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探索 | 基于水性铝银浆制备与分散技术应用研究分析

作者：147小编
发布时间：2024-06-16
点击：12

作者：张宇君（字：洲瑜）

行业背景：

随着全球智能化工业的发展，我们人类生活也发生了翻天覆地变化。人类对生活中各种产品装饰性也发生了变化，对产品外装饰要求越来越高，而铝银浆就是我们生活装饰品的一部分。但是人类环境受到了工业发展污染。人们对环境保护一直很重视，全球推出各种环境保护法规，我们工业发展企业也在不断努力执行。之所以为工业发展的装饰性材料生产企业也不断改变与创新。推出了环境友好型水性铝银浆装饰新材料。如：德国爱卡、日本太阳、中国旭阳、中国银箭、印度亚洲集团等企业都推出了环境友好型的水性铝银浆装饰新材料）。铝银浆广泛应用于汽车漆、摩托车漆、自行车漆、塑胶漆、建筑涂料、油墨、手机外壳及按键、机电外壳、电外壳、金属漆、服装、生活工艺品、等诸多领域，但不溶于水性涂料，银浆属于溶剂型。需铝银浆主要用于汽车涂料、弱电塑料涂料、金属工业涂料、船舶涂料、耐热涂料、屋顶用涂料等。近两三年，中国的铝银浆产品也开始向运用微细球形铝粉为原料方向发展及新型纳米工艺合成技术，我们在铝银浆技术上已经取得了世界性的重大突破，但其产品的性能指标、涂装效果等各方面还无法达到国外同类产品水平。还待行业们的专家不断努力创新提高。

铝银浆的相关介绍与分类：

铝银浆是一种颜料，它是经过特殊加工工艺和表面处理，使得铝片表面光洁平整边缘整齐，形状规则，粒径分布集中，与涂料体系匹配性优良。铝银浆可分为浮型和非浮型两大类。在研磨过程中，一种脂肪酸被另一种替代，使得铝银浆具有完全不同的特性和外观，铝片形状有雪花状、鱼鳞状和银元状。铝银浆可分为浮型及非浮型两大类：

1、浮型银浆因其低表面张力而漂浮于涂膜表面，具有极高的反光性及镀铬效果，但铝片易从漆膜表面脱落，造成重涂困难，应用于防腐、屋面、槽罐等场合；

2、非浮型银浆能被涂料完全润湿，均匀地分布在整个漆膜中，并具有下沉的趋势，涂膜坚实稳定，还可重涂罩光，大量应用于交通工具、家具、电子产品、卷材等各种场合。

如果将片状铝粉表面包覆改性后再与溶剂混合，或直接用湿法制作，即为铝银浆。铝银浆的用途和特性与铝银粉大致相仿，但使用起来昜简便，用量昜大。根据溶剂的不同，铝银浆可分为油剂型铝银浆和水性铝银浆。油剂型铝银浆是非水溶性分散型的，适合油性涂料。而水性铝银浆是水分散型的，适合水性涂料，其性能同油剂铝银浆基本相同

铝银浆通常也可分为仿电镀、闪银、细白银。细白银平均颗粒直径最小，亮度最低；闪银平均颗粒直径最大，亮度最高；仿电镀银平均颗粒直径在细白银和闪银中间，亮度也介于细白银和闪银中间。

浮型及非浮型铝银浆的特点：

浮银

1、银粉粒径越小金属感越强，遮盖力也越强；添加量太大易产生吐粉和堵塞枪头的现象；添加量不够时容易出现黑点、发花或细小的条纹。（如太阳化学R18、R01等）特效新型银粉分散剂是用纳米气相二氧化硅作载体的高效分散型（水性）铝银浆，不同于普通的银粉分散，不管银粉添加多少均可均匀分散无黑点，因而可以通过调节底色及减少银粉用量来调制灰黑、蓝相及不同色相的银粉效果，添加量极小，对流平有良好的促进作用。外加到片料里一起磨，不能直接外加，直接外加会产生颗料及白点等,R01效果最好，直接干混无颗粒。

