專利名稱：水溶液中球形金屬鋁粉片狀化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球形金屬鋁粉片狀化方法，特別是在水介質(zhì)中片狀化球形鋁粉的方法，屬于精細(xì)無機(jī)化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
球形鋁粉的片狀化過程，是制備鋁金屬顏料的關(guān)鍵。因?yàn)轭伭嫌娩X粉，要求粒子具有鱗片狀，這種鱗片狀的粒子狀態(tài)，才使鋁粉顏料具有金屬色澤和屏蔽作用。在鋁粉顏料的生產(chǎn)中，大多以鋁錠為原料，通過熔融噴霧法，制得球形鋁粉；再利用球磨等物理加工方法，將球形鋁粉轉(zhuǎn)化為鱗片狀鋁粉。
關(guān)于球形鋁粉的片狀化方法，主要有兩種第一種方法是干式球磨法，在球狀鋁粉中加入油酸、硬脂酸作為潤滑劑，采用干式球磨，將球狀鋁粉轉(zhuǎn)化為片狀鋁粉。
第二種方法是濕式球磨法，該法與干式球磨法不同之處在于，球狀鋁粉在球磨過程中，除加入潤滑劑外，還要加入礦物油、200#溶劑油等有機(jī)溶劑，且有機(jī)溶劑的加入量遠(yuǎn)大于潤滑劑和助劑的加入量。
由于鋁粉易燃易爆，干式球磨加工方法存在爆炸的危險(xiǎn)，往往需要氮?dú)獗Ｗo(hù)，目前工業(yè)化采用的不很普遍。工業(yè)化普遍采用濕法球磨加工方法，其潤滑劑的主要作用是防止球形鋁粉在球磨過程中，由于鋼球等介質(zhì)的機(jī)械作用所可能出現(xiàn)的冷焊接現(xiàn)象；其他助劑有穩(wěn)定劑、分散劑、表面防護(hù)劑及抗沉淀劑等，其目的是提高片狀鋁粉的表面金屬光澤和滿足后續(xù)涂料行業(yè)的要求；溶劑的作用主要是要能夠提高片狀化工程的效率，同時(shí)又能把鋁粉存在的爆炸危險(xiǎn)降到最低。
有機(jī)溶劑的使用不僅使成本增加、生產(chǎn)出的鋁粉顏料為油性鋁粉顏料，在水介質(zhì)中難以分散，很難滿足水性涂料的要求。而水性片狀鋁粉生產(chǎn)存在的主要困難是由于水能與鋁粉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，其析氫反應(yīng)式如下2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑上述鋁粉的析氫反應(yīng)，也會導(dǎo)致生產(chǎn)過程不安全，因?yàn)闅錃庖灿斜ǖ奈ｋU(xiǎn)；另外析氫反應(yīng)還將引起鋁粉表面金屬光澤降低、直接影響到片狀鋁粉產(chǎn)品的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足環(huán)保和水性產(chǎn)品的需要，本發(fā)明提供一種水溶液中球狀鋁粉的片狀化方法，該方法用純凈水替代有機(jī)溶劑，解決了環(huán)保問題，其生產(chǎn)的片狀鋁粉產(chǎn)品在水中具有良好的分散性。
一種水溶液中球形金屬鋁粉的片狀化方法，在研磨設(shè)備內(nèi)裝入研磨介質(zhì)重量1/20～1/40的小于75μm(200目)的噴霧法制成的球形金屬鋁粉，再加入鋁粉重量2～4倍的純凈水，以鋁粉和純凈水重量為基準(zhǔn)，加入重量1～10％的潤滑劑、1～3％的兩性表面活性劑、1～5％的乳化劑，在球磨臨界轉(zhuǎn)速的70～100％的轉(zhuǎn)速下，研磨3～20小時(shí)，研磨時(shí)間完成后，取出球磨機(jī)內(nèi)的鋁粉，經(jīng)過過濾，即為具有鱗片狀結(jié)構(gòu)，金屬光澤強(qiáng)的、在水中具有良好分散性的片狀鋁粉。
所述的研磨設(shè)備，包括以鋼球作為研磨介質(zhì)的球磨機(jī)、攪拌磨機(jī)、振動磨機(jī)等濕式研磨設(shè)備，球磨介質(zhì)為鋼球，鋼球裝入量為45％，鋼球直徑為1-5mm。
所述的純凈水為通過加熱蒸發(fā)制得的一次蒸餾水，或通過離子交換、反滲透膜分離等方法制得的純凈水。
所述的潤滑劑，為能有效吸附于鋁粉表面的高級脂肪酸，包括油酸、芥酸，其作用主要是將鋁粉與水隔開，同時(shí)避免鋁粉之間在研磨變形過程中可能出現(xiàn)的“冷焊”現(xiàn)象。
所述的兩性表面活性劑，在水中有足夠的溶解度，確保鋁粉充分分散，不會發(fā)生任何的團(tuán)聚。主要包括甜菜堿型兩性表面活性劑。
