高色濃度的彩色鋁顏料及其製備方法

2023-10-16 18:25:59

專利名稱：：高色濃度的彩色鋁顏料及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種高色濃度的彩色鋁顏料及其製備方法。
背景技術：
：片狀鋁粉或鋁顏漿是以金屬鋁製成的具有銀白金屬光澤的效果顏料，是目前用途最廣、品種最多的一類金屬顏料，可用於汽車、建築材料、房屋裝飾、塗料、印墨、儀器設備、家用電器等不同領域。鋁顏料遮蓋能力極好，對光不透明，能反射可見光、紅外線、紫外線的60%-90%，對太陽光照射具有散熱作用。最初利用它的金屬色澤作裝飾用，現在發展到使被飾物具有五彩繽紛的顏色，同時還呈現金屬亮點。因此市場上對彩色鋁顏料的需求量也越來越大。彩色鋁顏料是一種經過表面改性處理的片狀鋁顏料，既具有鋁粉顏料原有的金屬光澤，同時具有鮮豔的顏色。彩色鋁顏料以其色彩鮮豔、抗腐蝕性強、不易褪色、具有強的金屬光澤等特點，為拓寬金屬顏料的色彩範圍開闢了廣闊的途徑。彩色鋁顏料是最近新發展的品種，常用製備方法有二種一是在高溫流化床反應器中，使鋁片和羧酸鐵或羰基鐵反應著色，調整反應溫度和氧化層厚度等參數，以控制著色深淺，此過程製造費用大、產量低、工業化擴大生產不易且有一定危險；另一過程是溼法將顏料加到鋁片表面的物理過程，並使用一種丙稀酸交聯聚合物將顏料固結於鋁表面，使產品更加穩定，此過程得到的彩色鋁顏料色牢度不好，外加的顏料易脫落，不耐溫，使產品在最終應用中受到很多局限性。彩色鋁粉的市場需求越來越大，應市場要求製造彩色鋁粉的方法也越來越多樣化。專利CN1189177A介紹了一種全新的製造彩色鋁粉的方法，它採用了在ra值7-i2的條件下，在水與一種或多種水可混溶的溶劑形成的混合物中，使片狀鋁或鋁合金顏料氧化而得到彩色。利用該方法得到的彩色鋁顏料表面由於被氧化了亮度明顯下降，並且色濃度不夠理想、顏色暗淡。專利CN1673284A介紹了一種利用巳經在非水系統中處理的耐腐蝕層的金屬基質包括其表面已經用磷酸化合物和/或硼酸化合物處理過的薄片狀基質，並且所述金屬基質進一步通過如專利文獻JP-A-2003-41150中描述的溶膠-凝膠方法塗覆選自矽、鋁、鋯和鈦的一種或多種金屬的一個或多個水合金屬氧化物層。再在其上包含水合氧化錫的中間粘結劑層，最後在表面包覆水合氧化鐵層。利用該專利製得的彩色鋁粉只能得到微紅色鋁粉，而且金屬基材的處理方法還受專利文獻JP-A-2003-41150的限制。
發明內容本發明的所要解決的技術問題是提供一種高色濃度的彩色鋁顏料及其製備方法，利用該製備方法能在不降低原來鋁顏漿亮度的前提下製得色彩多樣化且色濃度高的彩色鋁顏料。本發明提供一種高色濃度的彩色鋁顏料，是以片狀金屬鋁片基材外沉積一層二氧化矽層後再在其表面沉積一層或多層金屬氧化物層而得到的，該彩色鋁顏料是以乾粉狀存在的。本發明取材大眾化，其採用的所述片狀金屬鋁片基材可以為市售的油性或水性鋁顏漿，包括浮型的或非浮型的。所述鋁顏漿可以包括玉米型的或銀圓型的。所述鋁顏漿其粒徑範圍為5-200um，厚度為O.l-5um。