2、浮型铝粉的片状结构在研磨挤出过程中会被破坏（变形或粉碎），结果使颜色发灰，所以一般使用干混方法。

非浮银

1、非浮银均匀地、平行地分布在整个涂膜在中，因而被树脂包裹，所以具有良好的抗氧化性及耐磨性，较好的耐候耐酸碱性,无手印,表面亮泽，且颜色可从底粉来调节,但添加量较浮银大,金属效果无浮银强，较白。

2、PCRDIS型铝粉特别适用于户外产品,因为有无机包覆层,具有很好的耐水,耐候,耐化学性；虽然用硅等材料包膜,但在自然曝晒的环境中，铝粉在光照和湿度等条件下,很快会发生氧化等化学物理变化,从而使金属感减弱,涂膜发灰发暗,出现灰斑等。为解决此类问题及被擦伤等问题，建议用透明粉罩光。

3、盖底添加量以透明底粉测试，闪银的添加量最多可以达到10%左右;混合与喷涂工艺直接影响喷涂与遮盖效果，请注意混合均匀及喷涂的一致性,粒径越粗闪烁效果越好。

4、由于银粉颗粒在形状、密度和带电荷量方面与粉料存在差异，会造成分离现象而影响上粉。采用邦定技术将粉末与银粉进行粘接，上粉及效果大大提高。

5、铝粉能耐高温600度不变色。

铝银浆的制备工艺方法：

铝银浆制备技术点分析

由于“铝银粉”及“片状锌粉”的生产技术及工艺参数涉及冶金、机械、流体力学、环保、印刷等众多学科密集的技术知识，属于边缘交叉学科范畴，据专家了解，到目前为止，国内科技界还没有对这一产品的生产技术和工艺作过系统和专业方面的研究，而在国际上，较先进的生产技术也只有德国、英国少数几个国家的企业所拥有，并对这一技术绝对保密，如我国的（苏州钻石金粉厂）曾通过上海科技情报所，检索国际上是否有此类产品的专利或相关技术公布，希望能了解该行业技术的发展，可有所借鉴，但检索结果表明，国际上此类技术从来没有公开过，全部采用商业秘密的形式严加封锁。因此要想获得“铝银粉”及“片状锌粉”的生产技术绝非易事，尤其是高档铝银粉的生产技术，需收集现有的生产技术并查阅到核心技术资料，通过一定时间的开发和试制，同时掌握金属制粉原理，表面处理技术，设备系统的设计和保障能力，以及靠经验积累的生产工艺才能生产出高档铝银粉。

在借鉴国外先进技术的基础上，经过数年的努力与苏州曼特博合金材料有限公司、苏州大学材料工程系的专家们一道联合攻关，最终成功地解决了金属微粒抗氧化、微粉粒度分布控制、粉末表面处理、粉末微观形状控制和转变等关键性技术难题，并研制出了相应的专用设备，形成了从配方、工艺参数到专有设备完整的高品质仿银“铝银粉”及“片状锌粉”专有制造技术知识产权，制造技术经同行专家鉴定达到国内领先、国际先进水平。技术创新点体现如下：　

1、先进的粉末微观形状及粒度分布控制技术　经过研究反光、折光率和光泽之间的内在联系，本技术可有效地将粉碎后的粉末颗粒微观形状转变为片状，产品片状颗粒平均粒径及粒度分布可依用户要求调节，可达3～4μm(微米)，径厚比大，先进的气动分级技术可确保颗粒分布均匀性，从而确保了好的光泽性及极强的遮盖力（可达：31000cm2/g）。目前，国内铝银粉产品微观形状不规则，加上粒度粗、易氧化，因而其感光性差，遮盖力小（仅为：8000～9000cm2/g）。　

2、先进的抗氧化处理、表面化学处理及独特的微粉抛光技术　

仿银铝银粉越细，表面越易氧化而变暗，甚至发黑，从而失去其金属光泽，影响其使用。本工艺采用独特的“双重抗氧化”处理措施，有效地解决了仿银铝银粉加工过程中表面易氧化难题，再配以独特研制的微粉抛光技术，可获得抗氧化性强、色泽(金属感)持久、鲜艳可调的片状粉末。目前国内制造技术在铝银粉表面抗氧化处理、抛光等方面比较原始落后，造成产品易氧化发黑，光泽差。

