高性價比改性三聚磷酸鋁防鏽顏料及其製備方法

2023-05-07 04:44:11 3

高性價比改性三聚磷酸鋁防鏽顏料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種高性價比的改性三聚磷酸鋁防鏽顏料及其製備方法，其原料組分和重量份數：三聚磷酸鋁100份、氧化鋅20-50份、含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體30-300份、水200-500份。高性價比的改性三聚磷酸鋁是通過改變填料的種類和加入量、不需要再添加其他填料製備而成，然後在進行化學改性反應，使三聚磷酸二氫鋁的酸性發生改變，製備得到本顏料產品。經該方法改性的三聚磷酸鋁防鏽性能優異，能夠用於各種樹脂體系的防鏽塗料中，由於填料價格低廉又是一種物理防鏽顏料，因此能顯著提高改性三聚磷酸鋁顏料的性價比。製備反應條件要求不高，工藝簡單，操作容易，易於工業化生產，生產成本較低，經濟效益和社會效益較好。
【專利說明】高性價比改性三聚磷酸鋁防鏽顏料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於防鏽顏料製備【技術領域】，涉及磷酸鹽防鏽顏料製備的方法，特別涉及一種高性價比的改性三聚磷酸鋁防鏽顏料及其製備方法。
【背景技術】[0002]長期以來，金屬防腐蝕塗層中防鏽顏料的性能與安全問題一直是人們討論和研究的焦點，尋找高效、多功能及環境友好的含鉛、鉻防鏽顏料(紅丹、鋅鉻黃)的有效替代品成為國內外顏料行業亟待解決的難題。迄今為止已經研究了的非鉛、非鉻顏料有磷酸鹽、鑰酸鹽、硼酸鹽、鐵酸鹽、離子交換顏料等，其中磷酸鹽系列顏料無論是在品種、性能還是使用範圍上都佔了重要地位。
[0003]三聚磷酸二氫鋁是一種多功能無機材料，外觀為白色無毒非揮發性的粉末，難溶於水，屬實際無毒產品，可以用做環保型防鏽顏料、冰箱除臭劑、固化劑等，早在上世紀八十年代，三聚磷酸二氫鋁已被成功開發用於防鏽顏料，國內比較有代表的產品型號有APff-1，APff-11、APW-211等。由於三聚磷酸二氫鋁屬於路易斯固體酸，酸性度高而酸強度弱，pH在2.1-3.5之間，如果直接用做防鏽顏料，會引起樹脂膠化，因此必須經過改性，改變其PH在至中性範圍，降低其水溶性鹽，改性後的產品稱之為改性三聚磷酸鋁。改性辦法是加入鹼性或者兩性物質，提高其PH值，這些改性劑包括矽酸鹽、氧化鋅、氫氧化鈣或氧化鈣等，如果使用矽酸鈉作為改性劑，改性的三聚產品會由於含有鈉離子而降低防鏽效果，而使用氫氧化鈣或氧化鈣，則會由於氫氧化鈣或氧化鈣本身難溶，導致改性的產品含有未反應完的氫氧化鈣或氧化鈣，這些鹼性的物質也會導致改性產品的防鏽性能下降，而氧化鋅本身就可以直接用於塗料，因此採用氧化鋅改性的產品最安全和有效，目前大部分的改性三聚磷酸鋁產品大多數都是採用氧化鋅改性的。然而，氧化鋅改性最大的問題是，價格高，為了降低成本，必須加入二氧化矽作為填料，儘管二氧化矽售價較低，但是本身沒有防鏽性能，所以加入量受到限制，加入過多會降低防鏽性能，為了保證顏料的防鏽性能，必須控制二氧化矽填料的加入量，因此改性三聚磷酸鋁APW-1，APff-1I售價一直很高，目前價格為
1.2萬/噸左右，高於大部分樹脂的價格，使用的性價比不高，因此在塗料行業，改性三聚磷酸鋁一般用於高檔塗料，在中低檔塗料中使用量很少或者不用，正是這個原因阻礙了改性三聚磷酸鋁防鏽顏料的大規模推廣應用。
