专利名称：纳米磁控颜料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种磁控颜料及其制备方法，尤其涉及一种纳米磁控颜料及其含有该纳米磁 控颜料的磁控涂料及其它们的制备方法，是纳米磁性材料在涂料领域的一类应用研究。
背景技术：
众所周知，各种木制品、玻璃、金属制品表面为获得光亮的色彩外观，需要喷涂各种涂 料来达到防腐保护和较好涂装效果的目的。目前，各种颜料在涂料中的添加使用，赋予涂膜 一定的色彩、遮盖力、耐紫外性能、防腐蚀和金属闪光等性能，从而提高了涂膜的装饰效果 和使用效果。但限于各种颜料的涂膜色彩单一，色彩分布不可调性，如加入着色颜料， 一次 喷涂只能在整个喷涂区域，涂膜皆显示同样色彩，而若要制得多彩或形成一定图案设计效果 的涂膜，必须经过多次喷涂成型，工艺复杂，且存在很多问题。许俊浩在"金属制品表面装 饰图案的新方法"(广东印刷，2007.1:31) —文中提到的在金属制品表面制作花纹、图案的方 法包括在金属制品表面贴覆各类装饰膜或不干胶纸，通过蚀刻、电镀等化学方式使金属制品 表面得到装饰，也可直接进行喷涂或直接通过丝网印刷、凸版胶印等形式使金属制品表面得 到装饰，以及文中提出的热转印方法，这些生产工艺都存在一个共同的问题，即工艺复杂， 费时费工，如热转印是要先通过加热加压将印好在转印膜上的图文转移到待装饰的金属制品 的表面上，不能通过一次喷涂达到涂装效果。张文标等在"胶合板表面粉末涂料涂饰的研究" (木材工业，2004.1(18):32 35) —文中采用的转移印花工艺，即在涂膜固化的胶合板上先涂 布转移胶，再覆上印花纸，固化转移达到涂装效果。这些普通施工方法都不能一次工艺成型 在制品表面形成较好的涂装效果。
发明内容
本发明的目的为了改进现有涂装技术色彩单调、工艺复杂等的不足而提供了一种纳米磁 控颜料及其含有上述纳米磁控颜料的磁控涂料，本发明的另一 目的还提供了上述纳米磁控颜 料及其纳米磁控涂料的制备方法。
本发明的技术方案为 一种纳米磁控颜料，其特征在于其原料各组份和各组份占原料总 量的重量百分比分别为-
磁功能纳米材料 5~95%
着色颜料 5~95%
体质颜料和/或防锈颜料 0~90%
偶联剂或表面活性剂 0 20%
水 0 90%
其中磁功能纳米材料为晶粒大小在2 999nm，且在磁场的作用下能够定向移动或具有定 向移动趋势的纳米磁性粉体，纳米磁性粉体优选为纳米氮化铁、纳米镍粉、纳米三氧化二铁、 纳米四氧化三铁、纳米铁、纳米铁酸锰、纳米铁-镍合金、纳米锰-锌铁氧体或者纳米镍-锌铁 氧体，最优为中国专利公开号CN1741207制备过程中得到的纳米四氧化三铁粉体。
所述的着色颜料为无机着色颜料和/或有机着色颜料，其中无机着色颜料至少为铝粉、银 粉、铜粉，珠光粉，钛白粉、氧化镁、氧化铝、氧化铁红中的一种；有机着色颜料直接为市 售的有机着色颜料，优选至少为耐晒黄、永固黄、耐晒橙、永固橙、永固红、甲苯胺紫红、 耐晒亮红、耐晒大红、金光红、颜料红中的一种；所述的体质颜料和防锈颜料直接为市售的 体质颜料和防锈颜料，体质颜料优选至少为碳酸钙、硅酸镁、硅酸铝、硫酸钙、结晶氧化硅、 硅藻土、硫酸钡中的一种，防锈颜料优选至少为玻璃鳞片、红丹、铅酸钙、铅白锌、黄磷酸 锌、磷钼酸锌中的一种。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子 表面活性剂、高分子表面活性剂或非离子表面活性剂。其中硅垸偶联剂为？