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浮型铝银粉的生产工艺技术研究

2020-02-03 作者:新闻动态   |   浏览(181)

  针对国内浮型铝银粉的分散性和贮存稳定性差等缺点,对浮型铝银粉工业生产的关键技术进行了研究,通过对溶剂置换用溶剂和表面处理助剂种类及用量、搅拌时间以及分散处理时间的选择性研究,确定了最佳的生产工艺条件。选择芳烃类溶剂用于溶剂置换,用量与浮铝型银浆质量比为2∶1;选择磷酸酯类助剂为表面处理助剂,用量为滤饼中所含铝的质量的5%;搅拌3h,分散处理时间为16h,所制得的浮型铝银粉分散性和贮存稳定性好。

  铝银粉按照在涂料膜层中的表现类型分为非浮型铝银粉和浮型铝银粉。由于铝银粉在涂膜内以不同层次排列,当光线射入含透明颜料和铝粉的膜层内时,入射光透过颜料粒子成为有色光,再经过不同层次的铝粉反射出来,就会发生色调和金属光的变化,使其具有很好的“双色效应”特性。由于有脂肪酸吸附在铝银粉表面,故其易在涂料中定位排布,分散于载体后具有与底材平行的特性,众多的铝粉相互联结,大小粒子相互填补形成连续金属膜,既遮盖了底材,又反射外来光线,具有极好的遮盖力和光反射能力。铝银粉形成的连续金属膜在载体膜内可呈多层次的平行排列,各层铝粉之间的孔隙互相错开,切断了成膜物的毛细微孔,外界的水分、气体无法透过毛细孔到达底材,因而具有良好的屏蔽作用。

  我国传统的浮型铝银粉生产工艺分为2种,一种是直接用铝粉干磨制成,这种方法一方面危险性很大,另一方面制得的铝银粉粒径较大,遮盖力、应用性能较差。另外一种是将湿法制成的铝银浆直接在高温下烘干后经分散处理和筛分制得。浮型铝银粉的粒径较小,比表面积大,表面能高,同时湿法工艺制成的滤饼中含有大量游离的硬脂酸,导致浮型铝银粉在生产和贮存的过程中容易发生团聚的现象。本研究针对国内浮型铝银粉分散性和贮存稳定性差等缺点,对浮型铝银粉工业生产的关键技术进行了研究。通过溶剂置换,去除大部分的游离态硬脂酸,并对铝片进行表面处理,使其在不影响铝银粉漂浮性能的前提下,提高浮型铝银粉的分散性和贮存稳定性。

  黑色底粉(AEN0020A):主要成分为环氧聚酯,东莞市爱粤金属粉末有限公司;

  将有机溶剂和浮型铝银浆按2∶1的质量比混合,调节转速为120r/min,搅拌均匀后,缓慢加入稀释过的磷酸酯类助剂(二甲苯与磷酸酯类助剂的质量比为4∶1),搅拌3h后,压滤,吹干,备用。

  

  将吹干后的滤饼放入烘箱中,调节温度为(105±2)℃,烘烤至其不挥发物含量达到99%后取出,备用。

  将分散处理好的浮型铝银粉分批倒入筛分机,用80目筛网进行筛分,筛下物即为浮型铝银粉成品。纯丙涂料

  将滤饼烘干至不挥发物含量达到99%后,按照HG/T24561—2013检测有机溶剂可溶物含量。

  静电喷涂检测:取铝银粉0.5g,加入49.5g黑色底粉,充分摇匀后进行静电喷涂。调节喷枪气压为1.0MPa,枪口离铁板的距离为15cm,静电高压为80kV,静电喷涂到铝板(16cm×8cm)上,然后放入200℃的烘箱中烘烤15min后取出[涂层厚度为(60~80)μm]。先目测观察,然后取9个点(用平行于侧边和底边的各3根直线将铝板均匀划分,取交点为观测点)在显微镜下观测(放大600倍)片状铝粉是否有结团的颗粒。

