包覆型铝粉及其制备方法、银白铝粉漆及其制备方法与流程

1.本发明涉及铝粉漆技术领域，尤其涉及包覆型铝粉及其制备方法、银白铝粉漆及其制备方法。


背景技术：

2.目前，常用于金属防腐及装饰用的银铝粉漆是通过银铝粉与清漆调合而成，如醉故漆、过氮乙烯漆，这些各类瓷漆等但它们存在许多缺陷，如银铝粉和清漆只能分开包装，使用时银铝粉与清漆配比不易掌握；银铝粉与清漆混配后如当日不能用完，易变黑变质，产品银铝粉漆易结皮，耐温性能差，干燥速度无法根据律用场合和气候的需要自由调节等。并且，常用的铝粉漆，经常出现板面发花、褪色等氧化变黑现象，容易胀听，重涂性不高，严重影响储存稳定性和施工性，对工人的施工技法有所限制。尤其在夏季，经常出现胀听、爆听现象，对施工人员的人身安全存在极大威胁。


技术实现要素：

3.有鉴于此，有必要提供一种包覆型铝粉及银白铝粉漆，该铝粉漆涂刷在钢结构表面既有装饰效果，又有防腐、防锈作用，可以和任意底漆配套使用；亦可涂刷在表面温度较高的层面上，如烧烤炉、摩托车或汽车排气管、电磁炉等高温金属零件上，从而起到防护作用。
4.本发明提供一种包覆型铝粉的制备方法，包括铝粉清洗及铝粉包覆的步骤；所述铝粉包覆采用无机硅烷剂对铝粉表面进行包覆。
5.具体的，所述铝粉清洗采用丙酮、乙醇和乙酸乙酯依次进行清洗。
6.具体的，所述铝粉包覆的具体过程如下：
7.s1、对洗涤后的铝粉钝化处理后，分散于异丙醇溶液中；
8.s2、将正硅酸乙酯和异丙醇混合作为第一溶液，将氨水、去离子水和异丙醇混合作为第二溶液；
9.s3、将所述第一溶液和所述第二溶液同时逐滴加入s1步骤的溶液中，控制温度为45～55℃，反应4～8h后，再向体系中依次加入含有异氰酸酯硅烷的异丙醇溶液以及氨水溶液，反应2～4h；
10.s4、将s3步骤所得产物进行离心、洗涤和干燥，制备得到多层结构包覆铝粉。
11.更具体的，s1步骤于45～50℃条件下进行。
12.更具体的，所述第一溶液中正硅酸乙酯和异丙醇的质量比为(70～80):(25～35)，所述第二溶液中氨水、去离子水和异丙醇的质量比为(15～25):(80～100):(65～80)，含有异氰酸酯硅烷的异丙醇溶液中异氰酸酯硅烷与异丙醇质量比为(35～45):(55～75)，氨水溶液中氨的质量百分比为5～25％。
13.本发明还提供一种利用所述制备方法制得的包覆型铝粉。
14.本发明还提供一种银白铝粉漆，采用以下原料制成，所述原料按重量份计包括：石
油树脂40～68份，聚苯乙烯树脂2～10份，丁苯橡胶树脂4～10份，溶剂15～32份，分散剂0.2～2份和所述的包覆型铝粉8～15份。
15.本发明还提供一种所述的银白铝粉漆的制备方法，包括以下步骤：取配方量的聚苯乙烯树脂和丁苯橡胶树脂对石油树脂进行改性，制成成膜物；再将成膜物加入溶剂溶解后，加入分散剂和包覆型铝粉，即可得所述铝粉漆。
16.具体的，溶剂包含甲苯、二甲苯、三甲苯、异丙醇和乙酸乙酯中的至少一种。
17.有益效果：
18.本发明通过对铝粉进行包覆，使其形成多层微胶囊型结构，使得其具备优异的耐腐蚀性，该铝粉在2h的耐水煮实验中无氢气产生，耐腐蚀性能完全满足在涂料中的使用性能；该多层微胶囊型结构抑制了铝粉的团聚现象，有利于铝粉在水性涂料中的分散；表面包覆的活性基团也增强了与水性树脂的相容性；还提高了利用该铝粉制备的银白铝粉其提高了其涂膜后耐盐雾性能，使其涂膜获得更加稳定的光泽度和色度。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.本发明实施例提供一种包覆型铝粉的制备方法，包括铝粉清洗及铝粉包覆的步骤；其中，铝粉包覆采用无机硅烷剂对铝粉表面进行包覆。
21.本发明实施例通过对铝粉进行包覆，使其形成多层微胶囊型结构，使得其具备优异的耐腐蚀性，该铝粉在2h的耐水煮实验中无氢气产生，耐腐蚀性能完全满足在涂料中的使用性能；该多层微胶囊型结构抑制了铝粉的团聚现象，有利于铝粉在水性涂料中的分散；其表面包覆的活性基团也增强了与水性树脂的相容性。
22.具体的，铝粉清洗采用丙酮、乙醇和乙酸乙酯依次进行清洗。如，将购买的超细球磨铝粉，于氮气氛围中分散于丙酮溶液中，混合搅拌2h经过抽滤和干燥后分散于乙醇溶液中，再次过滤和干燥后分散于乙醇乙醇溶液中，如此进行多次循环清洗，以清除铝粉表面吸附的微粒杂质。