所述金屬氧化物層為以下幾種中的一種或多種三氧化二鋁層、二氧化鈦層、二氧化鋯層、三氧化二鐵層、四氧化三鐵層、氧化亞鐵層、鈦酸鐵層、氧化鉻層、氧化鎳層、二氧化錳層、氧化鈷層、三氧化二鈷層、鐵藍層。所述氧化矽的包覆率為1%-50%，金屬氧化物的包覆率為1%-200%。本發明提供一種上述高色濃度的彩色鋁顏料的製備方法，包括以下步驟a、將市售鋁顏漿在醇、醇醚或酮溶劑中攪拌分散；b、將溫度調到30-80°C，在分散好的鋁顏漿中分別加入正矽酸乙酯和水溶液，正矽酸乙酯和水的摩爾比為1:0.5至1:20，加入催化劑乙二胺溶液或氨水，反應完畢抽濾洗滌得到水性鋁顏漿；c、將b步驟得到的水性鋁顏漿在液相下在鋁粉表面再進行水合金屬氧化物的包^覆。還可以包括彩色鋁顏料表面再經過二氧化矽、三氧化二鋁或硼酸鈣的包覆。從而可以得到耐候級的彩色鋁粉，使產品能在汽車漆領域裡應用。本發明的有益效果是鋁是一種很活潑的金屬，當將很容易被氧化的鋁基材懸浮在水中直接進行金屬氧化物的包覆時，會造成鋁跟水或溶液裡的酸或鹼直接反應產生氫氣，從而使鋁表面的亮度受到損失，甚至使鋁基材溶解。因此本發明首要解決的問題就是如何提高鋁顏漿的耐酸鹼性，將市售的鋁顏漿先用醇、醚或酮洗去表層的有機溶劑後，在液相裡進行表面包矽處理，經過處理後的鋁粉耐酸鹼性可以達到PH值1-14;已處理好的鋁粉表面再進行水合金屬氧化物的包覆，通過控制體系的PH值、溫度，在其表面沉積包覆一層金屬氧化物或多層金屬氧化物，通過選用不同的金屬氧化物或包覆一層或多層，可以得到高色濃度的紅、橙、黃、綠、藍等色相的彩色鋁粉。因此本發明能在不降低原來鋁顏漿亮度的前提下製得色彩多樣化且色濃度高的彩色鋁顏料。該彩色鋁顏料為乾粉狀，從而解決了以往漿狀產品由於容易氧化、保質期短、易團聚等缺點。本發明高色濃度的彩色鋁顏料適用於汽車漆塗料、塑料、油墨、化妝品、印刷印染、裝飾材料等領域。下面結合具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。具體實施例方式發明實例一取油性60um浮型玉米型鋁顏漿lKG(固含量為0.7KG)，用正丁醇洗滌後用5L無水乙醇分散，控制溫度在30-7(TC之間，加入100g正矽酸乙酯和75ml水溶液，用乙二胺做催化劑，反應完畢陳化10小時後用乙醇抽濾洗滌。將抽乾的漿料用15L水分散好後，控制溫度在80°C、PH值4.0條件下緩慢加入50-80g/l的三氯化鐵溶液並用稀氫氧化鈉溶液維持PH值恆定。在反應過程中當反應釜內鋁粉顏色呈橙黃色時停止加料，然後將料液抽濾洗滌至濾液無氯離子，於105。C下烘乾，300-50(TC下煅燒30min得到第一層為Si02層包覆率為1.8%，第二層為Fe203層包覆率為52%的紅色彩色鋁粉。(注包覆率計算公式為某物質包覆率=成品中該物質質量/成品總質量*100%;下同)將得到的紅色鋁粉用PU樹脂在黑底卡紙上製成塗布卡(5%添加量，200um厚)用三角度測色儀測得數據如下測試角度a*b*C*h*25。19.223.125.634.548.045°31.132.342.453.352.775°48.845.865.479.955.0綜合38.738.352.865.254.1注LH4旨亮度；a襯旨紅綠坐標(水平軸)，+表示為紅相，-表示為綠相;b吋旨黃藍坐標(垂直軸)，+表示為黃相，-表示為藍相;O指色飽和度；t^指色調角。