本發(fā)明屬于材料改性，具體涉及一種耐腐蝕的改性水性鋁銀漿及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋁銀漿具有價格低廉、具有獨(dú)特的金屬光澤性、“隨角異色”效應(yīng)以及高遮蓋性等優(yōu)異性能，且其具有保護(hù)和裝飾功能，因此廣泛應(yīng)用于汽車涂料、工業(yè)涂料、塑料材料和印刷油墨等領(lǐng)域中。隨著人們對環(huán)境保護(hù)與健康的重視，水性鋁銀漿替代傳統(tǒng)溶劑型鋁銀漿已成為行業(yè)發(fā)展趨勢。與傳統(tǒng)溶劑型鋁銀漿相比，水性鋁銀漿具有環(huán)保、揮發(fā)性有機(jī)物含量低、施工安全以及使用方便等諸多優(yōu)勢，但是鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，未經(jīng)處理的鋁粉很容易與酸堿反應(yīng)放出氫氣，存在較大安全隱患。因此，需要對鋁粉表面進(jìn)行處理，提高鋁銀漿的耐腐蝕性。

2、為了提高鋁銀漿的耐腐蝕性，需要對鋁粉表面進(jìn)行鈍化或包覆處理。目前主要采用sio2包覆、有機(jī)膜包覆等措施來提高鋁銀漿的耐腐蝕性。其中，sio2-有機(jī)二元雜化薄膜具有毒性低、耐腐蝕性好、對鋁粉的金屬光澤影響小等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。目前的sio2的包覆工藝通常使用四乙氧基硅烷(tetraethoxysline,teos)的水解，通過溶膠凝膠反應(yīng)在鋁片表面沉積sio2層，但是該體系嚴(yán)格控制水的用量，成本高昂且不利于大規(guī)模生產(chǎn)；同時，四乙氧基硅烷的水解過程不可控導(dǎo)致鋁片表面sio2粒徑分布不均勻，sio2層致密度低，其耐腐蝕性和白度較差。而有機(jī)膜的包覆通常使用小分子單體在鋁片表面原位聚合，存在反應(yīng)條件復(fù)雜，有機(jī)膜與無機(jī)膜直接連接不牢固等缺點(diǎn)。因此，需要提供一種何高效且低成本的二元雜化層包覆改性水性鋁銀漿。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的一些不足，本發(fā)明提供了一種耐腐蝕的改性水性鋁銀漿及其制備方法和應(yīng)用；本發(fā)明對原始鋁銀漿改性后依次包覆有堿性硅溶膠膠囊膜和脂肪酸有機(jī)膜；所述堿性硅溶膠膠囊膜的致密程度高，與鋁片表面連接牢；所述脂肪酸的羧基與堿性硅溶膠膠囊膜的羥基相互鍵合，形成表面致密的脂肪酸有機(jī)膜；所述改性水性鋁銀漿中脂肪酸的羧基與表面相互作用使得銀漿料表面生成了長碳鏈構(gòu)成的疏水層，使得鋁銀漿轉(zhuǎn)變?yōu)轱h浮型鋁銀漿，堿性硅溶膠構(gòu)成的致密膠囊膜，提升了鋁銀漿的耐腐蝕性；所述改性水性鋁銀漿在堿性環(huán)境下?lián)碛懈吣透g性，并且在用于水性涂料時具有漂浮性和高白度、亮度，能夠廣泛用于各種水性涂料體系。

2、為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)效果：

3、本發(fā)明首先提供了一種耐腐蝕的改性水性鋁銀漿的制備方法，所述制備方法包括：

4、在將原始油性鋁銀漿原料分散在醇或醚類溶劑中形成分散液，通關(guān)硅烷偶聯(lián)劑在鋁粉表面水解以消除油性鋁銀漿表面的有機(jī)修飾物，并進(jìn)行表面改性，得到鋁片；以堿性硅溶膠為原料，在一定的堿度下制備sio2包覆的片狀鋁粉，然后在sio2包覆的片狀鋁粉表面包覆脂肪酸疏水有機(jī)單體，得到多層結(jié)構(gòu)包覆的漂浮型片狀鋁粉，即所述耐腐蝕的改性水性鋁銀漿。

