铝粉颜料的改性研究

摘要：主要研究了采用偶联剂为改性剂处理铝粉颜料，以满足其在水性涂料中稳定性的要求。选用4种不同的偶联剂改性处理，通过比较改性后样品在水溶液中的分散性得出，r一APS硅烷偶联剂为较好的改性剂，且当偶联剂：水：乙醇质量比为1：2：30时，zeta电位值最大，处理过的铝粉颜料在水溶液中的分散性最好。通过EDS能谱研究了反应机理，可知硅烷偶联剂在铝粉颗粒表面发生缩聚反应，在铝粉颜料表面形成膜层，提高了铝粉颜料的耐腐蚀性。

关键词：铝粉颜料；改性；偶联剂；水性涂料万客化工在线 F ?3p7us_M

0引言万客化工在线3`A,W!{7H
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铝粉颜料是一种重要的金属颜料，由于其具有金属闪光效果和随角异色性，在汽车涂料中被广泛使用。现在汽车涂料正向着绿色、环保方面发展，而采用水性涂料代替传统的有机涂料?是有效途径之一。

水性涂料是以水作为溶剂或分散介质，且浆料大多呈弱碱性，所以，水性涂料使用的颜料与溶剂型涂料用的颜料有不同的要求。水性涂料用颜料，首先必须能有效地分散在水中，即颜料应该是表面亲水的，其次必须在水介质中保持较高的化学稳定性。万客化工在线c*j y7sn.}gmk

在水性金属涂料中，最重要的问题是铝粉颜料在碱性水溶性介质中会反应生成氢气，其反应万客化工在线@p1b`5nA9es

方程如下：

2Al+6H20—+2Al(OH)3+3H2 (1)万客化工在线T
V@N$Sb t9I

氢气在反应中溢出会导致涂料容器中的压力增加造成危险，这种反应被称为“涨听效应”。因此，抑制反应的发生非常必要。这就需要对铝粉颜料进行表面改性处理，常用方法都是基于以下两种基本原理：一种是添加剂技术，即在铝颜料颗粒的表面上以物理方法混合添加剂，在铝片外层形成一个保护层，如在铝粉涂料中加入磷酸、钼酸等钝化铝粉表面，最终阻止铝和水发生反应；另一一种是在颜料粒子表面上沉积或包覆单分子或多分子层的物质，包括无机氧化物或高分子聚合物，以增加粒子表面极性，使之与水溶液相容性提高，从而减少粒子聚集，提高润湿性、分散性、均匀性等性能。万客化工在线7sm _}SX

本文采用三种偶联剂对铝粉颜料进行表面改性处理。偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂。偶联剂一般具有两性基团，其中一个是亲无机物的基团，易于与铝粉颗粒表面羟基起化学反应，形成强有力的化学键，能够改变铝粉颗粒的表面性能，提高其与水溶液的相容性，同时提高其耐腐蚀性。但不同种类的偶联剂带有不同的基团，与铝粉颗粒表面发生的化学反应也各有不同。

1实验部分

1．1试剂及仪器

试剂：^y一氨丙基硅烷(^y～APS)、^y一氨丙基甲基二乙氧基硅烷(SG—Si902)、钛酸酯偶联剂(NDZ一3l1)均为南京曙光化工有限公司生产的分析纯试剂．丙酮、无水乙醇为上海化学试剂有限公司生产的分析纯试剂，铝锆偶联剂(M一1)和片状闪光铝粉颜料(平均粒径为40 m)为自制。检测用仪器有：微米级激光粒度测试仪(MALVERN INSTRUMENTS 2000)、扫描电子显微镜(OXFORD Instrument JEM一2000CX型)。万客化工在线By*\?*D(T9T,W+jw

1．2实验过程

样品制备过程：取定量铝粉颜料加入丙酮洗涤，脱除表面残留有机溶剂，过滤，常温烘干。偶联剂试剂、水和乙醇按一定质量比配置成溶液，静置水解5min，加入2g铝粉颜料，20~C下搅拌反应30min．然后用乙醇洗涤，过滤，100~C烘干即得改性处理的铝粉颜料。万客化工在线Re2s$` F

2结果与讨论万客化工在线@9_KOL*q e$T,B+Z

2．1不同偶联剂对实验结果的影响万客化工在线B7PZA1W

选用不同的偶联剂改性处理铝粉颜料，实验结果见表1。万客化工在线P C8?(v"O3G*lf!yC

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从表1可以看出，经铝锆偶联剂和r—APS硅烷偶联剂的改性后，样品都亲水、耐高温，色泽不变化。r—APS硅烷偶联剂为常见的偶联剂，易于购买且价格相对便宜，所以本实验采用 —APS硅烷偶联剂作为铝粉颜料的亲水性改性剂。万客化工在线hH6F@T3V'~e'O

铝粉颜料的改性研究(二)