上表綜合數據a*、bHI體現了該色相在顏色坐標軸中處於第一象限，其中色調角為54.1，為紅色顏料。色飽和度為65.2,亮度為38.7，該紅色鋁顏料所使用的原始鋁顏漿亮度為39.5。國內外市場中紅色鋁顏料的色飽和度只有22.3(製成同樣配方的塗布卡測試)。發明實例二取水性60um的非浮型銀圓型鋁顏漿100g(固含量為70%)，用丁酮洗滌後用1L無水乙醇分散，加入100g正矽酸乙酯攪拌均勻後再加入40ml蒸餾水攪拌30min，控制溫度在5(TC，慢慢滴加稀氨水溶液，滴加完畢將料液陳化10小時後用無水乙醇抽濾洗滌乾淨。在2L燒杯中將上步抽乾的漿料用1L水分散好後，控制溫度在75t:，用稀鹽酸將PH值調到2.0-3.0之間，慢慢滴加61ml、lmo1/1的四氯化鈦溶液，並用稀氫氧化鈉維持體系PH值恆定。加料完畢用稀氫氧化鈉將PH值升到4.0，慢慢滴加50-80g/l的三氯化鐵溶液。當燒杯中料液呈金色時，停止加料，攪拌30min後將反應完畢的漿料抽濾洗滌至濾液無氯離子，將濾餅轉移到烘箱裡於105'C下乾燥，然後在50(TC下煅燒得到高色濃度的黃色彩色鋁粉。該金色鋁粉結構為第一層Si02層，包覆率為19%;第二層TiOz層，包覆率為3.3%;第三層Fe203層，包覆率為30%。將得到的上述黃色鋁粉用PU樹脂在黑底卡紙上製成塗布卡(5%添加量，200um厚)用三角度測色儀測得數據如下測試角度b*c*h*25025.77.731.032.076.145°44.89.446.247.278.575°75.113.470.772.079.3綜合60.211.559.060.179.08注1>指亮度；a吋旨紅綠坐標，+表示為紅相，-表示為綠相；b耐旨黃藍坐標+表示為黃相，-表示為藍相；O指色飽和度；h^旨色調角。上表綜合數據a*、bHt體現了該色相在顏料坐標軸中處於第一象限，其中色調角為79.0，為黃色顏料。色飽和度為60.1，亮度為60.2，該黃色鋁粉色飽和度遠遠超過了市面上的黃色鋁粉。發明實例三取油性60um浮型銀圓型鋁顏漿1KG(固含量為0.7KG)，用乙二醇-甲醚洗滌後用10L無水乙醇分散，控制溫度在30-70'C之間，加入300g正矽酸乙酯和1L水溶液，用乙二胺做催化劑，反應完畢陳化15小時後用乙醇抽濾洗滌。將抽乾的漿料用10L水分散好後，控制溫度在85°C，用稀氫氧化鈉將PH值調到6.0，慢慢滴加lmol/1CrCl3溶液2.6L，並用稀氫氧化鈉維持PH值恆定。加料完畢恆溫攪拌30min後抽濾洗滌至無氯離子，將濾餅於105。C下烘乾，30(TC煅燒30min得到高色濃度的綠色鋁粉。該綠色鋁顏料結構為第一層Si02包覆率7.2y。，第二層0203包覆率34.2%。將得到的綠色鋁粉用PU樹脂在黑底卡紙上製成塗布卡(5%添加量，200mn厚)用三角度測色儀測得數據如下tableseeoriginaldocumentpage9綜合49.0-11.418.822.0121.3注！^指亮度；a—旨紅綠坐標，+表示為紅相，-表示為綠相；b耐旨黃藍坐標+表示為黃相，-表示為藍相；O指色飽和度；h耐旨色調角。