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2021-08-17 09:14:56 11

铝粉颜料具有优良的遮盖性、屏蔽性、随角异色性和光学特性,在防腐涂料、工业涂料、汽车涂料、塑料及印刷油墨等行业得到了广泛应用。

为使铝粉具有不同的功能,需用物理或化学方法使铝粉表面状态发生变化,即对铝粉进行改性。常用的改性方法有:机械化学改性、表面化学改性、氧化改性、包覆改性和等离子体处理等。


1、机械化学改性

将需要改性的粉体与表面活性剂混和,在机械力作用下,机械能转化为化学能,可激发二者的活性,使铝粉表面发生化学作用,从而得到表面改性铝粉,在这一过程中发生了机械化学改性。

机械化学改性通常被用于将球状铝粉球磨成片状铝粉的过程中,在该过程中,铝粉会不断受到机械力的作用,由于铝具有良好的延展性,球状铝粉不断延展成为片状,新生成的表面不断增加,改性剂分子很容易被这些活性很高的表面所吸附,可防止片状铝粉间发生团聚,这种改性贯穿于整个球磨过程中。

为使铝粉颜料表面获得不同的性质,需要加入不同的表面活性剂,芳香烃、磷脂酸、脂肪烃以及各类偶联剂都可被用作改性剂。用脂肪酸作为改性剂时,可在铝粉表面形成化学键,引入有机基团,由于形成了化学键导致脂肪酸与铝粉表面结合十分牢固,很难去除。如球磨时加入的改性剂为硬脂酸,终所得到的产品为浮型铝粉颜料。而当改性剂换为油酸时,则得到非浮型铝粉颜料。

机械法的特点在于,在球磨过程中既可使球状铝粉研磨成片状,又可在过程中加入改性剂,完成铝粉的表面改性,生产工艺比较简单。


2、表面化学改性 

使含有特定官能团的有机物在无机材料表面发生吸附或化学反应,在其表面引入官能团使原有无机材料的表面性质发生变化,这种方法为表面化学改性,具体包括螯合反应、表面官能团改性、溶胶吸附、自由基反应和偶联剂处理等。

为了使铝粉达到很高的缓蚀效果,很多有机小分子可通过与铝粉表面发生化学反应,形成一层保护膜。锆铝酸盐偶联剂、硅烷偶联剂、脂肪酸及其盐、钛酸酯偶联剂和有机铵盐等可作为改性剂。

3、氧化改性

首先对铝粉表面进行氧化处理,使铝粉表面生成一层氧化铝膜,然后将其与有机颜料或无机颜料进行相互作用,从而实现铝粉的改性。对于生成的这层氧化膜,不能严重破坏铝粉原有的金属光泽,因此要保证其厚度不能太大,致密均匀,与改性生成的沉积物能稳定存在于铝粉表面。

有机颜料色彩丰富,可制备各种色相的铝粉颜料,但会严重降低铝粉的金属光泽,耐候性差,使用无机颜料,在一定程度上可克服上述缺点。


4、包覆改性

在铝粉表面形成一层或多层无机物、有机物或有机-无机复合物将整个铝片包覆起来这就是包覆改性,改变原始铝粉表面的原有性质,赋予铝粉表面特定的性质以及防止铝粉颗粒与有害物质的接触,从而降低涂料中的铝粉被氧化或水化。

包覆分为物理包覆和化学包覆,物理包覆可利用沉积、吸附和附着等实现,形成的包覆层中的物质与铝粉表面靠物理吸附或者范德华力相结合;化学包覆的原理是改性剂与铝粉表面发生化学反应,包覆层与铝粉表面形成了化学键,因而与物理包覆相比膜层与铝粉表面间结合得更牢固。物相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和液相化学沉积是常用的包覆方法,表面活性剂、有机高分子、无机物等多种物质都可被用作改性剂。


5、等离子体处理

失去部分电子的原子和原子团被电离产生的正负离子组成的离子化气态物质为等离子体,虽然在宏观上呈电中性,但本身具有的能量很高。可利用等离子体在铝粉表面引入一些化学反应,从而实现对铝粉颜料的表面改性。如辉旭公司利用等离子体制备出的铝粉,具有与粉末涂料树脂更好的相容性,可提高其在涂料中所占比例,获得了更好的喷涂效果。