5、優(yōu)選地，所述醇或醚類溶劑包括乙醇、異丙醇、乙二醇或乙二醇丁醚中的一種或多種；

6、所述硅烷偶聯(lián)劑包括kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、kh570(γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷)、甲基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的任一種；

7、所述脂肪酸疏水有機(jī)單體包括硬脂酸、軟脂酸、油酸或亞油酸的一種或多種。

8、優(yōu)選地，所述制備步驟包括：

9、(1)將原始鋁銀漿原料分散在醇或醚類溶劑中，向其中加入硅烷偶聯(lián)劑和水，然后在一定溫度下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾，得到改性鋁銀漿；

10、(2)將改性鋁銀漿分散在醇或醚類溶劑中，然后向其中緩慢滴加堿性硅溶液和堿溶液，混合攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾、洗滌、得到sio2包覆的片狀鋁粉；

11、(3)將sio2包覆的片狀鋁粉分散在醇或醚類溶劑中，然后向其中滴加脂肪酸疏水有機(jī)單體的異丙醇溶液，劇烈攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾、洗滌，得到所述耐腐蝕的改性水性鋁銀漿。

12、優(yōu)選地，步驟(1)中，原始鋁銀漿原料、硅烷偶聯(lián)劑、水的質(zhì)量比為50g：2.5～5g：5g；所述攪拌反應(yīng)的條件為：在45～60℃下反應(yīng)1～3h。

13、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述改性鋁銀漿、堿性硅溶液、堿溶液的質(zhì)量比為50g：5～15g：1～3g；

14、所述堿性硅溶液的質(zhì)量濃度為15～30％；

15、優(yōu)選地，所述堿溶液包括氨水、乙二胺或三乙胺中的任一種。

16、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述混合攪拌反應(yīng)的條件為：在45～60℃下攪拌混合反應(yīng)4～6h。

17、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述sio2包覆的片狀鋁粉、脂肪酸疏水有機(jī)單體的質(zhì)量比為50g：2～5g；

18、所述劇烈攪拌反應(yīng)的條件為：在40～70℃下劇烈攪拌反應(yīng)1～3h。

19、本發(fā)明還提供了上述方法制備的高耐腐蝕的改性水性鋁銀漿，所述改性水性鋁銀漿表面依次包覆有堿性硅溶膠膠囊膜和脂肪酸有機(jī)膜；所述堿性硅溶膠膠囊膜的致密程度高，與鋁片表面連接牢；所述脂肪酸的羧基與堿性硅溶膠膠囊膜的羥基相互鍵合，形成表面致密的脂肪酸有機(jī)膜。

20、本發(fā)明還提供了上述耐腐蝕的改性水性鋁銀漿在汽車涂料、工業(yè)涂料、塑料材料或印刷油墨中有廣泛的應(yīng)用。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

22、本發(fā)明采用堿性硅溶膠溶液作為硅源，其能夠簡單高效的在鋁片表面包覆致密的sio2層，避免傳統(tǒng)的四乙氧基硅烷的水解過程不可控所導(dǎo)致的鋁片表面sio2粒徑分布不均勻、sio2層致密度低、耐腐蝕性和白度較差等問題，本發(fā)明所述方法制備的改性水性鋁銀漿具有更高的耐腐蝕性。本發(fā)明首次采用含有多羥基的堿性硅溶膠構(gòu)成致密膠囊膜來包覆水性鋁銀漿，能夠有效阻隔鋁銀漿與水接觸而導(dǎo)致的表面腐蝕，進(jìn)而提升了鋁銀漿的耐腐蝕性。

23、本發(fā)明采用在分散液體系中直接包覆疏水有機(jī)層的方法，避免了現(xiàn)有原位聚合形成的包覆層存在的反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜、有機(jī)層致密程度低、與鋁片表面連接不牢固等問題；所述包覆方法具備操作簡單、包覆效果好、產(chǎn)品白度、亮度水平高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用的脂肪酸含有極性和非極性兩種官能團(tuán)，通過分子設(shè)計，羧基極性官能團(tuán)與堿性硅溶膠表面羥基以化學(xué)鍵形式結(jié)合，形成了穩(wěn)定的表面疏水膜結(jié)構(gòu)。相比現(xiàn)有技術(shù)中官能團(tuán)隨機(jī)部分結(jié)合在鋁片表面的包覆方式，本發(fā)明的包覆結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，包覆效果更好。