上表綜合數據3*、13*值體現了該色相在顏料坐標軸中處於第二象限，其中色調角為12L3，為綠色顏料。色飽和度為22.0，亮度為49.0,目前市場上還沒有不含有機顏料的綠色鋁粉。發明實例四取水性30um的非浮型銀圓型鋁顏漿100g(固含量為72g)，用正丁醇洗滌後用1L無水乙醇分散，加入150g正矽酸乙酯攪拌均勻後再加入100ml蒸餾水攪拌30min，控制溫度在50°C，慢慢滴加乙二胺水溶液，滴加完畢將料液陳化10小時後用無水乙醇抽濾洗滌乾淨。將上述的槳料用1000ml去離子水攪拌分散在1L燒杯中，水浴恆溫加熱到75。C用稀鹽酸將PH值調到2.0-3.0之間，慢慢滴加430ml、lmo1/1的四氯化鈦溶液，並用稀氫氧化鈉維持體系PH值恆定。加料完畢用稀氫氧化鈉將ra值升到4.0，慢慢滴加50-80g/l的三氯化鐵溶液，當反應漿料呈黃色時停止反應，恆溫攪拌30min。將反應完畢的槳料抽濾洗滌至濾液無氯離子，將濾餅轉移到烘箱裡於105。C下乾燥，然後在300-50(TC下煅燒得到高色濃度的橙色鋁粉。該橙色鋁顏料的結構為第一層Si02包覆率24%，第二層Ti02包覆率19%，第三層Fe203包覆率17%。將得到的橙色鋁粉用PU樹脂在黑底卡紙上製成塗布卡(5%添加量，200um厚)用三角度測色儀測得數據如下:tableseeoriginaldocumentpage11注L耐旨亮度;a吋旨紅綠坐標，+表示為紅相，-表示為綠相；b沐指黃藍坐標+表示為黃相，-表示為藍相；O指色飽和度；h對旨色調角。上表綜合數據a、bK值體現了該色相在顏料坐標軸中處於第一象限，其中色調角為66.2，為橙色顏料。色飽和度為64.9，亮度為43.8。目前市場上類似於該橙色鋁顏料的只有BASF公司生產的牌號為L2800的鋁顏料，其色飽和度為58.2，但其是以漿狀存在的。發明實例五取水性30nm的非浮型銀圓型鋁顏漿500g(固含量為360g),用乙二醇-丁醚洗滌後用2.5L無水乙醇分散，加入250g正矽酸乙酯攪拌均勻後再加入120ml蒸餾水攪拌30min，控制溫度在50°C，慢慢滴加乙二胺水溶液，滴加完畢將料液陳化15小時後用無水乙醇抽濾洗滌乾淨。將上述處理的漿料用5L去離子水攪拌分散，升溫到75°C，用稀鹽酸將PH值調到2.0-3.0之間，並流加入6g/1氯化鐵溶液5L和33g/l亞鐵氰化鉀溶液5L。並用稀鹽酸或稀氨水恆定PH值不變，加料完畢後恆溫攪拌30min後將料液真空抽濾洗滌後於105'C下烘乾，得到高色濃度的藍色鋁粉。該藍色鋁顏料結構為第一層Si02包覆率9.3y。，第二層鐵藍包覆率44%。將得到的藍色鋁粉用PU樹脂在黑底卡紙上製成塗布卡(5%添加量，200um厚)用三角度測色儀測得數據如下tableseeoriginaldocumentpage12注W指亮度；3*指紅綠坐標，+表示為紅相，-表示為綠相；b吋旨黃藍坐標+表示為黃相，-表示為藍相；O指色飽和度；h吋旨色調角。上表綜合數據3*、b^值體現了該色相在顏料坐標軸中處於第四象限，其中色調角為235.3，為藍色顏料。色飽和度為35.8，亮度為55.0，目前市場上還沒有不含有機顏料的藍色鋁粉。