水性彩色铝颜料的制备及其在聚丙烯酸涂料中的应用研究

发布时间：2020-07-05 18:24

【摘要】：铝颜料作为金属颜料的一种因其金属闪光特性、随角异色特性、价格低廉以及其他优异的性能而被广泛应用于塑料免喷涂行业、工业涂料、汽车涂料、防腐涂料以及油墨印刷等行业。彩色铝颜料因其优异的铝颜料性能和特性以及鲜艳的色彩而更受人们的青睐。随着社会的发展,单一银白色的铝颜料产品已经满足不了人们审美需求,彩色铝颜料的工业化生产及应用必定是一种趋势。此外,由于目前市场上彩色铝颜料产品极少,物以稀为贵,因此其市场价格相比于普通银白或者银灰铝颜料产品差异很大,未来彩色铝颜料的市场潜值将越来越大。虽然铝颜料在油性涂料中的应用效果较为理想,但是在水性涂料中铝颜料容易发生腐蚀反应释放氢气并且产生不安全因素,因此只有对片状铝颜料粒子进行表面改性,才能制备出水性涂料用的铝颜料。本文采用化学接枝法和原位共聚法制备了两种水性彩色铝颜料,并且成功的将这两种水性彩色铝颜料应用到水性聚丙烯酸涂料中,内容主要分以下几个方面:(1)采用溶胶-凝胶法,利用正硅酸乙酯(TEOS)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)协同水解,在铝颜料片层表面包覆上一层致密的带有-NH2功能基团的Si02有机-无机杂化膜,然后利用5-磺基水杨酸和三价铁离子在pH为4-9的环境下形成两个配体得到红色染料的原理,合成了一种红色的5-磺基水杨酸络合铁染料,最后采用化学接枝法将这种红色的络合铁染料接枝在氨基化的铝颜料表面,得到了一种红色的水性彩色铝颜料。利用FTIR、SEM、XPS、TGA以及粒径分析仪等手段表征了改性铝粉和着色铝粉,证实了彩色铝颜料的接枝成功。使用收集氢气的方法分析对比了包覆改性前后以及着色前后铝颜料样品的耐腐蚀性能。(2)采用溶胶-凝胶法,利用正硅酸乙酯(TEOS)和甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)协同水解在铝颜料片层表面形成一层带有丙烯双键的Si02有机-无机杂化膜。然后利用分散橙1 1染料和丙烯酰氯发生酰胺反应合成一种可以加聚的橙色小分子染料单体(AM),最后让小分子染料单体和丙烯酸单体以及铝颜料表面的丙烯双键一起在引发剂的作用下发生原位共聚反应,在铝颜料表面接枝上一条同时具有亲水性基团和染料的聚合物链,在制备得到彩色铝颜料的同时也得到一种水性体系的铝颜料产品,响应了政策要求的同时也为水性市场添加了一款水性彩色铝颜料产品。利用FTIR、SEM、XPS、TGA等表征手段对比了改性前后和着色前后铝颜料表面化学官能团改变、化学元素种类改变和含量变化以及化学结构变化,证实了原位共聚的成功。(3)将两种水性彩色铝颜料产品分别应用于水性聚丙烯酸涂料中,实验中使用四面湿膜制备器,在标准板上以固定厚度制备出金属效果的涂料涂膜。然后以各种铝颜料产品的添加量为自变量,考察了0%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%、1.6%几个含量梯度下铝颜料产品添加到水性聚丙烯酸涂料后涂膜的光泽度、铅笔硬度等级以及附着力等级等性能。从各个性能曲线图中我们发现,铝颜料产品的添加量过高或者过低对涂膜的性能都有一定影响,研究发现当铝颜料产品的添加量达到1.2%时,涂膜的各种性能达到最佳组合,我们选用1.2%的添加量作为铝颜料产品应用水性聚丙烯酸涂料的临界值。此外,彩色铝颜料除了对涂膜光泽度有所降低外,涂膜其它性能,例如铅笔硬度、附着力等,均有改善提高的趋势,这可能是双层结构彩色铝颜料产品表面的有机结构和亲水基团与涂料基体的相容性提高所致。
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ630.4
【图文】：

Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４邋Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃｏｌｏｒｅｄ邋ａｌｕｍｉｎｕｍ邋ｐｉｇｍｅｎｔｓ邋ｏｆ邋Ｔｏｙｏ邋Ａｌｕｍｉｎｕｍ逡逑德国舒伦克公司在总结前人研宄成果的基础上，从铝颜料基片出发，选用超逡逑薄镜面铝颜料原料作为铝颜料基材图１－５，然后采用溶胶－凝胶法包覆改性铝颜料逡逑基材，在超薄镜面铝颜料基片表面包覆上一层ＳｉＯ：膜，为后续沉积反应提供附逡逑着点，最后采用沉积法在硅包改性的超薄镜面铝颜料基材表面沉积上一层氧化铁逡逑层，得到了一种金色的彩色铝颜料产品，调节氧化铁沉积的厚度，可以得到很多逡逑款颜色不同的彩色铝颜料产品，如图１－６所示。这种工艺制备的彩色铝颜料可操逡逑作性强、使用安全、稳定性好、不含溶剂，能同时适用于油、水体系中，在工业逡逑涂料、丝网印刷、塑胶、色母粒以及

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本文编号：2742972