[0004]因此，在以氧化鋅作為改性劑的改性三聚磷酸鋁生產中，尋找合適的填料是在保證其防鏽性能不變的前提下提高改性三聚磷酸鋁防鏽顏料性價比的必要途徑。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是為了克服市場上改性三聚磷酸鋁防鏽顏料存在著性價比不高的不足，提供一種高性價比的改性三聚磷酸鋁防鏽顏料及其製備方法。
[0006]本發明的技術方案為:通過尋找合適的提高改性三聚磷酸鋁防鏽顏料性價比的方法，通過尋找合適的代替二氧化矽填料的粉體一含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體，對三聚磷酸二氫鋁的改性。由於含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體，它既可以用作改性劑又可以用作填料，獲得一種用於防腐蝕塗料的高性價比改性三聚磷酸鋁防鏽顏料。
[0007]—種改性三聚磷酸鋁防鏽顏料，主要由原料組分和重量份數:三聚磷酸二氫鋁100份、氧化鋅:20-50份、水200-500份、含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體30-300份。
[0008]以上所述的一種改性三聚磷酸鋁防鏽顏料，原料組分和重量份數為:三聚磷酸二氫鋁100份、氧化鋅25份、含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體80份、水200份。
[0009]以上所述的含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體包括礬漿及以礬漿經加工得到的ST顏料或ST填料。
[0010]以上所述的三聚磷酸二氫鋁與含10-30%鹼式硫酸鋁鉀粉體的質量比為:1: 0.3_3.0 ο
[0011]以上所述的一種改性三聚磷酸鋁防鏽顏料的製備方法，包括兩步改性反應、研磨、過濾、洗滌、烘乾、粉碎，具體工藝步驟如下:
[0012](I)兩步改性反應:取100份三聚磷酸二氫鋁於燒杯中，加入200-500份水，攪拌後加入20-50份氧化鋅，在室溫_50°C下，攪拌10-20分鐘，最後加入含10_30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體30-300份，繼續攪拌5-10分鐘，得到粘稠物料；
[0013](2)研磨:將上述粘稠物料倒入球磨機中，研磨20-60分鐘，按常規方法過濾，洗滌，烘乾，粉碎得到粉末狀改性三聚磷酸鋁防鏽顏料。
[0014]本發明的優點和積極效果:
[0015]1、本發明的高性價比的改性`三聚磷酸鋁的製備方法，通過改變填料的種類，得到改性三聚磷酸鋁，與二氧化矽填料相比，含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體本身可以在塗料中就可以用作物理防鏽顏料，含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體既可用作填料也可在氧化鋅改性劑加入量少的情況下充當改性劑作用使改性更徹底，因此其加入量可以加大，加上價格更低廉，因此可以顯著提高改性三聚磷酸鋁顏料的性價比。
[0016]2、本發明的高性價比的改性三聚磷酸鋁的製備方法中，含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體既用作填料也可在氧化鋅改性劑加入量少的情況下充當改性劑作用使改性更徹底，顏料pH的控制更簡易。
[0017]3、本發明用於中低端塗料的改性三聚磷酸鋁防鏽顏料的製備方法，通過對兩種改性物質、兩步改性方式的選擇，得到的改性三聚磷酸鋁防鏽顏料，與其他的改性方法相比，將原來的一步改性反應改為兩步改性反應，改性反應更徹底。