氨丙基三乙氧基 硅烷(KH-550)、，缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅垸(KH-560)、，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基 硅烷(KH-570)或N-(3-(氨乙基)-，氨丙基三甲氧基硅烷(KH-792);钛酸酯偶联剂为单烷氧基脂 肪酸及磷酸酯钛酸酯(NXT-lOl)、单垸氧基脂肪酸钛酸酯(NXT-105)、异丙基三(焦磷酸二辛酯) 钛酸酯(NXT-201)或氧乙酸酯双(二辛基磷酸酯)钛酸酯(NXT-311);阴离子表面活性剂十二垸基 硫酸钠、十六烷基磺酸钠、十二垸基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸、硬脂酸钠或油酸 钠；阳离子表面活性剂为十六垸基三甲基溴化铵或十二垸基氯化吡啶；非离子表面活性剂为 聚乙烯醇或聚乙二醇；高分子表面活性剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠或聚甲基丙烯酸甲酯。
本发明还提供了上述纳米磁控颜料的制备方法，其具体步骤为将磁功能纳米材料、着 色颜料、体质颜料和/或防锈颜料、偶联剂或表面活性剂和水按上述比例计量置于容器中，以 纳米磁控颜料原料总重量为基准，加入重量比为1到20倍的无水乙醇，经反应、洗涤、升温 至80-10(TC烘干制得应用于油性涂料中纳米磁控颜料；或者是磁功能纳米材料与着色颜料、 体质颜料和/或防锈颜料、偶联剂或表面活性剂和水按上述比例计量置于容器中，经搅拌反应制得应用于水性涂料中纳米磁控颜料。
本发明还提供了一种纳米磁控涂料，其特征在于由涂料和上述的纳米磁控颜料组成，其 中涂料占纳米磁控涂料总量的重量百分比为80~99%，纳米磁控颜料占纳米磁控涂料总量的重 量百分比为1~20%。所述的涂料为市售的一般涂料。本发明还提供了纳米磁控涂料的制备方 法，将涂料与纳米磁控颜料按上述比例称量，经充分混合搅拌均匀后制得。
有益效果
本发明制备的纳米磁控颜料，在磁场作用下，能够定向移动或具有定向移动的趋势，纳 米磁控涂料能够通过控制磁力线的方法，达到控制图案喷涂效果。即本发明制备的纳米磁控 颜料及其磁控涂料的应用，能够根据人们事先调节的图案效果，智能的获得一些较理想的图 案效果， 一次成型，工艺简单、制备过程易控、制备的颜料和涂料质量稳定。
具体实施例方式
实例1
取自制(见中国专利公开号CN1741207)晶粒大小在20nm左右的纳米四氧化三铁磁性 粉体10g，加入铝粉5g，珠光粉5g置于容器中，加入50mL的无水乙醇，2g的蒸馏水，2mL 的KH570偶联剂，经充分搅拌，经行星磨球磨机球磨5h，磁铁和离心分离，无水乙醇洗涤、 80'C烘干制得油性纳米磁控颜料。
实例2
将实例l中制得的磁控颜料20g与市售的玻璃涂料80g混合，经充分混合搅拌均匀后制 得纳米磁控涂料。将小磁块按照设计的磁路方向摆放，将待喷涂的玻璃置于小磁块上方，喷 涂纳米磁控涂料，待涂料干燥后可得具有特定效果的图案。
实例3
取自制(见中国专利公开号CN1741207)的晶粒大小在20nm左右的纳米四氧化三铁磁 性粉体0.5g,加入银粉0.5g，铝粉4g，镁粉2g，耐晒黄3g置于容器中，加入50mL的无水 乙醇，0.2g的蒸馏水，0.2mL的KH550偶联剂，经充分搅拌，经行星磨球磨机球磨5h，磁铁 和离心分离，无水乙醇洗涤、IO(TC烘干制得油性纳米磁控颜料。