  粒径检测:取部分样品置于烧杯中,加入热丙酮进行搅拌,0.5h后过滤,取滤渣用激光粒度分布仪(丹东百特,BT9300H)进行粒径检测。

  热贮存样品制备:将样品放入(60±2)℃的烘箱中,保温14d后,将样品从干燥箱中取出,在室温下自然冷却16h以上。

  然后将样品进行如下处理:取1g样品,加2g溶剂分散,补加10g热塑性丙烯酸树脂,搅拌均匀。用75μm湿膜制备器在遮盖力测试纸(黑白卡纸)上分别刮涂1道上述2种涂料,按适当方式完全干燥后,得到由热贮存与室温贮存的样品制备的涂膜样板,目视观察比较涂膜表面状况。

  由于浮型铝银浆中含有的溶剂为高沸点溶剂,更重要的是浮型铝银浆中的游离硬脂酸在烘干后会残留在浮型铝银粉中,影响浮型铝银粉的分散效果,因此,必须选用一种低沸点溶剂置换出浮型铝银浆中原有的溶剂,在溶剂置换的同时清洗掉残余的游离硬脂酸。

  在相同条件下,用不同种类的溶剂,在不同用量的情况下,对浮型铝银浆进行处理,然后检测吹干的滤饼中的有机溶剂可溶物含量,结果见表1。

  从表1可以看出,经过芳烃类溶剂的置换处理后,检测到的有机溶剂可溶物含量最低,并且此溶剂在低温烘烤下容易挥发,因此,选择芳烃类溶剂作为置换溶剂,其用量与浮型铝银浆的质量比为2∶1时分散效果最佳,继续增加溶剂用量对有机溶剂可溶物含量减少不是很明显。

  在相同条件下,改变搅拌时间,然后检测吹干的滤饼中有机溶剂可溶物的含量和浮型铝银粉的分散性,结果见表2。

  从表2可以看出,随着搅拌时间增加滤饼中有机溶剂可溶物的含量不断下降,3h后下降趋缓。从表2也可以看到,搅拌3h后,浮型铝银粉的分散性已达到最佳,因此,选定的搅拌时间为3h。

  

  浮型铝银粉自身的特性导致其比较容易发生团聚现象,必须使用助剂对铝片表面进行处理,降低表面活化能,从而达到提高分散性、延长贮存时间的目的。

  在相同的条件下,分别采用不同种类的助剂进行表面处理,然后考察浮型铝银粉的分散性,结果见表3。

  从表3可以看出,磷酸酯和硅烷偶联剂是较为适合的表面处理剂,但是经过硅烷偶联剂处理后的浮型铝银粉,其漂浮值为32%,达不到标准,而经过磷酸酯类助剂处理后的浮型铝银粉,其漂浮值为81%,因此,最终选择磷酸酯类助剂作为表面处理剂。

  在相同情况下,改变磷酸酯类助剂的用量,然后考察浮型铝银粉的分散性,结果见表4。

  从表4可以看出,随着磷酸酯类助剂用量的增加,浮型铝银粉分散性逐渐变好,当用量增加到5%后,效果提升不再明显,因此,选择磷酸酯类助剂的用量为滤饼中所含铝粉质量的5%。

  在相同条件下,每隔4h从分散机取样1次,目视观测其中颗粒含量,考察不同分散处理时间对应的浮型铝银粉的分散性,结果见表5。

  从表5可以看出,分散16h之后,取样中的固体颗粒已经极少,浮型铝银粉的分散性趋于稳定,因此,选择的分散处理时间为16h。

  将新、旧工艺生产的浮型铝银粉与奥地利班得鲁的产品进行分散性和贮存稳定性检测,结果见表6。

  从表6可以看出,相对于旧工艺,新工艺生产的浮型铝银粉在分散性和贮存稳定性方面已经有了较大提高,已达到班得鲁产品的水平。

  通过对溶剂置换用溶剂和表面处理剂种类及其用量,以及分散处理时间的研究,确定了最佳生产工艺条件:选择芳烃类溶剂用于溶剂置换,其质量与浮铝型银浆质量比为2∶1;选择磷酸酯类助剂为表面处理助剂,其用量为滤饼中所含铝的质量的5%;溶剂置换和表面处理的时间为3h;选择分散处理时间为16h。所制得的浮型铝银粉分散性和贮存稳定性明显提高。

  作者简介:石龙(1988—),男,工程师,主要从事铝银粉和铝银浆方面的研究。

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