铝银粉（浆）制备方法

熔融挤出法：

该方法是将金属颜料与粉末涂料的其余成分（树脂等）通过螺杆挤出机加热挤出。尽管金属颜料与粉末涂料能够充分混合，但金属颜料在高粘度的熔融体中取向不足。另外，在下一道粉碎工序中，颜料的片状结构不可避免的会被破坏。用该法生产的金属粉施工时金属效果带灰色。因此，此方法仅被用于锤纹粉的制作。

干混法：

该法是将金属颜料干粉加入已粉碎的粉末涂料中采用机械式混合器混合。干混法的优点是金属颜料和粉末涂料混合时不甚激烈，从而防止片状金属颜料的变形，金属效果因而也不会受到影响。另外，疏松的颜料/树脂混合体也非常有利于金属颜料的取向，提高闪光效果。该法的缺点是在采用自动喷涂设备处理回收粉末时，由于金属颜料与树脂粉末颗粒的形状、密度和所带电荷有很大差异，从而产生分离现象。

粘结固定法：该法将金属颜料与粉末涂料一边干混，一边同时加热，使得温度刚刚超过树脂的软化点，此时就能将金属颜料固定粘结在带黏性的树脂粉末的表面，从而防止粉末在施工中和施工后回收时金属颜料与树脂粉末的分离现象。就是现在流行的邦定法。

环保水性铝银浆制备方法，包括以下步骤：（1）按质量份数的配方配制铝粉100份，D80溶剂油200份，脂肪酸1-5份；（2）将第一步中配制好成品送入球磨机进行5-40小时（视情况而定）的混合研磨得到混合浆液；（3）将研磨充分的混合浆液送入筛孔为250-600目的振动筛进行过滤，过滤后的浆液进入压滤机压榨为铝浆滤饼；（4）将铝银浆滤饼送入搅拌机内并搅拌均匀，可以得到铝银浆。用此方法制备的铝银浆安全符合REACH法规和欧盟PAHs环保指令的要求，存储时的稳定性好，一般能储存达到三年以上，厚度可以控制到小于0.2微米，相比传统的产品遮盖力更好。

铝银浆的分散技术分析

一、水性铝银浆的生产方法有四种。①直接研磨：添加分散剂和抗氧剂在铝粉原料中，然后用水溶性溶剂直接在球磨机里面进行研磨。优点、成本低。缺点：生产过程有危险，效果一般，例如：耐腐蚀性差，不稳定等。②通过油性银浆进行置换，又叫油改水。用高沸点的水溶性溶剂（如：乙二醇丁醚）通过蒸馏的方法将溶剂油置换出来，同时加一些分散剂和抗氧剂。优点：可以获得较好的铝银浆外观金属效果。缺点：耐腐蚀性比较差，不稳定，通用性差。前两种只是通过简单的物理反应，依靠一些高分子材料在银浆表面进行物理的吸附，阻止一些水和杂质的侵蚀，属于低端的初级产品。③相比于前两种，现在国际上比较认可的，效果比较好的通用方法是通过表面二氧化硅的包覆处理及添加一种特殊带有亲荷因子的炔醇类助剂（如：BYK/美国气体、日本信越化学、中国重庆艾克米科技Sorfadol-307铝银浆特殊因子分散剂）等都有这类助剂。这种技术（又叫纳米二氧化硅表面沉积包覆法），使铝粉表面总体包覆一层厚度在50-100纳米的致密保护膜，它是通过化学反应的方式将纳米二氧化硅颗粒沉积膜吸附在铝粉表面来阻止水，酸根离子，碱性离子，氧化剂等腐蚀物的侵蚀。