23.具体的，铝粉包覆的具体过程如下：
24.s1、对洗涤后的铝粉钝化处理后，分散于异丙醇溶液中；
25.s2、将正硅酸乙酯和异丙醇混合作为第一溶液，将氨水、去离子水和异丙醇混合作为第二溶液；
26.s3、将所述第一溶液和所述第二溶液同时逐滴加入s1步骤的溶液中，控制温度为45～55℃，反应4～8h后，再向体系中依次加入含有异氰酸酯硅烷的异丙醇溶液以及氨水溶液，反应2～4h；
27.s4、将s3步骤所得产物进行离心、洗涤和干燥，制备得到多层结构包覆铝粉。
28.整个铝粉包覆过程可在氮气氛围中进行，减少空气中的气体和粉尘对其影响。
29.上述铝粉包覆过程中，s1步骤于45～50℃条件下进行。钝化是为了在铝粉表面形成保护膜，维持其稳定性，有利于包覆，并且还能保持铝粉的光泽。本发明实施例中采用铬酸盐、水和乙醇溶液依次对其进行钝化处理。
30.具体的，第一溶液中正硅酸乙酯和异丙醇的质量比为(70～80):(25～35)，第二溶液中氨水、去离子水和异丙醇的质量比为(15～25):(80～100):(65～80)，含有异氰酸酯硅烷的异丙醇溶液中异氰酸酯硅烷与异丙醇质量比为(35～45):(55～75)，氨水溶液中氨的质量百分比为5～25％。
31.本发明实施例还提供一种利用上述制备方法制得的包覆型铝粉。
32.为便于对该包覆型铝粉的制备过程及制得的包覆型铝粉进行评价，将制备过程的具体实施例列入表1中。表1中清洗列，“+”表示采用丙酮、乙醇和乙酸乙酯依次进行清洗；
“‑”
表示并未采取任何清洗措施；其他为分别采用一种或两种溶剂进行清洗。表1中第一溶液列为第一溶液的组分质量比。表1中第二溶液列为第二溶液的组分质量比。表1中s3步骤反应条件依次为步骤s3中，第一溶液和第二溶液加入后控制反应的温度和反应时间，再次加入的含有异氰酸酯硅烷的异丙醇溶液组成以及氨水溶液的组成。
33.表1
34.[0035][0036]
本发明进一步对上述实施例和对比例制备的包覆型铝粉的性能进行分析，包括分析其热稳定性、分散性以及耐水性分析。测试样品均为上述实施例1～16和对比例1～18制备的包覆铝粉。
[0037]
热稳定性分析方法：
[0038]
取5
‑
10mg包覆前后的铝粉样品置于坩埚内，采用美国ta公司的qso热失重分析仪(thermogravimetric nalysis,tga)测定包攫改性铝颜料的热稳定性(0～800℃)。
[0039]
分散性测试方法：
[0040]
将包覆铝粉分散在去离子水中，静置60天，检测前后粉体平均粒径。粒度分析采用英国malvern公司生产的ls800型激光粒度分析仪，用滴管吸取适量粉体分散液，将其滴加到循环样品池中，设定转速为2000r/min，打开超声，测试样品粒子粒径的分布情况。
[0041]
耐水性测试方法：
[0042]
根据《中华人民共和国化工行业标准一涂料用铝颜料第5部分：水性铝粉浆：hg/t 2456.5
‑
2016))要求进行耐水性测试。其规定1g铝颜料在沸水中2h内的产气量小于30ml即可满足行业的标准。
[0043]
将上述包覆铝粉的热稳定性、分散性以及耐水性分析结果列入表2。
[0044]
表2
[0045]
[0046][0047]
由表1、2可知：
[0048]
1、表1中，实施例1采用了丙酮、乙醇和乙酸乙酯依次进行清洗，而对比例1～6除清洗条件不同于实施例1，其余步骤均与实施例1相同。对比例7～12除第一溶液组成和第二溶液组成与实施例1不同，其余步骤和条件均与实施例1相同；对比例13～18除s3步骤反应条件与实施例1不同，其余步骤和条件均与实施例1相同。实施例2～16相对于实施例1，进一步在上述限定范围内，选取了不同的第一溶液组成和第二溶液组成，或者s3步骤反应条件。
[0049]
2、表2中，实施例1相对于对比例1～18在热稳定性测试、分散性测试以及耐水性测试中表现出了更佳的性能。实施例1热处理0～800℃以后质量变化率％为负值，可能是表面的少量异氰酸酯硅烷中的基团气化而所损失，而对比例1～18均表现重量增加，这是由于热重曲线在氮气氛围中进行，铝粉有可能与氮气反应生产氮化铝。对于铝粉在清洗和包覆过程中形成表面包覆效果不佳时，其暴露于外的铝可能与氮气反应或者包覆的多层结构由缺口或孔隙而致使氮气进行颗粒内部而与铝反应，从而造成铝颗粒质量增加。由此，对比例1
