高能球磨製備鱗片型鋅鋁粉的方法
2023-05-27 07:14:11
專利名稱：高能球磨製備鱗片型鋅鋁粉的方法
技術領域：
本發明涉及一種高能球磨製備鱗片型鋅鋁粉的方法。
技術背景富鋅塗料是鋼結構防腐領域與車間底漆領域使用最為廣泛的防鏽底 漆。但是目前國內外工程中實際應用的富鋅塗料均屬球鋅塗料，即均以球 狀鋅粉為填料。在球鋅塗料中為了追求高的幹膜含鋅量，以保證塗層的導通性和使用壽命，料漿中鋅粉的加入量高達80%以上。如此大量的添加鋅 粉已大大超過填料的臨界體積濃度(CPVC)。這時料漿中粘結劑的量不足 以填充球鋅顆粒間的孔隙，這就註定塗層結構的多孔性，孔隙度大，屏蔽 性差。同時，多孔塗層結構易引起橫向共聚破壞(分層)，富鋅底漆上若 再塗覆其它高固體組分面漆，便會使面漆生成氣泡的傾向增加。在施工是 也經常發生因球鋅沉澱而造成的堵槍、賭管故障，從而影響了塗裝重量和 施工效率。為了解決這些問題，德國Eckave-Werke,澳大利亞的Benda、比利時 鋅加、美國的Dacro等公司生產出了鱗片狀鋅粉，研發了多種鱗片狀富鋅 塗料，所採用的粘結劑包括環氧樹脂、氧化橡膠、矽酸乙酯等。用鱗片 狀鋅粉配製的防腐塗料，鋅成片狀多層排列，金屬粉用量小，塗層緻密， 耐腐蝕性較好，特別是達羅克塗層技術是將片狀鋅、鉻酐等配製成的塗料 塗覆在鋼材等基體表面，經30(TC左右固化後獲得約6 ~ 8 pm的有金屬光
澤的銀灰色鋅鉻塗層。由於鱗片狀鋅粉優良的屏蔽性能、平行搭接性能、 電接觸性能、易懸浮的特性，使這一系列的鱗片狀富鋅塗料的防腐性能以 及施工性能明顯優於傳統的J求鋅富鋅塗料。在國外，作為達克羅塗料最主要成分的鱗片狀鋅粉的製備方法主要是冷軋微小鋅片法("磨機的衝擊粉碎能力分析"，周家春等，礦山機械，27 (4) , 22-24, 1999年)。但由於技術保密，目前國內的絕大部分原料依 靠進口，且成本高，影響了該技術在國內的進一步推廣和應用。國內外的鋅粉生產技術主要有霧化法、蒸餾法和球磨法，霧化法是用 空氣、惰性氣體、水或油等高壓液體噴吹熔融金屬流，使之拌碎成微小液 滴並急冷形成固態金屬粒子或粉末。這種方法生長率高，成本低，但鋅粉 粒度較大，通常約為數10 pm，不適合生產超細鋅粉。蒸餾法是利用鋅的 低沸點、高蒸汽壓特性，在常壓下將鋅加熱到約1000。C而氣化，鋅蒸汽被 導入與空氣隔絕的密閉容器中快速冷卻，即可獲得高純度鋅粉。其粒度從 l 10|im，但鋅粉的形狀主要為球形。球磨法是應用較廣泛的方法，主要用 來生長微米級的球形鋅粉。蔡曉蘭等(參見"用高能球磨製備超細鱗片狀鋅 粉"，世界有色金屬，第4期，第48-49頁，2004年)公開了用高能球磨製 備超細鱗片狀鋅粉的方法，主要研究了原料、表面活性劑以及研磨溫度和 時間等對工藝的影響。通過使用高能研磨技術，可在極短的時間內(<30min)、在無液體介 質的條件下，迅速形成厚度小於1 jim,直徑20~500pm的片狀粉箔。公 開號為CN1369338A的發明專利申請中公開了 一種溼法研磨製備鱗片狀金 屬粉的方法，該方法包含分選工序，為此需要專用的分選設備，工藝複雜， 效率低，而且其製備的是單一的鱗片狀金屬粉。更重要的是，上述專利及文獻涉及的鱗片型鋅粉在球磨加工過程中，