4预分散线型反应合成技术

这是一种新型纳米合成技术，在国外一些大型树脂生产企业及一些颜料色浆生产企业才用这种（预分散线型合成反应）技术，这种技术适合量大、稳定。工艺比较简单快捷。但专业技术要求比较高。工艺如下：首先将铝银粉与表面处理剂及特殊助剂（如Sorfadol-307铝银浆特殊因子分散剂）、载体预分散，然后用高压泵打入在一定恒温线型反应器中，通过1-5分钟的高压离合反应形成像涂料一样的流体浆料。最后流入下一步工序（如用离心机过滤成饼或者过滤包装）。优点：获得更好的效果，较高的耐酸碱性，稳点性。

缺点：成本高。要进行除油，以及二氧化硅沉积包覆的化学反应操作。而且还要用到反应釜之类的化工设备。纳米二氧化硅颗粒直径大约在10-30个纳米，反应控制的越好，纳米颗粒越细小、均匀，做出来的保护膜越致密，效果也越好。

备注：以上四种分散技术都可以应用Sorfadol-307铝银浆特殊因子分散剂来完成银浆的表面分散处理技术。

二、如何来检验水性铝银浆的区别？即如何鉴别水性铝银浆的优劣，如：耐腐蚀等，防止不良商家以次充好。这就需要进行耐碱性测试。原因：对于水性涂料、水性漆这一类，它们的体系都偏弱碱性，因为正常高分子的树脂都是亲油性的，那么做成水性就是树脂油改水的过程，它要获得亲水性就必须要在高分子材料上面嫁接亲水性的羟基，氨基或者羧基等亲水性基团。这一类改性基团就是带碱性的，因此生产出来的树脂一般都是带弱碱性的，所以我们须要进行耐碱性测试。

基于《一种烤漆用水性铝银浆及其制备方法》案例分享

本技术的目的是提供一种涂层粘附性能好、相容性高的烤漆用水性铝银浆。

本技术是通过以下技术方案实现的:

一种烤漆用水性铝银浆，其由下述重量份的原料制成:

原材料名称

分量

原材料名称

分量

微米级片状铝粉

40-60

酒石酸

0.1-0.2

单宁酸

0.02-0.04

立德粉

1_2

正硅酸乙酯

10-12

二甲苯磺酸钠

0.1-0.2

十二烷基苯磺酸钠

0.1-0.2

石棉粉

0.5_1

硅烷偶联剂A-151

0.2-0.4

异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯

0.01-0.02

三乙醇胺硼酸酯

0.01-0.02

聚二甲基二烯丙基氯化铵

4-6

羧甲基纤维素

6-8

助剂

8-10

铝银浆特殊因子润湿分散剂

10-20

中和剂

10-15

助剂由下列重量份的原料制成:

明胶1-2，钠基蒙脱土 1-2，司盘80 0.2-0.4，柠檬酸0.4-0.6，椰油酰基谷氨酸钠0.05-0.1，葡萄糖酸钠 0.2-0.4，Sorfadol-307铝银浆特殊因子润湿分散剂：10-20水 10-20 ；

助剂的制备方法:

将明胶、柠檬酸和葡萄糖酸钠加入水中，60-80°C、800-1000r/min搅拌至完全溶解，加如司盘80、Sorfadol-307、椰油酰基谷氨酸钠和钠基蒙脱土，40-60°C、1200-1500r/min搅拌15_30min，过滤后将滤饼真空干燥，研磨至1000-1500目，即得。

一种烤漆用水性铝银浆的制备方法，包括以下步骤:

（1）配制中和剂（双胺二甲基一醇DN-MOL-106）、蒸馏水和乙醇的混合溶剂作为A组分，用乙醇稀释正硅酸乙酯作为B组分；将微米级片状铝粉加入适量无水乙醇中，加入硅烷偶联剂A-151，氮气保护下搅拌0.5-lh后，以1-2滴/s的滴加速度同时分别滴加A组分和B组分，边滴加边搅拌，滴加完毕后40-45°C反应6-8h，抽滤后用无水乙醇洗涤，真空干燥，所述的A组分中氨水、蒸馏水和乙醇的重量比=1: 2: 5，所述的氨水浓度为25%，所述的B组分中乙醇和正硅酸乙酯的重量比=1:2；