發明實例六取水性100um的非浮型銀圓型鋁顏漿100g(固含量為70g)，用正丁醇洗滌後用1L無水乙醇分散，加入150g正矽酸乙酯攪拌均勻後再加入100ml蒸餾水攪拌30min，控制溫度在50°C，慢慢滴加乙二胺水溶液，滴加完畢將料液陳化10小時後用無水乙醇抽濾洗滌乾淨。將上述處理好後的鋁粉用1L的蒸餾水攪拌分散在2L的燒杯中，升溫到75°C，用稀鹽酸或稀氫氧化鈉調PH值到5.5，緩慢滴加100g/l氯化鋁溶液220ml，tableseeoriginaldocumentpage13並用稀氫氧化鈉恆定PH值不變。加料完畢攪拌15min後用稀鹽酸調節PH值到3.0，緩慢滴加氯化鐵和四氯化鈦的混合液420ml，該混合液中氯化鐵濃度為50g/l、四氯化鈦濃度為100g/1。加料完畢後，用蒸餾水抽濾洗滌到濾液無氯離子為止，將濾餅在105'C下烘乾，30(TC煅燒30min，得到橙色鋁顏料。該橙色鋁顏料結構為第一層為Si02層，包覆率28.8%;第二層為A1203層，包覆率5.6%;第三層為鈦酸鐵層，包覆率為18.73%。將得到的橙色鋁粉用PU樹脂在黑底卡紙上製成塗布卡(5%添加量，200um厚)用三角度測色儀測得數據如下-測試角度注L耐旨亮度；a宋指紅綠坐標，+表示為紅相，-表示為綠相;b吋旨黃藍坐標+表示為黃相，-表示為藍相;O指色飽和度；h耐旨色調角。發明實例七取油性15um的非浮型銀圓型鋁顏漿100g(固含量為75g)，用乙二醇-丁醚洗滌後用1.5L無水乙醇分散，加入120g正矽酸乙酯攪拌均勻後再加入80ml蒸餾水攪拌60min，控制溫度在50°C，慢慢滴加乙二胺水溶液，滴加完畢將料液陳化15小時後用無水乙醇抽濾洗滌乾淨備用。將80克KMn04溶於1L水中，然後在該溶液中加入上述處理好的鋁粉，攪拌升溫到40。C，緩慢加入20ml氨水，再用稀鹽酸將PH值調整到10。保溫反應2小時後，過濾洗滌，然後在105r烘乾，30(TC煅燒30min得到暗黃色鋁粉。該鋁粉結構為第一層Si02層，包覆率為22.5%,第二層Mn02層，包覆率為28.6%。將得到的暗黃色鋁粉用PU樹脂在黑底卡紙上製成塗布卡(5%添加量，200um厚)用三角度測色儀測得數據如下測試角度tableseeoriginaldocumentpage14注L^指亮度；a吋旨紅綠坐標，+表示為紅相，-表示為綠相;b襯旨黃藍坐標+表示為黃相，-表示為藍相;O指色飽和度；h襯旨色調角。發明實例八取發明實例一樣品100g用1L蒸餾水分散，升溫到50-8(TC，用稀氫氧化鈉調PH值到8.5-10.0，緩慢加入150ml50g/l的矽酸鈉溶液，加料過程中用稀鹽酸恆定PH值不變。加料完畢將料液轉移到布氏漏鬥裡，用蒸餾水洗滌至無氯離子為止。將濾餅轉移到烘箱裡，於105'C下乾燥，然後50(TC煅燒30min就可以得到表面包覆Si02層的耐候級紅色鋁顏料，Si02包覆率為3.5%。發明實例九取發明實例一樣品50g，用500ml蒸餾水分散在1L燒杯中，升溫到75。C，用稀鹽酸調節PH值到5.5-6.5，緩慢加入30g/l的氯化鋁溶液200ml，並用稀氫氧化鈉恆定PH值不變，加料完畢抽濾洗滌至無氯離子，於105'C下烘乾後在300-50(TC下煅燒30min就可以得到表面包覆A1203的耐候級紅色鋁顏料，A1203的包覆率為4.4%。