所述的乳化劑，能使?jié)櫥瑒┰谒心軌蚝芎萌榛岣邼櫥瑒┰谒械姆稚⑿?，確保潤滑劑能在鋁粉表面有效吸附，主要包括平平加類乳化劑。
本發(fā)明采用純凈水代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溶劑油，其產(chǎn)品在水中能充分分散，為水性鋁銀漿產(chǎn)品的生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。片狀化過程由于采用水溶液，不僅降低生產(chǎn)成本，而且具有環(huán)保意義，其后續(xù)水性鋁銀漿可廣泛用于水性金屬油墨和涂料。


圖1經(jīng)過水介質(zhì)球磨片狀化后的鋁粉粉末形態(tài)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例Φ200×200mm球磨機(jī)，裝入Φ2mm鋼球40Kg，加入平均直徑12微米的噴霧球形鋁粉1.5Kg，加入蒸餾水5Kg，加入脂肪酸和甜菜堿表面活性劑(1∶1)300g，平平加乳化劑劑100g，在100rpm下球磨15小時(shí)，然后加入蒸餾水將產(chǎn)品洗出，再通過過濾進(jìn)行固液分離，可獲得濾餅狀的鋁粉產(chǎn)品，其片狀結(jié)構(gòu)如圖1所示。
經(jīng)過掃描電子顯微鏡檢測，本發(fā)明的片狀鋁粉的平均厚度(t)為0.2～0.7μm、平均粒子徑(D50)為5～20μm、徑厚比(t/D50)為15～50之間。
獲得的濾餅狀片狀鋁粉產(chǎn)品，在水溶劑、醇類溶劑中能充分分散。將獲得的濾餅，與市售的稀釋劑和光油(樹脂)，按照1∶2∶8配成金屬涂料，所配置的金屬涂料，具有良好的銀白色金屬光澤及裝飾性、平整性效果，其總體效果，可與傳統(tǒng)的200#溶劑油等有機(jī)溶劑所制備的產(chǎn)品的效果相媲美。
權(quán)利要求
1.一種水溶液中球形金屬鋁粉的片狀化方法，在研磨設(shè)備內(nèi)裝入研磨介質(zhì)重量1/20～1/40的小于75μm的球形金屬鋁粉，再加入鋁粉重量2～4倍的純凈水，以鋁粉和純凈水重量為基準(zhǔn)，加入重量1～10％的潤滑劑、1～3％的兩性表面活性劑、1～5％的乳化劑，在球磨臨界轉(zhuǎn)速的70～100％的轉(zhuǎn)速下，研磨3～20小時(shí)，研磨時(shí)間完成后，取出球磨機(jī)內(nèi)的鋁粉，經(jīng)過過濾，即為片狀鋁粉；所述的潤滑劑為油酸或芥酸；所述的兩性表面活性劑為甜菜堿型兩性表面活性劑；所述的乳化劑為平平加類乳化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的研磨設(shè)備，包括以鋼球作為研磨介質(zhì)的球磨機(jī)、攪拌磨機(jī)、振動磨機(jī)等濕式研磨設(shè)備，球磨介質(zhì)為鋼球，鋼球裝入量為45％，鋼球直徑為1-5mm。
全文摘要
一種水溶液中球形金屬鋁粉的片狀化方法，在研磨設(shè)備內(nèi)裝入研磨介質(zhì)重量1/20～1/40的小于75μm(200目)的噴霧法制成的球形金屬鋁粉，再加入鋁粉重量2～4倍的純凈水，以鋁粉和純凈水重量為基準(zhǔn)，加入潤滑劑、兩性表面活性劑、乳化劑，研磨3～20小時(shí)后，取出鋁粉，經(jīng)過過濾，即為具有鱗片狀結(jié)構(gòu)，金屬光澤強(qiáng)的、在水中具有良好分散性的片狀鋁粉。本發(fā)明采用純凈水代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溶劑油，其產(chǎn)品在水中能充分分散，為水性鋁銀漿產(chǎn)品的生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。片狀化過程由于采用水溶液，不僅降低生產(chǎn)成本，而且具有環(huán)保意義，其后續(xù)水性鋁銀漿產(chǎn)品，可廣泛用于水性金屬油墨和涂料。
文檔編號B22F9/04GK1962130SQ20061013675
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者葉紅齊, 劉輝, 張贏超, 周永華, 楊鷹, 朱全郎, 凌天鷹 申請人:中南大學(xué), 上海崇明冶金材料廠