（2）在反应容器中加入适量0.5-1%碳酸钠溶液，加入聚二甲基二烯丙基氯化铵500-600r/min搅拌5_15min，再加入(1)中处理后的银粉，同样转速下搅拌5_10min，过滤并将滤饼在适量3--5%碳酸钠溶液及Sorfadol-307中超声波分散，加入羧甲基纤维素，500-600r/min搅拌5-10min，再加入石棉粉、立德粉和二甲苯磺酸钠同样转速下搅拌10_20min，过滤，得混合粉体；

（3）在容器中加入混合粉体以及其余原料，于室温条件下400-600r/min搅拌15-30min后真空干燥，即得。

本技术的优点是:

1.通过配方和工艺的改进，使铝银浆具有良好的耐高温、阻燃性能和良好的耐候性，涂膜光亮丰满，适用于烤漆涂料；

2.通过表面修饰，在铝粉表面双层包覆二氧化硅和羧甲基纤维素，使铝粉在水性涂料体系中具有高分散性，且涂层粘附性好，涂装效果好。

具体实施方式

,本技术非限定实施例如下:

实施例1

一种烤漆用水性铝银浆，由下列重量(kg)的组分原料制备而成:

微米级片状铝粉50，酒石酸0.15，单宁酸0.03，立德粉1.5，正硅酸乙酯11，二甲苯磺酸钠0.15，十二烷基苯磺酸钠0.15，石棉粉0.8，硅烷偶联剂々-151 0.3，异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯0.015，三乙醇胺硼酸酯0.015，聚二甲基二烯丙基氯化铵5，羧甲基纤维素7，助剂9 ；其中，助剂由下列重量(kg)的原料制成:

明胶1.5，钠基蒙脱土 1.5，司盘80 0.3，柠檬酸0.5，椰油酰基谷氨酸钠0.08，葡萄糖酸钠 0.3，Sorfadol-307铝银浆特殊因子润湿分散剂10，水 30 ；

助剂的制备方法:

将明胶、柠檬酸和葡萄糖酸钠加入水中，80°C、800r/min搅拌至完全溶解，加入司盘80、Sorfadol-307铝银浆特殊因子润湿分散剂、椰油酰基谷氨酸钠和钠基蒙脱土，6(TC、1500r/min搅拌15min，过滤后将滤饼真空干燥，研磨至1000目，即得。

烤漆用水性铝银浆的制备方法包括以下步骤:

(1)配制中和剂（双胺二甲基一醇DN-MOL-106）、蒸馏水和乙醇的混合溶剂作为A组分，用乙醇稀释正硅酸乙酯作为B组分；将微米级片状铝粉加入适量无水乙醇中，加入硅烷偶联剂A-151，氮气保护下搅拌0.5h后，以I滴/s的滴加速度同时分别滴加A组分和B组分，边滴加边搅拌，滴加完毕后40°C反应8h，抽滤后用无水乙醇洗涤，真空干燥，所述的A组分中氨水、蒸馏水和乙醇的重量比=1:2:5，所述的氨水浓度为25%，所述的B组分中乙醇和正硅酸乙酯的重量比=1:2 ；

(2)在反应容器中加入适量1%碳酸钠溶液，加入聚二甲基二烯丙基氯化铵600r/min搅拌5min，再加入(I)中处理后的铝粉，同样转速下搅拌lOmin，过滤并将滤饼在适量1%碳酸钠溶液及3%Sorfadol-307铝银浆特殊因子润湿分散剂中超声波分散，加入羧甲基纤维素，600r/min搅拌5min，再加入石棉粉、立德粉和二甲苯磺酸钠同样转速下搅拌1min,过滤,得混合粉体；