發明實例十取發明實例一樣品50g，用500ml蒸餾水分散在1L燒杯中，升溫到85。C後一次性加入硼砂3.85g，攪拌30min後，調節PH值到7.0。緩慢往鍋裡加入20g/l氯化鈣溶液56ml，加料完畢後攪拌30min抽濾洗滌至無氯離子，105X:烘乾，300下煅燒30min就可以得到表面包覆硼酸鈣的耐候級紅色鋁顏料，硼酸鈣的包覆率為3.8%。權利要求1、一種高色濃度的彩色鋁顏料，其特徵是以片狀金屬鋁片基材外沉積一層二氧化矽層後再在其表面沉積一層或多層金屬氧化物層而得到的，該彩色鋁顏料是以乾粉狀存在的。2、根據權利要求1所述的高色濃度的彩色鋁顏料，其特徵是所述片狀金屬鋁片基材為市售的油性或水性鋁顏漿，包括浮型的或非浮型的。3、根據權利要求2所述的高色濃度的彩色鋁顏料，其特徵是所述鋁顏漿包括玉米型的或銀圓型的。4、根據權利要求3所述的高色濃度的彩色鋁顏料，其特徵是所述鋁顏漿其粒徑範圍為5-200um，厚度為0.1-5um。5、根據權利要求1或2或3或4所述的高色濃度的彩色鋁顏料，其特徵是所述金屬氧化物層為以下幾種中的一種或多種三氧化二鋁層、二氧化鈦層、二氧化鋯層、三氧化二鐵層、四氧化三鐵層、氧化亞鐵層、鈦酸鐵層、氧化鉻層、氧化鎳層、二氧化錳層、氧化鈷層、三氧化二鈷層、鐵藍層。6、根據權利要求1或2或3或4所述的高色濃度的彩色鋁顏料，其特徵是所述氧化矽的包覆率為1%_50%，金屬氧化物的包覆率為1%-200%。7、根據權利要求5所述的高色濃度的彩色鋁顏料，其特徵是所述氧化矽的包覆率為1%-50%，金屬氧化物的包覆率為1%_200%。8、權利要求1至7任一項所述的高色濃度的彩色鋁顏料的製備方法，其特徵是包括以下步驟a、將市售鋁顏漿在醇、醇醚或酮溶劑中攪拌分散；b、將溫度調到30-80°C，在分散好的鋁顏漿中分別加入正矽酸乙酯和水溶液，正矽酸乙酯和水的摩爾比為1:0.5至l:20，加入催化劑乙二胺溶液或氨水，反應完畢抽濾洗滌得到水性鋁顏漿；C、將b步驟得到的水性鋁顏漿在液相下在鋁粉表面再進行水合金屬氧化物的包覆。9、根據權利要求8所述的高色濃度的彩色鋁顏料的製備方法，其特徵是還包括彩色鋁顏料表面再經過二氧化矽、三氧化二鋁或硼酸鈣的包覆。全文摘要本發明涉及一種高色濃度的彩色鋁顏料及其製備方法，該彩色鋁顏料以片狀金屬鋁片基材外沉積一層二氧化矽層後再在其表面沉積一層或多層金屬氧化物層而得到的，該彩色鋁顏料是以乾粉狀存在的。其製備方法包括以下步驟a.將市售鋁顏漿在醇、醇醚或酮溶劑中攪拌分散；b.將溫度調到30-80℃，在分散好的鋁顏漿中分別加入正矽酸乙酯和水溶液，正矽酸乙酯和水的摩爾比為1∶0.5至1∶20，加入催化劑乙二胺溶液或氨水，反應完畢抽濾洗滌得到水性鋁顏漿；c.將b步驟得到的水性鋁顏漿在液相下在鋁粉表面再進行水合金屬氧化物的包覆。本發明能在不降低原來鋁顏漿亮度的前提下製得色彩多樣化且色濃度高的彩色鋁顏料。文檔編號C09C1/62GK101445675SQ20081016311公開日2009年6月3日申請日期2008年12月12日優先權日2008年12月12日發明者張海濱,李善雲,潘二軍,趙會哲申請人:溫州亦柏化工有限公司