实例4
将实例3中制得的磁控颜料10g与市售的木器漆100g混合，经充分混合搅拌均匀后制得 纳米磁控涂料。将小磁块按照设计的磁路方向摆放，将待喷涂的木板置于小磁块上方，喷涂 纳米磁控涂料，待涂料干燥后可得具有特定效果的图案。
实例5
取市售的晶粒大小在999nm左右纳米氮化铁磁性粉体10g，加入银粉lg，珠光粉5g，碳 酸钙4g置于容器中，加入50mL的无水乙醇，0.2g的蒸馏水，0.2mL的KH550偶联剂，经 充分搅拌，经行星磨球磨机球磨5h，磁铁和离心分离，无水乙醇洗涤、8(TC烘干制得油性纳 米磁控颜料。制得的磁控颜料与市售的油漆混合，经充分混合搅拌均匀后制得纳米磁控涂料。 将小磁块按照设计的磁路方向摆放，将待喷涂的瓷砖置于小磁块上方，喷涂纳米磁控涂料， 待涂料干燥后可得具有特定效果的图案。
实例6
取市售的晶粒大小在2nm左右纳米四氧化三铁磁性粉体19g，加入银粉Ig置于容器中， 加入50mL的无水乙醇，0.2g的蒸馏水，0.2mL的偶联剂NXT-201，经充分搅拌，经行星磨 球磨机球磨5h，磁铁和离心分离，无水乙醇洗涤、90'C烘干制得油性纳米磁控颜料。制得的 磁控颜料与市售的油漆160g混合，经充分混合搅拌均匀后制得纳米磁控涂料。将小磁块按照 设计的磁路方向摆放，将待喷涂的金属铝板置于小磁块上方，喷涂纳米磁控涂料，待涂料干 燥后可得具有特定效果的图案。
实例7
取市售的晶粒大小在20nm左右纳米铁酸锰磁性粉体10g，加入银粉lg，铝粉4g，镁粉 5g置于容器中，加入100mL的蒸馏水，十二烷基苯磺酸钠lg，经充分搅拌，经行星磨球磨 机球磨5h，制得水性纳米磁控颜料。制得的磁控颜料与市售的水性涂料2kg混合，经充分混 合搅拌均匀后制得纳米磁控涂料。将小磁块按照设计的磁路方向摆放，将待喷涂的玻璃置于 小磁块上方，喷涂纳米磁控涂料，待涂料干燥后可得具有特定效果的图案。
实例8
取市售的晶粒大小在20nm左右纳米铁粉19g，加入银粉lg置于容器中，加入50mL的 无水乙醇，0.2g的蒸馏水，0.2mL的偶联剂NXT-201，经充分搅拌，经行星磨球磨机球磨5h， 磁铁和离心分离，无水乙醇洗涤、80'C烘干制得油性纳米磁控颜料。制得的磁控颜料与市售 的油性涂料80g混合，经充分混合搅拌均匀后制得纳米磁控涂料。将小磁块按照设计的磁路 方向摆放，将待喷涂的塑料板置于小磁块上方，喷涂纳米磁控涂料，待涂料干燥后可得具有 特定效果的图案。
权利要求
1.本发明涉及一种纳米磁控颜料，其特征在于其原料各组份和各组份占原料总量的重量百分比分别为磁功能纳米材料 5～95％着色颜料 5～95％体质颜料和/或防锈颜料0～90％偶联剂或表面活性剂 0～20％水 0～90％。
2、 如权利要求1所述的纳米磁控颜料，其特征在于所述的磁功能纳米材料为晶粒大小在 2 999nm，且在磁场的作用下能够定向移动或具有定向移动趋势的纳米磁性粉体。
3、 如权利要求1所述的纳米磁控颜料，其特征在于所述的磁功能纳米材料为纳米氮化铁、纳 米镍粉、纳米三氧化二铁、纳米四氧化三铁、纳米铁、纳米铁酸锰、纳米铁-镍合金、纳米锰 -锌铁氧体或者纳米镍-锌铁氧体。
4、 如权利要求1所述的纳米磁控颜料，其特征在于所述的磁功能纳米材料为中国专利公开号 CN1741207制备过程中得到的纳米四氧化三铁粉体。