由於加入了球磨助劑，主要為硬脂酸、硬脂酸鋅、十二十二烷基苯磺酸鈉 等球磨助劑，生產出的鱗片狀鋅粉的表面也牢固的附著一層該類球磨助劑， 即便下步工序中有鱗片狀粉末的包覆工藝，也無法除去該類球磨助劑。由 於該類球磨助劑會與矽酸鹽類球磨助劑反應，若將未除去球磨助劑的鱗片 狀鋅鋁粉用於水性富鋅塗料時，會導致水性富鋅塗料的失效。因此，國內為何國內外其它廠家只能生產出溶劑型如鱗片型環氧富鋅塗料，而無法研 制出水性鱗片型富鋅塗料的原因。另外，由於國內外技術生產的鱗片型鋅粉，均採用單一鋅粉原料，而 沒有同時採用球狀鋅粉與球狀鋁粉經高能球磨的機械合金化形成的鱗片型 鋅鋁合金粉。鱗片型鋅鋁合金粉同單一的鱗片型鋅粉相比較，若用於富鋅 塗料，由於鈍化作用，會極大的減緩鋅粉的消耗速率，提高整個富鋅塗料 的防腐性能與防腐壽命。發明內容因此本發明提供一種溼法高能球磨製備鱗片型鋅鋁粉的方法，其通過如下技術方案實現(1) 球磨。在球磨機內加入研磨球，然後加入球狀鋅粉、球狀鋁粉、 球磨油和球磨助劑，開機研磨，基於加入物質的總量，球狀鋅粉為 40.0% 55.0%重量，球狀鋁粉為3.0%~8.0%重量，球磨油為35.0%~40.0% 重量，球磨助劑為8.0%~15.0%重量；(2) —次抽濾。將所得料漿放入抽濾罐中，抽濾出料漿中的球磨油， 得到膏狀的鱗片狀鋅(鋁)粉。本發明還進一步包括如下工序
(3) 膏狀產品包裝。經(1) (2)工序後的膏狀鱗片狀鋅(鋁)粉 可經包裝後直接用於生產製備溶劑型的鋅鋁塗料。若用於以水為溶劑的水性鋅鋁塗料，除了進行上述(1) 、 (2)和/ 或(3)以外，還將經過以下幾道工序；(4) 清洗。經抽濾後的料漿置於清洗缸內，採用清洗劑清洗去除包 覆在鱗片型鋅(鋁)粉表面的球磨助劑；(5) 二次抽濾。抽濾掉帶有清洗劑與球磨助劑的球磨油；(6) 烘乾。徹底的除去剩餘的球磨油，採用在烘乾機中升溫乾燥的 方式進行；(7) 分散。將烘乾後的粉料在分散機中處理，以消除鱗片狀鋅(鋁) 粉之間的粘結與團塊狀現象；本發明還進一步包含如下工序(8) 乾粉狀產品包裝。將經分散後的鱗片型鋅(鋁)粉包裝後，可 用於配製水性無機富鋅塗料與達克羅溶液。在優選的實施方案中，^求狀鋅粉和球狀鋁粉的粒度為100目~ 325目， 優選120目~300目，更優選150 200目。球狀鋅4分的加入量基於加入物質 的總量，優選為42~50%重量，更優選45~48%重量；球狀鋁粉的加入量基 於加入物質的總量，優選為4.0%~7.0%重量，更優選5.0%~6.0%重量。球磨油的加入量基於加入物質的總量，優選為36.0%~38.0%重量。球 磨油為1000#油、200#汽油、煤油、高沸點芳香烴類等，優選200#汽油和 煤油。加入的研磨球優選為鋼球，研磨球直徑為5 mm~30 mm,優選8 mm ~20 mm;更優選10 mm ~15 mm。鋼球的大小及數量根據球磨機的型號按一定 比例加入，可同時加入不同直徑的研磨球。研磨^求與金屬鋅粉和金屬鋁粉
