水介质中制备铝粉颜料的研究
摘 要： 以蒸馏水替代有机溶剂制备环保型铝粉颜料，通过优化组合获取一种优良的复合缓蚀剂，以抑制铝粉在球磨过程中与水发生反应；通过优化转速、球料比及球磨时间等工艺参数，获得制备铝粉颜料的最佳条件：转速为300r／min，球料比为25：1，球磨时间为6h
关键词：水介质；铝粉颜料；缓蚀剂；球磨
片状铝粉颜料是常见的特种粉体之一。铝粉颜料是鳞片状粉末，与其他颜料相比，具有遮盖底材、物理屏蔽、双色效应、漂浮及金属闪光效应等独特的性能，广泛应用于建筑、汽车、涂料、塑料及印刷油墨等行业。
目前颜料铝粉的主要生产方式为湿法球磨，采用溶剂油等作为球磨介质，成本较高，而且随着环保要求越来越高和后续涂料的水性化，水性铝颜料的研究变得十分迫切。’同时，由于干法球磨存在爆炸等危险，因此选择安全性好的湿法球磨成为生产水性铝粉颜料的主要途径。水介质中铝颜料制备的难点就在于水能与铝粉反应产生氢气，因此选择一种合适的缓蚀剂是至关重要的。本研究以蒸馏水替代有机溶剂，考察了多种缓蚀剂的缓蚀效果并获取了一种缓蚀效果优良的复合缓蚀剂，通过优化球磨工艺参数制备出了环保型水性铝粉颜料。
l试验
1．1药品及仪器
蒸馏水(自制)；
盐酸(湖南省株洲开发区石英化玻有限责任公司试剂厂，分析纯)；
葡萄糖(湖南师大化学试剂厂，分析纯)；
柠檬酸(焦作市化工三厂，分析纯)；
十二烷基磺酸钠(上海化学试剂公司，分析纯)；
十二胺(翰林化工，分析纯)；
聚环氧乙烷／环氧丙烷一25／25聚二甲基硅氧烷(翰林化工，分析纯)；
三聚磷酸铝(广东汇联达化工有限公司，分析纯)；
偏钒酸铵(湖南湘中精细化学品厂，分析纯)；
球形铝粉(湖南博力科技有限公司，分析纯)。
搅拌球磨机；循环水式多用真空泵；微机光泽度仪；线棒涂膜器。
1．2样品的制备
将磨球、原料铝粉、蒸馏水、助磨剂及缓蚀剂装入球磨罐。分别以球料比(磨球与原料铝粉质量比m球／m料)、转速和球磨时间为研究对象进行单因素分析试验，球磨后样品经离心分离并干燥。
1．3试验原理
1．3．1缓蚀剂的作用机理及选用原则
缓蚀剂的作用机理可以通过以下几种理论来解释一：
(1)根据电化学理论可以分为抑制阳极型缓蚀剂和抑制阴极型缓蚀剂。抑制阳极型缓蚀剂亦称钝化剂，是在金属表面形成一层致密的氧化膜而抑制金属的溶解。抑制阴极型缓蚀剂也称阴极去极化型缓蚀剂，它使阴极极化曲线的斜率变小，即溶液中的金属离子更容易被还原，从而抑制了金属的溶解，即抑制了腐蚀。
(2)吸附理论认为，缓蚀剂之所以能阻止、延缓金属的腐蚀，是由于缓蚀剂通过物理和化学吸附在金属表面，减小了介质与金属表面接触的可能性，从而达到缓蚀的效果。吸附有以下几种情形：
① 有机缓蚀剂的极性基团，通过物理吸附，吸附在金属表面的阳极区，如RNH，与H结合形成RNH，它吸附在金属表面，使金属表面带正电，阻止了H接触金属表面，提高了H的放电活化性能；
② 供电子型机缓蚀剂的化学吸附，如缓蚀剂的中心原子N、S、O等有未共用的电子对，而在金属表面有空d轨道时，二者形成配位键，吸附作用力大，吸附热高，并且进行缓慢，但缓蚀剂一经吸附，就很难脱附，从而达到缓蚀的作用，缓蚀剂中心原子上的电子云密度愈大，缓蚀效果就愈好；
③ 供离子型有机缓蚀剂通过极性基团的化学吸附，达到缓蚀效果。
（3）成膜理论认为，缓蚀剂与酸性介质中的某些离子形成难溶的物质，沉积在金属表面，阻止金属的腐蚀。
5r2n:@|:c%W5H0缓蚀剂选用原则：
根据缓蚀剂的作用特征把它们分为氧化膜型、沉淀模型和吸附模型几类。利用氧化膜和沉淀膜保护铝粉，成膜速度慢，不利于铝表面的保护，还会使铝粉的表面附上别的金属元素及其它杂质，给铝粉的使用带来不利影响。故选用容易分解的、由有机化合物组成的吸附膜型缓蚀剂，主要为阴离子型和非离子型的表面活性剂及其它助剂。
对于水介质来说，水分子是有极性的偶极子，它的氧原子上有孤对电子，静电作用使极子在铝表面定向排列，孤对电子也将与表面铝原子的剩余力作用，故分子在铝表面的吸附是化学和物理力联合作用的结果。选用阴离子表面活性剂，分子有极性，本身是离子，它的吸附也是物理和化学的联合作用，能有效地排除吸附的水分子。
因而对缓蚀剂的要求是：在球磨时能迅速地产生吸附膜，不易脱附，以抑制铝粉与水的反应。
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