24、本發(fā)明對原始鋁銀漿進(jìn)行改性后依次包覆硅溶膠膠囊膜和硬脂酸有機(jī)膜，使其在堿性環(huán)境下?lián)碛懈吣透g性、高白度、高亮度和高漂浮性。本發(fā)明所提供的漂浮型多層結(jié)構(gòu)包覆型片狀鋁粉由于在鋁片表面由構(gòu)成了致密的硅溶膠膠囊膜，使其在ph＝11.4的環(huán)境中擁有高耐腐蝕性，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的漂浮型鋁銀漿具有高耐腐蝕性的同時，還具有高白度、高亮度。并且，本發(fā)明通過分子設(shè)計使得硬脂酸的羧基與堿性硅溶膠表面羥基鍵合，形成了穩(wěn)定的表面疏水膜結(jié)構(gòu)，使得鋁銀漿轉(zhuǎn)變?yōu)槠⌒弯X銀漿，其水面遮蓋力達(dá)到52200～127200cm2/g，能廣泛應(yīng)用于各種水性涂料體系。

技術(shù)特征：

1.一種耐腐蝕的改性水性鋁銀漿的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐腐蝕的改性水性鋁銀漿的制備方法，其特征在于，所述醇或醚類溶劑包括乙醇、異丙醇、乙二醇或乙二醇丁醚中的一種或多種；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐腐蝕的改性水性鋁銀漿的制備方法，其特征在于，所述制備步驟包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐腐蝕的改性水性鋁銀漿的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，原始鋁銀漿原料、硅烷偶聯(lián)劑、水的質(zhì)量比為50g：2.5～5g：5g；所述攪拌反應(yīng)的條件為：在45～60℃下反應(yīng)1～3h。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐腐蝕的改性水性鋁銀漿的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述改性鋁銀漿、堿性硅溶液、堿溶液的質(zhì)量比為50g：5～15g：1～3g；

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐腐蝕的改性水性鋁銀漿的制備方法，其特征在于，所述堿溶液包括氨水、乙二胺或三乙胺中的任一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐腐蝕的改性水性鋁銀漿的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述混合攪拌反應(yīng)的條件為：在45～60℃下攪拌混合反應(yīng)4～6h。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐腐蝕的改性水性鋁銀漿的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述sio2包覆的片狀鋁粉、脂肪酸疏水有機(jī)單體的質(zhì)量比為50g：2～5g；

9.權(quán)利要求1～8任一項所述方法制備的耐腐蝕的改性水性鋁銀漿，其特征在于，所述改性水性鋁銀漿表面依次包覆有堿性硅溶膠膠囊膜和脂肪酸有機(jī)膜；所述堿性硅溶膠膠囊膜的致密程度高，與鋁片表面連接牢；所述脂肪酸的羧基與堿性硅溶膠膠囊膜的羥基相互鍵合，形成表面致密的脂肪酸有機(jī)膜。

10.權(quán)利要求9所述的耐腐蝕的改性水性鋁銀漿在汽車涂料、工業(yè)涂料、塑料材料或印刷油墨中有廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種耐腐蝕的改性水性鋁銀漿及其制備方法和應(yīng)用，屬于材料改性技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明對原始鋁銀漿改性后依次包覆有堿性硅溶膠膠囊膜和脂肪酸有機(jī)膜；所述堿性硅溶膠膠囊膜的致密程度高，與鋁片表面連接牢；所述脂肪酸的羧基與堿性硅溶膠膠囊膜的羥基相互鍵合，形成表面致密的脂肪酸有機(jī)膜；所述改性水性鋁銀漿中脂肪酸的羧基與表面相互作用使得銀漿料表面生成了長碳鏈構(gòu)成的疏水層，使得鋁銀漿轉(zhuǎn)變?yōu)轱h浮型鋁銀漿，堿性硅溶膠構(gòu)成的致密膠囊膜，提升了鋁銀漿的耐腐蝕性；所述改性水性鋁銀漿在堿性環(huán)境下?lián)碛懈吣透g性，并且在用于水性涂料時具有漂浮性和高白度、亮度，能夠廣泛用于各種水性涂料體系。

技術(shù)研發(fā)人員：王愛麗,趙晨,殷恒波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17