[0018]4、本發明的高性價比的改性三聚磷酸鋁催化劑的製備方法，其反應條件要求不高，工藝簡單，操作容易，易於工業化生產，生產成本較低，經濟效益和社會效益較好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖1是本發明的工藝流程圖；
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖和實施例對本發明作進一步描述，實施例的描述僅為便於理解本發明，而非對本發明保護的限制。
[0021]一、製備實施例[0022]實施例1
[0023]1、原料組分和質量數:
[0024]三聚磷酸二氫鋁100克，氧化鋅25克，水200克，含30%鹼式硫酸鋁鉀的ST顏料粉體80克。
[0025]2、製備方法:
[0026]取100克三聚磷酸二氫鋁於燒杯中，加入200克水，攪拌後加入25克氧化鋅，在室溫下，攪拌15分鐘，最後加入含30%鹼式硫酸鋁鉀的ST顏料粉體80克，繼續攪拌5分鐘，將得到粘稠物料倒入球磨機中，研磨30分鐘，按常規方法過濾，洗滌，烘乾，粉碎得到粉末狀改性三聚磷酸鋁防鏽顏料。
[0027]實施例2
[0028]1、原料組分和質量數:
[0029]三聚磷酸二氫鋁100克，氧化鋅40克，水350克，含23%鹼式硫酸鋁鉀的ST填料粉體200克。
[0030]2、製備方法:
[0031]取100克三聚磷酸二氫鋁於燒杯中，加入350克水，攪拌後加入40克氧化鋅，在40°C下，攪拌20分鐘，最後加入含23%鹼式硫酸鋁鉀的ST填料粉體200克，繼續攪拌10分鐘，將得到粘稠物料倒入球磨機中，研磨50分鐘，按常規方法過濾，洗滌，烘乾，粉碎得到粉末狀改性三聚磷酸鋁防鏽顏料。
[0032]實施例3
[0033]1、原料組分和質量數:
[0034]三聚磷酸二氫鋁100克，氧化鋅30克，水200克，含15%鹼式硫酸鋁鉀的礬漿粉體50克。
[0035]2、製備方法:
[0036]取100克三聚磷酸二氫鋁於燒杯中，加入200克水，攪拌後加入30克氧化鋅，在40°C下，攪拌10分鐘，最後加入含15%鹼式硫酸鋁鉀的礬漿粉體50克，繼續攪拌5分鐘，將得到粘稠物料倒入球磨機中，研磨30分鐘，按常規方法過濾，洗滌，烘乾，粉碎得到粉末狀改性三聚磷酸鋁防鏽顏料。
[0037]實施例4
[0038] 1、原料組分和質量數:
[0039]三聚磷酸二氫鋁100克，氧化鋅50克，水400克，含25%鹼式硫酸鋁鉀的礬漿粉體100 克。
[0040]2、製備方法:
[0041]取100克三聚磷酸二氫鋁於燒杯中，加入400克水，攪拌後加入50克氧化鋅，在40°C下，攪拌20分鐘，最後加入含25%鹼式硫酸鋁鉀的礬漿粉體100克，繼續攪拌10分鐘，將得到粘稠物料倒入球磨機中，研磨30分鐘，按常規方法過濾，洗滌，烘乾，粉碎得到粉末狀改性三聚磷酸鋁防鏽顏料。
[0042]實施例5
[0043]1、原料組分和質量數:
[0044]三聚磷酸二氫鋁100克，氧化鋅20克，水250克，含30%鹼式硫酸鋁鉀的ST顏料粉體30克。
[0045]2、製備方法:
[0046]取100克三聚磷酸二氫鋁於燒杯中，加入250克水，攪拌後加入20克氧化鋅，在40°C下，攪拌20分鐘，最後加入含30%鹼式硫酸鋁鉀的ST顏料粉體30克，繼續攪拌10分鐘，將得到粘稠物料倒入球磨機中，研磨30分鐘，按常規方法過濾，洗滌，烘乾，粉碎得到粉末狀改性三聚磷酸鋁防鏽顏料。
[0047]實施例6
[0048]1、原料組分和質量數:
[0049]三聚磷酸二氫鋁100克，氧化鋅20克，水500克，含10%鹼式硫酸鋁鉀的ST填料粉體300克。