5、 如权利要求1所述的纳米磁控颜料，其特征在于所述的着色颜料为无机着色颜料和/或有 机着色颜料，其中无机着色颜料至少为铝粉、银粉、铜粉，珠光粉，钛白粉、氧化镁、氧化 铝、氧化铁红中的一种；有机着色颜料至少为耐晒黄、永固黄、耐晒橙、永固橙、永固红、 甲苯胺紫红、耐晒亮红、耐晒大红、金光红、颜料红中的一种；所述的体质颜料至少为碳酸 钙、硅酸镁、硅酸铝、硫酸钙、结晶氧化硅、硅藻土或硫酸钡中的一种；所述的防锈颜料至 少为玻璃鳞片、红丹、铅酸钙、铅白锌、黄磷酸锌、磷钼酸锌中的一种。
6、 如权利要求1所述的纳米磁控颜料，其特征在于所述的偶联剂为硅烷偶联剂和/或钛酸酯 偶联剂；表面活性剂至少为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、高分子表面活性剂或非 离子表面活性剂中的一种；水为去离子水或自来水。
7、 如权利要求6所述纳米磁控颜料，其特征在于所述的硅烷偶联剂为，氨丙基三乙氧基硅烷、 Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅垸或N-P-(氨乙基)i-氨丙基三甲氧基硅烷；钛酸酯偶联剂为单烷氧基脂肪酸及磷酸酯钛酸酯、单烷氧基脂肪酸钦 酸酯、异丙基三(焦磷酸二辛酯)钛酸酯或氧乙酸酯双(二辛基磷酸酯)钛酸酯；阴离子表面活性 剂十二烷基硫酸钠、十六烷基磺酸钠、十二垸基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸、硬脂 酸钠或油酸钠.，阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基氯化吡啶；非离子表 面活性剂为聚乙烯醇、聚乙二醇；高分子表面活性剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠或聚甲基丙烯 酸甲酯。
8、 一种如权利要求1所述的纳米磁控颜料的制备方法，其具体步骤为将磁功能纳米材料、 着色颜料、体质颜料和/或防锈颜料、偶联剂或表面活性剂和水按上述比例计量置于容器中， 以纳米磁控颜料原料总重量为基准，加入重量比为1到20倍的无水乙醇，经反应、洗涤、升 温至80-10(TC烘干后制得应用于油性涂料中纳米磁控颜料；或者是磁功能纳米材料与着色颜 料、体质颜料和/或防锈颜料、偶联剂或表面活性剂和水按上述比例计量置于容器中，经搅拌 反应制得应用于水性涂料中纳米磁控颜料。
9、 一种纳米磁控涂料，其特征在于由涂料和上述的纳米磁控颜料组成，其中涂料占纳米磁控 涂料总量的重量百分比为80~99%，纳米磁控颜料占纳米磁控涂料总量的重量百分比为 1~20%。
10、 一种如权利要求9所述的纳米磁控涂料的制备方法，其特征在于将涂料与纳米磁控颜料 按上述比例称量，经充分混合搅拌均匀后制得。
全文摘要
本发明涉及一种纳米磁控颜料及其制备方法，是纳米磁性材料在涂料领域的一类应用。纳米磁控颜料的制备是将纳米磁性材料经表面处理后与其他颜料混合制得，再将制得的磁控颜料加入其它涂料，经充分搅拌制得纳米磁控涂料。本发明制备的纳米磁控颜料，在磁场作用下，能够定向移动或具有定向移动的趋势，纳米磁控涂料能够通过控制磁力线的方法，达到控制图案喷涂效果，其涂料配制简单，施工简单。
文档编号C09C3/00GK101205421SQ200710191148
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月10日 优先权日2007年12月10日
发明者升 崔, 林本兰, 沈晓冬 申请人:南京工业大学