原料的投料比為100: 40 ~ 100: 15;優選為100:30-100:20。球磨轉數:30 ~ 50轉/分鐘；J求磨時間5~10小時，優選6 8小時。球磨助劑為油酸、十八烷酸甘油酯、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、 硬脂酸鈉、硬脂醯胺、甘油醇、十二烷基苯磺酸鈉、棕櫚油、三氧化二鋁 或聚乙二醇等，優選油酸、十八烷酸甘油酯、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸 鋁或硬脂酸鈉。這些球磨助劑可單獨使用，也可以混合使用，優選混合使 用，即採用複合助劑的形式使用，球磨助劑的加入量基於加入物質的總量， 優選為10.0%~ 12.0%重量。清洗劑為十二烷基二乙醇醯胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙 烯醚、烷基磺酸鈉，清洗劑可單獨使用、也可混合使用，加入量為粉料的 1~10%重量，優選為2~3%重量。優選在加入上述物料之前，首先對球磨機進行清洗，即加入研磨球和 球磨油後開機空轉，清洗乾淨機器後放空球磨油。採用上述工藝以後，球狀鋅粉、球狀鋁粉在球磨機中在球磨油和球磨 助劑的作用下，經研磨球的撞擊，變為鱗片狀金屬粉，而且本發明採用高 能球磨的溼法製備鱗片狀鋅鋁粉，由於機械合金化的作用，使得鱗片狀鋅 鋁粉的性能優於單獨研磨的鱗片狀鋅粉或者鱗片狀鋁粉，使得包含鱗片狀 鋅鋁粉的塗料的性能更為優異。同時加入清洗劑對鱗片狀鋅鋁粉表面進行 脫脂處理，使得本發明製備的鱗片狀鋅鋁粉能夠適用於水性塗料，實現了 環保的效果。根據本發明製備的鱗片狀鋅鋁塗料，其主要技術指標如下1) 附著力(畫線法)；0-1級；2) 耐熱性^400°(:;3) 導通性面電阻率<104,體電阻率〈10力'm;4) 抗鹽霧腐蝕壽命40lam 50pm塗層，〉4000h;
圖1為鱗片型鋅鋁粉的高能球磨工藝流程圖。 圖2製備鱗片型鋅鋁粉的高能球磨機圖。
具體實施方式
一、 選料選取粒度為100目~ 325目的球狀鋅粉，粒度為100目~ 325目的球狀 鋁粉。二、 研磨在^求磨機內加入直徑為5 mm~30 mm的鋼球150公斤和少量200#汽油 後開機空轉，清洗乾淨機器後放空200弁汽油。然後加入55公斤的球狀鋅粉、5公斤的球狀鋁粉、40公斤的200#汽 油和4公斤的硬脂酸鋅，球磨轉數30~50轉/分鐘，研磨8小時，控制球 磨機的溫度不超過60°C。三、 一次抽濾在球磨機的出料口配有鋼網，擋住鋼球，然後將所得的料漿放入到帶 有300目濾布的抽濾罐中，採用抽濾機進行抽濾，抽濾掉球磨油，得到形 成膏狀的鱗片狀鋅(鋁)粉。該產品可生產產製備溶劑型的富鋅塗料。生產可用於水性無機富鋅塗料的鱗片狀鋅(鋁)乾粉的
具體實施例方式
如下；四、 清洗在配備有攪拌器的特製清洗罐內進行。將膏狀的鱗片狀鋅(鋁)粉加 入清洗罐中，並加入一定量清洗劑十二烷基二乙醇醯胺與新球磨油進行脫 脂清洗處理，清洗應在攪拌下進行；五、 二次抽濾將清洗後的膏狀料漿放入帶有300目濾布的抽濾罐中，採用抽濾機進 行二次抽濾，抽濾掉帶有清洗劑與球磨助劑的球磨油；六、 烘乾採用在特製烘乾機中升溫並熱風乾燥的方式進行，烘乾機的溫度控制 在70 80。C，經風機提供的熱風不斷掠過鋅粉的表面，最終達到徹底乾燥；七、 分散將烘乾後的粉料放入特製的分散機，粉料通過無數鋼絲的抽打而分離， 可充分保證鱗片狀鋅(鋁)粉之間不會因為受力而導致重新"鍛接"以及粉 間的粘結與團塊狀現象。
