片狀鋁粉復(fù)合粒子的制備及性能研究.pdf

1、為了使片狀鋁粉顏料滿足水性及粉末涂料的環(huán)保要求并增加其顏色多樣性，以普通片狀鋁粉顏料為研究對象，采用液相法研制了鋁/二氧化硅(Al/SiO2)、鋁/二氧化硅/氧化鐵（Al/SiO2/Fe2O3）、鋁/二氧化硅/普魯士藍(lán)(Al/SiO2/PB)三種復(fù)合粒子。為了獲得包覆物在片狀鋁粉表面優(yōu)良的包覆效果，考察了包覆物與底材表面電荷的匹配及表面活性劑的作用，優(yōu)化了制備過程各主要影響因素，對所制備的復(fù)合粒子的分散性、耐腐蝕性及顏色特征等性能進(jìn)行了

2、表征，最后考察了三種復(fù)合粒子在水性及粉末涂料中的應(yīng)用。
　　1、溶膠凝膠法制備Al/SiO2復(fù)合粒子及其表征。以正硅酸乙酯(TEOS)水解縮合及Al與SiO2間靜電吸附理論為依據(jù)，實驗考察了水(nW)、乙二胺(nE)、正硅酸乙酯(nTEOS)及鋁(nAl)之間摩爾比的影響，結(jié)果表明:nW∶nTEOS、nE∶nTEOS和nTEOS∶nAl的增大有利于提高包覆效率(CE)和包覆率(PC)，可增強(qiáng)Al/SiO2復(fù)合粒子的耐腐蝕性能，但摩

3、爾比太高會導(dǎo)致片狀鋁粉間的團(tuán)聚，影響復(fù)合粒子的分散性能;最佳條件為:nW∶nTEOS=11.6，nE∶nTEOS=5.54×10-2，nTEOS∶nAl=6.06×10-2，此時CE值可達(dá)到99.6％。包覆前后粒子的中位徑分別為16.05和16.20μm，表明復(fù)合粒子之間基本無團(tuán)聚現(xiàn)象;SEM、EDS及FTIR分析表明Al/SiO2復(fù)合粒子表面存在一層二氧化硅包覆膜;AFM分析表明二氧化硅包覆層表面均勻平整，平均粗糙度(Ra)僅為3.9

4、 nm; BET結(jié)果表明表面包覆層結(jié)構(gòu)比較致密，其平均孔徑為19.4 nm，孔隙率僅為7.52％。
　　2、表面活性劑在Al/SiO2復(fù)合粒子表面的吸附。依據(jù)靜電引力及疏水力作用原理，考察了三種表面活性劑在Al/SiO2表面的吸附特性，發(fā)現(xiàn)十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）在Al/SiO2粒子表面的吸附可能是雙層吸附，第一層通過靜電引力產(chǎn)生吸附，第二層的吸附作用力則是長碳鏈間的疏水力。Al/SiO2表面對十二烷基硫酸鈉(SDS)吸附

5、量很少。壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯(PPOP)在不同pH條件下表現(xiàn)出非離子或陰離子表面活性劑的特性，在Al/SiO2粒子表面可能產(chǎn)生多層吸附。通過表面活性劑的吸附可在一定范圍內(nèi)調(diào)控Al/SiO2復(fù)合粒子表面電性等性能。
　　3、液相沉淀法制備Al/SiO2/Fe2O3復(fù)合粒子及其表征。在Al/SiO2表面進(jìn)行Fe2O3的包覆過程中，考察了表面活性劑、pH等參數(shù)的影響。結(jié)果表明:SDS和CTAB對CE有抑制作用，而PPOP能顯著提高CE

6、值，并有利于氧化鐵在Al/SiO2表面形成均勻的納米顆粒膜，最佳濃度條件下樣品的CE值可達(dá)到95.5％。隨著反應(yīng)過程pH值的增大，形成包覆層的氧化鐵顆粒粒徑呈增大的趨勢，會降低金屬鱗片動態(tài)式指數(shù)(FI)。XRD結(jié)果表明Al/SiO2/Fe(OH)3表面的顆粒膜是無定型的，450℃鍛燒后可轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe2O3。鍛燒后制得的Al/SiO2/Fe2O3復(fù)合粒子，由Al/SiO2的銀灰色轉(zhuǎn)變?yōu)榻瘘S色，且具有明顯的“隨角異色”效應(yīng)。
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7、、液相沉淀法制備Al/SiO2/PB復(fù)合粒子及其表征。實驗考察了PB包覆過程的影響因素，發(fā)現(xiàn)采用陽離子表面活性劑CTAB對PC及CE具有明顯的提升作用，其中CE可達(dá)到99.5％，pH值及溫度對CE的影響很小。SEM和XRD結(jié)果表明包覆層為PB納米粒子組成的顆粒膜，排列均勻致密，為立方相普魯士藍(lán)。經(jīng)PB包覆后，復(fù)合粒子表面的平均粗糙度為16.9 nm。制備得到的Al/SiO2/PB復(fù)合粒子呈藍(lán)色并具有極強(qiáng)的金屬光澤，色差儀分析結(jié)果表明復(fù)合

8、粒子至少在三個角度具有不同的顏色。
　　5、片狀鋁粉復(fù)合粒子在涂料中的應(yīng)用。選取某國外產(chǎn)品為參比對象，對制得的三種復(fù)合粒子在普通商用水性涂料和粉末涂料中的應(yīng)用性能進(jìn)行了系統(tǒng)地對比分析，結(jié)果表明:四種復(fù)合粒子的儲存穩(wěn)定性均優(yōu)良，附著力等級達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)1級以上，含Al/SiO2和Al/SiO2/Fe2O3的色板的耐酸堿性能明顯好于國外樣品。對復(fù)合粒子耐腐蝕性能的研究表明，采用pH10的氫氧化鈉溶液為腐蝕液可對片狀鋁粉顏料在水性涂料中的