[0050]2、製備方法:
[0051]取100克三聚磷酸二氫鋁於燒杯中，加入500克水，攪拌後加入20克氧化鋅，在40°C下，攪拌20分鐘，最後加入含10%鹼式硫酸鋁鉀的ST填料粉體300克，繼續攪拌10分鐘，將得到粘稠物料倒入球磨機中，研磨30分鐘，按常規方法過濾，洗滌，烘乾，粉碎得到粉末狀改性三聚磷酸鋁防鏽顏料。
[0052]二、應用實施例
[0053]應用試驗採用改性三聚磷酸鋁APW- 1、APff-1I和改性三聚磷酸鋁APW-211與本案產品作對比，幾種改性三聚磷酸鋁防鏽顏料分析對比，其結果見表1。改性三聚磷酸鋁APff- 1、APff-1I由於使 用價格較高的氧化鋅為改性劑和二氧化矽作為填料，因此性能好，但價格高。改性三聚磷酸鋁APW-211使用矽酸鈣作為改性劑，雖然改性劑價格低廉，但加入量不能太大，所以價格降低的幅度不大。本案產品由於在原來使用氧化鋅為改性劑的基礎上，改用價格便宜的ST顏料/填料(礬漿更便宜)代替價格較高的二氧化矽，且加入量可增大，因此最高預計售價比改性三聚磷酸鋁APW-211都低，可以根據客戶需要來定配方和價格。防鏽性能則是通過在醇酸、酚醛和氯化橡膠樹脂三種樹脂體系中的防鏽性能進行比較，比較結果表明本案產品防鏽性能超過改性三聚磷酸鋁APW-211，與改性三聚磷酸鋁APff-1 , APff-1I相當，價格卻都比三者均低，因此是一種具有高性價比的改性三聚磷酸鋁
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[0054]表1:應用實施例催化劑分析對比結果
[0055]
【權利要求】
1.一種高性價比改性三聚磷酸鋁防鏽顏料，其特徵在:主要原料組分和重量份數:三聚磷酸二氫鋁100份、氧化鋅20-50份、含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體30-300份和水200-500 份。
2.根據權利要求1所述的一種高性價比改性三聚磷酸鋁防鏽顏料，其特徵在:原料組分和重量份數:三聚磷酸二氫鋁100份、氧化鋅25份、含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體80份和水200份。
3.根據權利要求1所述的一種高性價比改性三聚磷酸鋁防鏽顏料的製備方法，其特徵在:所述的含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體包括礬漿及以礬漿經加工得到的ST顏料或ST填料。
4. 根據權利要求1所述的一種高性價比改性三聚磷酸鋁防鏽顏料的製備方法，其特徵在:所述的三聚磷酸二氫鋁和含10-30%鹼式硫酸鋁鉀粉體的重量比為:1:0.3-3.0。
5. 根據權利要求1所述的一種高性價比改性三聚磷酸鋁防鏽顏料的製備方法，其特徵在:包括兩步改性反應、研磨、過濾、洗滌、烘乾、粉碎，製備改性三聚磷酸鋁，工藝步驟如下: (1)兩步改性反應:取100份三聚磷酸二氫鋁於燒杯中，加入200-500份水，攪拌後加入20-50份氧化鋅，在室溫_50°C下，攪拌10-20分鐘，最後加入含10-30%鹼式硫酸鋁鉀的粉體30-300份，繼續攪拌5-10分鐘，得到粘稠物料； (2)研磨:將上述粘稠物料倒入球磨機中，研磨20-60分鐘，按常規方法過濾，洗滌，烘乾，粉碎得到粉末狀改性三聚磷酸鋁防鏽顏料。
【文檔編號】C09D7/12GK103468048SQ201310441561
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】黃增尉, 袁愛群, 楊博, 馬少妹 申請人:廣西民族大學