～18均热增重且质量变化率的绝对值均高于实施例1，这说明对比例1～18并未获得较佳的铝粉包覆效果，包覆的多层结构有缺口或孔隙，包覆不够致密造成其热稳定性下降。同样也能造成其分散性和耐水性下降，这些均能够导致利用其在制备银白铝粉漆中的分散性，导致银白铝漆的耐腐蚀性降低。
[0050]
本发明实施例还提供一种银白铝粉漆，采用以下原料制成，原料按重量份计包括：石油树脂40～68份，聚苯乙烯树脂2～10份，丁苯橡胶树脂4～10份，溶剂15～32份，分散剂0.2～2份和上述实施例提供的包覆型铝粉8～15份。具体的，溶剂包含甲苯、二甲苯、三甲苯、异丙醇和乙酸乙酯中的至少一种。分散剂可采用常见的金属颜料铝粉分散剂，如cn114l。
[0051]
本发明实施例还提供一种银白铝粉漆的制备方法，包括以下步骤：取配方量的聚苯乙烯树脂和丁苯橡胶树脂对石油树脂进行改性，制成成膜物；再将成膜物加入溶剂溶解后，加入分散剂和包覆型铝粉，即可得所述铝粉漆。
[0052]
本发明实施例提供的银白铝粉漆，利用包覆型铝粉，提供该底漆优异的分散性，还对使用聚苯乙烯树脂和丁苯橡胶树脂对石油树脂进行改性形成成膜物，与包覆型铝粉配合获得稳定的涂层，使得涂层具有优异的热稳定性和力学性能，并且涂层实干后易打磨，耐腐蚀，特别适合于用作金属器件的防护涂层。
[0053]
为便于对本发明提供的银白铝粉漆与其应用的包覆型铝粉的关系，进一步将银白铝粉漆的实施例列入表3。表3中原料组成部分依次为石油树脂、聚苯乙烯树脂、丁苯橡胶树脂、溶剂、分散剂和上述实施例提供的包覆型铝粉。并进一步对制备的银白铝粉漆喷涂至碳钢板和玛古铁板上，进行耐水性测试和涂膜色差变测试。
[0054]
涂膜色差变测试：
[0055]
将制备的银白铝粉漆以及助剂按照一定比例混合，搅拌均匀后喷涂到尺寸为的碳钢板和玛古铁板上，然后在室温下干燥24小时。通过lichen mg
‑
60光泽度仪测定铝颜料涂膜的光泽度；采用soyatertest ete
‑
uv汞灯老化试验箱表征铝颜料涂膜的耐老化性能；通过cs
‑
220色差仪测定铝颜料涂膜的色差变。
[0056]
光泽测量原理：光泽度是在一组几何规定条件下对材料表面反射光的能力进行评价的物理量，具有方向选择的反射性质；光泽度计的测量头由发射器和接受器组成，发射器由白炽光源和一组透镜组成，它产生一定要求的入射光束，接受器由透镜和光敏元件组成，用于接受从样品表面反射回来的锥体光束。
[0057]
表3
[0058]
[0059][0060]
表4
[0061]
[0062][0063]
表4中δe为将上述实施例17～29和对比例19～33制备的银白铝粉进涂膜后，于45℃下处理30天前后的色差。
[0064][0065]
其中，l表示明亮和黑暗，a表示红色和绿色，b表示黄色和蓝色。
[0066]
光泽损失率为将上述实施例17～29和对比例19～33制备的银白铝粉进涂膜后，于45℃下处理30天前后的光泽度差占初始涂膜光泽度的百分比。
[0067]
由表3、4可知：
[0068]
1、表3中，实施例17选用了实施例1提供的包覆型铝粉，而对比例19～21分别选用了对比例2、对比例7和对比例13提供的包覆型铝粉；而实例18～29在实施例17基础在上述限定范围内调整了原料组成的重量比例；而对比例22～33虽也是在调整了原料组成的重量比例，但是并非在上述限定范围内。
[0069]
2、表4中，实施例17在耐水测试中2h产气体积、δe及光泽损失率显著低于对比例19～33；这是由于实施例17采用了实施例1提供的包覆型铝粉及合适的原料组成比例，其本身具有更低的耐水性能，更稳定的光泽度和色度，从而使得实施例17的耐水性能、颜色稳定性和耐腐蚀性能均优于对比例19～33。而这些性能决定于实施例1提供的包覆型铝粉具有更牢固的多层包覆结构，能够抵抗涂膜后长期的盐雾及粉尘腐蚀，也与合适的原料组成比例以及石油树脂改性情况有关。
[0070]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换想，都应涵盖在本发明的保护范围之内。