權利要求
1、一種溼法高能球磨製備鱗片型鋅鋁粉的方法，其包括如下工序(1)球磨在球磨機內加入研磨球，然後加入球狀鋅粉、球狀鋁粉、球磨油和球磨助劑，開機研磨，基於加入物質的總量，球狀鋅粉為40.0％～55.0％重量，球狀鋁粉為3.0％～8.0％重量，球磨油為35.0％～40.0％重量，球磨助劑為8.0％～15.0％重量；(2)一次抽濾將所得料漿放入抽濾罐中，抽濾出料漿中的球磨油，得到膏狀的鱗片狀鋅(鋁)粉。
2、 根據權利要求l的方法，還進一步包括如下工序(3) 膏狀產品包裝經(l) (2)工序後的膏狀鱗片狀鋅(鋁)粉 經包裝後直接用於生產製備溶劑型的鋅鋁塗料。
3、 根據權利要求1或2的方法，還進一步包括如下工序(4) 清洗經抽濾後的膏狀粉料置於清洗罐內，加入球磨油和清洗 劑後，攪拌清洗以去除包覆在鱗片型鋅(鋁)粉表面的球磨助劑；(5 ) 二次抽濾抽濾掉帶有清洗劑與球磨助劑的球磨油；(6) 烘乾徹底的除去剩餘的球磨油，採用在烘乾機中加溫乾燥的 方式進4亍；(7) 分散將烘乾後的粉料在分散機中處理，以消除鱗片狀鋅鋁粉 之間的粘結與團塊狀現象。
4、 根據權利要求l-3任一項的方法，還進一步包括如下工序(8) 乾粉狀產品包裝將經分散後的鱗片型鋅鋁粉包裝後，用於配 制水性無機鋅鋁塗料或達克羅溶液。
5、 根據權利要求1 4任一項的方法，所述的球狀鋅粉和球狀鋁粉的粒度為 100目~ 325目，優選120目~300目，更優選150~200目。
6、 根據權利要求1 5任一項的方法，所述的球磨油選自1000#油、200#汽 油、煤油、高沸點芳香烴類等。
7、 根據權利要求1 6任一項的方法，所述的球磨助劑選自油酸、十八烷酸 甘油酯、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、硬脂酸鈉、硬脂醯胺、甘油醇、 十二烷基苯磺酸鈉、棕櫚油、三氧化二鋁或聚乙二醇。
8、 根據權利要求3 7任一項的方法，所述的清洗劑選自十二烷基二乙醇醯 胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚或烷基磺酸鈉。
9、 一種鱗片型鋅鋁粉，其根據權利要求l-8任一項的方法製備。
全文摘要
一種溼法高能球磨製備鱗片型鋅鋁粉的方法，其包括如下工序(1)球磨；(2)一次抽濾；和/或(3)膏狀產品包裝；(4)清洗；(5)二次抽濾；(6)烘乾；(7)分散；和/或(8)乾粉狀產品包裝。
文檔編號B22F9/04GK101396740SQ20081021199
公開日2009年4月1日 申請日期2008年12月11日 優先權日2008年12月11日
發明者於一川, 華 師, 軍 張, 李運德, 楊忠林, 楊振波, 郭萬生, 峰 陸, 陳立江, 馬振嶺, 黃玖梅 申請人:北京航材百慕新材料技術工程有限公司