(3)在容器中加入混合粉体以及其余原料,于室温条件下400r/min搅拌30min后真空干燥，即得。

经检验，本实施例的铝银浆具有高白亮度、高遮盖力，与水性涂料体系相容性好、涂层粘附性好，涂膜表面平整。

铝银浆涂料的调配方法与注意事项

铝银浆作为一种金属颜料，可以让涂料产生不同于其他普通颜料的特殊效果，其在使用过程中对于涂料的配方、涂料生产方式、施工方式上有着有别于其他普通颜料的特点,对铝银浆的一些使用技巧做简单阐述。1．颜料的定向当片状颜料与涂膜表面呈平行定向时，达到最佳效果一平行定向差会导致混浊或漫反射现象，、片状颜料的定向与配方及施工条件有关。溶剂的挥发造成湿涂膜的收缩，最终将铝颜料压成水平定向位置：涂料中溶剂含量越高，这种作用越强?这就解释了片状颜料定向的现象。因此，低固体份的涂料的光性质要比高固体份涂料的更好溶剂的挥发会造成湿膜内部强烈的涡流，但若溶剂挥发太慢，就会形成所谓的具纳尔德旋涡，阻碍铝颜料的平行定向(产生混浊现象)可使用树脂促使溶剂快速挥发(如酯丁纤维素CAB)，也有采用一些助剂。它们能固定片状颜料：有文献报导，蜡分散体能具有间隔作用，表面活性剂也有类似的功能。应先验其功能：2．颜料的分散为了要达到满意的特殊效果，金属颜料必须要在涂料体系中完全分散，涂料应呈均匀状态，不出现细粒．铝鳞片易弯曲和破碎，在涂料生产过程中如若经过高速搅拌或其他连续剧烈的加工．其几何结构很容易被破坏，以致出现粗粒，色暗，覆盖力降低，和金属游移等不良现象。因此不应采用高剪切力的分散手段。建议：采用预分散方式；先选择适当的溶剂或几种溶剂的混合物，以铝银浆与溶剂之比为1：1或1：2的比例，将溶剂加入铝银浆中，缓慢搅拌至均匀(约10min-20min)．在系统中加入润湿剂或分散刺。一般生产中采用预先将铝银浆用溶剂浸泡几小时后再行搅拌。3．溶剂的选择溶剂的选择主要由配方所确定的漆料而定。非浮型铝银浆可广泛采用极性和非极性溶剂，如脂肪族或芳烃类，酯类(如乙酸丁酯)，酮类(如甲乙酮，基异丁基酮)，醇类(如乙醇)：水份会与铝反应生成氢气造成涨听效应，因此应严格控制涂料中的水份在0．15％以下，建议：采用脱水剂除去涂料溶剂或稀释料中过多的水份。舍氯溶剂(卤代烃)不适合用于何铝银浆颜料：氯化溶剂会释放出HCI．与细微的铝颜料发应?4．树脂体系许多常用的涂料基料如油性清漆基料，丙稀酸脂，醇酸，环氧，聚氨酯和水性基料，都可应用在非浮型铝银浆颜料一总体来说，任何涂料基料或溶剂只要和铝银浆的溶剂载体相容，并且不会对铝银浆造成化学破坏都是合适的：特别注意的一点：铝是两性金属，漆料的酸价应控制在7以下：5．催干剂选用当一种含铝银浆的涂料系统需要加入金属催干剂时，对非浮型铝银浆而言，只有不会与铝鳞片表面上的脂肪酸反应的催干剂方可使用，建议选用钴，锆，锰催干剂：6．添加比例纯银色底漆的铝银浆添加比例4％ -10％；有色底漆的铝银浆添加比例1％ -4c／c；

防腐漆，罐装，及卷材涂料铝银浆添加比例10％-13％；单层金属闪光漆中铝银浆添加比例是5％-13％；

注意：在一定范围内相对低固体份的涂料的光学性质要比相对高固体份涂料的更好。7．运输保存铝颜料由于金属和化学特性，其应在密封状态下保存在避免暴露于阳光、雨水，通风。干燥的室内空间(15℃一40cc)，就尽早尽快使用。并且使用后应立即将桶密封，以防溶剂和助剂挥发。时间过长时，应先检测，以防铝颜料发黑，变干或分散性减弱。

备注：作者技术能力有限，水性铝银浆发展还需要更多企业家及技术爱好者共同去发展，创新研究。本文技术最终技术解释权归作者本人。本文仅提供技术工作者参考学习交流。

作者：张宇君（微信号）18655159032

2017--02--08