粒子状态，才使铝粉颜料具有金属色泽和屏蔽作用。在铝粉颜料的生产中，大多以铝锭为原料，通过熔融喷雾法，制得球形铝粉；再利用球磨等物理加工方法，将球形铝粉转化为鳞片状铝粉。
关于球形铝粉的片状化方法，主要有两种第一种方法是干式球磨法，在球状铝粉中加入油酸、硬脂酸作为润滑剂，采用干式球磨，将球状铝粉转化为片状铝粉。
第二种方法是湿式球磨法，该法与干式球磨法不同之处在于，球状铝粉在球磨过程中，除加入润滑剂外，还要加入矿物油、200#溶剂油等有机溶剂，且有机溶剂的加入量远大于润滑剂和助剂的加入量。
由于铝粉易燃易爆，干式球磨加工方法存在爆炸的危险，往往需要氮气保护，目前工业化采用的不很普遍。工业化普遍采用湿法球磨加工方法，其润滑剂的主要作用是防止球形铝粉在球磨过程中，由于钢球等介质的机械作用所可能出现的冷焊接现象；其他助剂有稳定剂、分散剂、表面防护剂及抗沉淀剂等，其目的是提高片状铝粉的表面金属光泽和满足后续涂料行业的要求；溶剂的作用主要是要能够提高片状化工程的效率，同时又能把铝粉存在的爆炸危险降到最低。
有机溶剂的使用不仅使成本增加、生产出的铝粉颜料为油性铝粉颜料，在水介质中难以分散，很难满足水性涂料的要求。而水性片状铝粉生产存在的主要困难是由于水能与铝粉反应产生氢气，其析氢反应式如下2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑上述铝粉的析氢反应，也会导致生产过程不安全，因为氢气也有爆炸的危险；另外析氢反应还将引起铝粉表面金属光泽降低、直接影响到片状铝粉产品的使用性能。
发明内容
为了满足环保和水性产品的需要，本发明提供一种水溶液中球状铝粉的片状化方法，该方法用纯净水替代有机溶剂，解决了环保问题，其生产的片状铝粉产品在水中具有良好的分散性。
一种水溶液中球形金属铝粉的片状化方法，在研磨设备内装入研磨介质重量1/20～1/40的小于75μm(200目)的喷雾法制成的球形金属铝粉，再加入铝粉重量2～4倍的纯净水，以铝粉和纯净水重量为基准，加入重量1～10％的润滑剂、1～3％的两性表面活性剂、1～5％的乳化剂，在球磨临界转速的70～100％的转速下，研磨3～20小时，研磨时间完成后，取出球磨机内的铝粉，经过过滤，即为具有鳞片状结构，金属光泽强的、在水中具有良好分散性的片状铝粉。
所述的研磨设备，包括以钢球作为研磨介质的球磨机、搅拌磨机、振动磨机等湿式研磨设备，球磨介质为钢球，钢球装入量为45％，钢球直径为1-5mm。
所述的纯净水为通过加热蒸发制得的一次蒸馏水，或通过离子交换、反渗透膜分离等方法制得的纯净水。
所述的润滑剂，为能有效吸附于铝粉表面的高级脂肪酸，包括油酸、芥酸，其作用主要是将铝粉与水隔开，同时避免铝粉之间在研磨变形过程中可能出现的“冷焊”现象。
所述的两性表面活性剂，在水中有足够的溶解度，确保铝粉充分分散，不会发生任何的团聚。主要包括甜菜碱型两性表面活性剂。
所述的乳化剂，能使润滑剂在水中能够很好乳化，提高润滑剂在水中的分散性，确保润滑剂能在铝粉表面有效吸附，主要包括平平加类乳化剂。
本发明采用纯净水代替传统的溶剂油，其产品在水中能充分分散，为水性铝银浆产品的生产打下了基础。片状化过程由于采用水溶液，不仅降低生产成本，而且具有环保意义，其后续水性铝银浆可广泛用于水性金属油墨和涂料。
图1经过水介质球磨片状化后的铝粉粉末形态。
具体实施例方式
实施例Φ200×200mm球磨机，装入Φ2mm钢球40Kg，加入平均直径12微米的喷雾球形铝粉1.5Kg，加入蒸馏水5Kg，加入脂肪酸和甜菜碱表面活性剂(1∶1)300g，平平加乳化剂剂100g，在100rpm下球磨15小时，然后加入蒸馏水将产品洗出，再通过过滤进行固液分离，可获得滤饼状的铝粉产品，其片状结构如图1所示。
经过扫描电子显微镜检测，本发明的片状铝粉的平均厚度(t)为0.2～0.7μm、平均粒子径(D50)为5～20μm、径厚比(t/D50)为15～50之间。
获得的滤饼状片状铝粉产品，在水溶剂、醇类溶剂中能充分分散。将获得的滤饼，与市售的稀释剂和光油(树脂)，按照1∶2∶8配成金属涂料，所配置的金属涂料，具有良好的银白色金属光泽及装饰性、平整性效果，其总体效果，可与传统的200#溶剂油等有机溶剂所制备的产品的效果相媲美。
权利要求
1.一种水溶液中球形金属铝粉的片状化方法，在研磨设备内装入研磨介质重量1/20～1/40的小于75μm的球形金属铝粉，再加入铝粉重量2～4倍的纯净水，以铝粉和纯净水重量为基准，加入重量1～10％的润滑剂、1～3％的两性表面活性剂、1～5％的乳化剂，在球磨临界转速的70～100％的转速下，研磨3～20小时，研磨时间完成后，取出球磨机内的铝粉，经过过滤，即为片状铝粉；所述的润滑剂为油酸或芥酸；所述的两性表面活性剂为甜菜碱型两性表面活性剂；所述的乳化剂为平平加类乳化剂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的研磨设备，包括以钢球作为研磨介质的球磨机、搅拌磨机、振动磨机等湿式研磨设备，球磨介质为钢球，钢球装入量为45％，钢球直径为1-5mm。
全文摘要
一种水溶液中球形金属铝粉的片状化方法，在研磨设备内装入研磨介质重量1/20～1/40的小于75μm(200目)的喷雾法制成的球形金属铝粉，再加入铝粉重量2～4倍的纯净水，以铝粉和纯净水重量为基准，加入润滑剂、两性表面活性剂、乳化剂，研磨3～20小时后，取出铝粉，经过过滤，即为具有鳞片状结构，金属光泽强的、在水中具有良好分散性的片状铝粉。本发明采用纯净水代替传统的溶剂油，其产品在水中能充分分散，为水性铝银浆产品的生产打下了基础。片状化过程由于采用水溶液，不仅降低生产成本，而且具有环保意义，其后续水性铝银浆产品，可广泛用于水性金属油墨和涂料。
文档编号B22F9/04GK1962130SQ20061013675
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者叶红齐, 刘辉, 张赢超, 周永华, 杨鹰, 朱全郎, 凌天鹰 申请人:中南大学, 上海崇明冶金材料厂