[发明专利]一种二氧化硅包覆型水性铝银浆的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化硅包覆型水性铝银浆的制备方法。

背景技术

铝银浆是一种使用量最大的具有银灰色金属光泽的金属颜料。其制造方法大多采用湿式球磨的方法，原料为球形或近球形喷雾金属铝粉，除加入诸如芥酸、油酸等润滑剂和其他助剂外，还要加入矿物油、200#溶剂油等有机溶剂。球磨介质为1-5mm钢球。球磨时间大约在8～30小时。通过球磨，球形的金属铝粉被延展成片状的金属铝粉，呈现出银灰色的金属光泽。球磨后的片状铝粉，经过筛分工艺使产品的粒度更均匀，然后经过固液分离(过滤)操作获得滤饼。最后将滤饼与适当的表面处理剂和有机溶剂一起进行捏合操作，即得到固含量约为60～70％的铝银浆产品。

湿法球磨采用有机溶剂的目的主要是提高球形铝粉片状化的效率，同时防止铝粉与空气接触以避免爆炸的危险。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。

有机溶剂、润滑剂和其它有机助剂的使用，所得到的产品为油性铝银浆，在油性涂料和油性油墨领域得到了广泛的应用。随着环保要求的日益重视，涂料油墨行业正在朝着水性的方向发展。上述生产出来的油性铝银浆，在水性涂料和油墨中不能得到良好的分散，从而其应用受到了制约。另一方面，由于片状铝粉表面活性高，能与水反应产生氢气，其析氢反应式如下：

2Al+6H₂O2Al(OH)₃+3H₂↑

上述铝粉的析氢反应，会引起铝粉表面金属光泽降低、直接影响到铝银浆产品的使用性能。同时由于生成的氢气具有爆炸的危险，会导致水性涂料和油墨的生产、储存及运输过程不安全。

为了满足水性涂料和油墨对铝银浆的要求，通常需要对铝银浆进行表面改性以制备水性铝银浆，改性技术主要有表面活性剂表面改性、表面钝化改性及氧化物表面包覆改性等方法。如：US 5215579中描述了用磷酸酯类对铝粉进行表面改性，该方法存在耐腐蚀性能不佳的不足。US 4693754中描述了一种用重铬酸盐对铝粉进行钝化处理的方法，该方法的最大的问题是重金属铬会对环境造成污染。US6287695B1采用PVD法对铝粉表面进行SiO₂包覆，此法操作条件苛刻，设备要求高。US 3954496利用低浓度的硅酸钠溶液为先驱物在铝粉表面进行二氧化硅包覆。该方法极易引起铝粉间的团聚，影响铝粉光泽度及遮盖力。JP2000-88274描述了磷酸氢胺存在下的硅醇盐水解进行铝粉包覆的方法，包覆薄膜中除硅外，还含有少量的磷元素。由于所制备出的产品仍然存在少量的氢气析出，表明该方法的包覆膜的致密性还有待进一步提高。

通过氧化物包覆进行铝银浆的表面改性制备水性铝银浆时，所包覆的氧化物薄膜要达到均匀致密且透明的要求，同时还要保证铝银浆的颗粒之间不能发生团聚，也就是说，不能将多个颗粒包覆成一个大颗粒。本发明提出了一种片状铝银浆表面的SiO₂包覆处理方法，其方法的主要特征为二氧化硅胶粒自组装，先用铝盐对铝粉表面进行电位调控，使铝粉表面带正电，使铝粉处于分散状态；再通过滴加硅醇盐经水解反应生成带负电的SiO₂胶体，均匀致密地吸附于经过铝盐调控的带正电的铝粉表面，从而实现纳米SiO₂胶体在铝粉表面的自组装，使铝粉表面包覆一层均匀致密且透明的二氧化硅薄膜。正是这种先使铝粉表面带正电再吸附带负电SiO₂胶粒的自组装原理，不仅能使铝粉处于分散状态，而且能确保铝粉表面二氧化硅包覆薄膜的均匀致密性，还可通过薄膜厚度的调节，调整包覆薄膜的透明度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、制造方便、产品质量好的二氧化硅包覆型水性铝银浆的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的二氧化硅包覆型水性铝银浆的制备方法，其主要特征为二氧化硅胶粒自组装，先用铝盐对铝粉表面进行电位调控，使铝粉表面带正电，再通过滴加硅醇盐经水解反应生成带负电的SiO₂胶体，均匀致密地吸附于经过铝盐调控的带正电的铝粉表面，从而实现纳米SiO₂胶体在铝粉表面的自组装，使铝粉表面包覆一层均匀致密且透明的二氧化硅薄膜，所使用的原料为油性铝银浆生产过程中未经捏合的滤饼产品，其主要过程如下：