水性铝颜料的表面改性研究进展

董前年,操玉节,谷圣军,朱双单 (合肥旭阳铝颜料有限公司,安徽 合肥 231131)

摘要:铝颜料是重要的金属颜料之一,因其独特的美观效果和防腐性能,深受消费者的喜爱,并在很多领域获得广泛应用,为了解决铝颜料在水性树脂体系中分散性以及稳定性,在应用前必须对铝颜料进行表面包膜改性处理。综述了近年来水性铝颜料表面包膜改性方法,主要有表面吸附腐蚀抑制剂法和包覆膜法。归纳了表面腐蚀抑制剂法使用的试剂种类,并分析了不同试剂的作用原理;介绍了不同的包覆膜法包覆机理与包覆效果。最后展望了该领域的研究方向。

关键词:铝颜料;水性;腐蚀抑制剂;包覆膜

中图分类号:TQ624文献标识码:A

 Abstract:As an important metallic pigment,Because of its unique aesthetic effect and anti-corrosion performance, it is well received by consumers, and it is widely used in many fields. In order to solve the problem of aluminum pigment dispersion and stability in aqueous resin system, before the application of aluminum pigments, its surface must be modified.The methods of surface treatment of water-borne aluminum pigments including encapsulation and using corrosive inhibitors are summarized. The kinds of corrosive inhibitors used in the method of corrosion inhibition and their mechanisms are also reviewed. Encapsulation by polymer absorption and by in situ polymerization are introduced. The research directions of aluminum pigments are also presented.

    Key words:aluminum pigments;water-borne;corrosive inhibitors; encapsulation    

    铝颜料是重要的金属颜料之一,因其独特的美观效果和防腐性能,深受消费者的喜爱,近年来其用量增长迅速,主要的应用领域有防腐涂料、工业涂料、汽车涂料、建筑室内外装修涂料、家用电器涂料、印刷油墨以及塑料加工业[1]。随着人们环保意识的不断加强以及政府环保相关法规的不断完善,涂料、油墨行业内传统有机溶剂型产品必然会被新型安全环保的水性产品所取代,水性涂料、水性油墨是以水作为溶剂或分散介质,且浆料大多呈弱碱性,所以,水性涂料、水性油墨使用的铝颜料与溶剂型涂料用的铝颜料有不同的要求。水性涂料、水性油墨用铝颜料,首先必须能有效地分散在水中,即颜料应该是表面亲水的,其次必须在水介质中保持较高的化学稳定性。然而,铝的化学性质比较活泼,极易与氧或水发生反应,因此在有氧环境中,所有的铝表面均覆盖有一层厚度不超过10nm的氧化铝薄层,主要成分是Al2O3[2]。干燥的Al2O3为Lewis酸,在潮湿环境中容易吸附水分子,羟基与金属离子以Al—OH、Al—O—OH等多种形式结合,使得铝表面带有大量羟基。另外纯铝在酸性或碱性水溶液中,也易发生反应,释放出大量的氢气,反应方程式为[2-3]

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    这不仅腐蚀了铝颜料表面,影响了铝的金属光泽和稳定性,甚至还会引发爆炸,给生产带来不安全性因素。因此铝颜料的水性化研究成为行业内研究的热点,并已取得一定的进展。常用的水性铝颜料的表面处理方法按照作用机理的不同,可以分为表面腐蚀抑制剂法和包覆膜法。表面腐蚀抑制剂法是指在铝颜料体系中添加一种能抑制其腐蚀的物质,这种物质能够与铝颜料表面的活性基团发生化学反应或物理作用,从而在铝颜料表面形成一层致密的无机或有机层。包覆膜法是指溶胶-凝胶法、有机-无机杂化等方法在铝颜料表面形成一层或多层包覆膜。

    1.表面腐蚀抑制剂法

    表面腐蚀抑制剂法根据添加的物质不同又分为无机物腐蚀抑制剂、有机物腐蚀抑制剂和高分子聚合物腐蚀抑制剂。

    1.1无机腐蚀抑制剂

    无机腐蚀抑制剂最早用来钝化铝颜料表面的无机物是铬酸盐。以铬酸盐处理铝颜料,可以在铝表面迅速形成一层由氧化铝、氧化铬和水组成的致密膜,从而阻止了铝的腐蚀反应。其使用方法是将40~60℃的铬酸盐溶液喷涂在铝粉表面,喷涂时间为0.5~3s,pH值为1.0~3.0。经铬酸盐钝化的膜不仅具有优良的抗腐蚀性(在pH=9.5的碱性溶液中稳定存在数月),而且还不会影响铝颜料的光泽度,在水性树脂体系中分散性也很好。由于铬酸盐钝化铝颜料具有良好的防腐性能,因此常常作为衡量其它铝颜料防腐剂防腐性能的参照标准。但是重金属铬对环境和人体都存在着一定的危害,特别是Cr(Ⅵ),容易被人体吸收,在体内蓄积而导致癌症,近年来没有公司再生产此类产品。钼酸盐与铬酸盐相比,结构比较相似,钼与铬在元素周期表中处于同一副族内,因此,人们考虑用钼酸盐[4]来代替铬酸盐,此外,磷酸及磷酸盐(如磷酸锌等)[5]可以延缓铝颜料在水中的腐蚀,经磷酸钝化处理的铝颜料的释气量明显下降,通常为理论发气量的3.3%~8%。其它的无机盐类,如氟锆酸盐、氟钛酸盐与稀土金属盐也曾用作来抑制铝颜料的腐蚀。最终人们发现,以上其它几种无机酸或其盐尽管对铝颜料的腐蚀有较好的抑制作用,但是其效果均不如铬酸盐。

    1.2有机腐蚀抑制剂

    众多的研究表明,其他的无机物对于铝颜料表面处理的效果均不如铬酸盐,但是由于铬本身的毒性以及环境因素的限制,因此,人们开始把目光投向种类繁多的有机物,考虑使用有机物对铝颜料进行处理。

    1.2.1低分子腐蚀抑制剂

    经过大量的研究,人们发现,一些杂环原子,如氧、硫、氮、磷等可以抑制铝的腐蚀反应[6],此外一些不饱和键,如双键、三键、苯环等的存在,也对铝的腐蚀有抑制作用。含氧化合物,对铝颜料的腐蚀有一定的抑制作用。B.Muller[7]研究了柠檬酸及其衍生物α-十六烷基柠檬酸在碱性溶液中对铝颜料腐蚀的抑制作用,认为柠檬酸是一种四配位的螯合剂,可以和铝之间发生如图1-2所示的反应。另外他们还发现,柠檬酸及其衍生物α-十六烷基柠檬酸并不是铝颜料的腐蚀抑制剂,而其与铝的反应产物才是真正的腐蚀抑制剂。

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图1柠檬酸和铝的反应[6]

Fig.1reactionofcitricacidwithaluminum[6]

     含硫化合物,如苯磺酸、异丙基苯磺酸纳、烷基硫酸钠等对铝颜料腐蚀的抑制作用。大小顺序为:苯磺酸>异丙基苯磺酸纳>烷基,硫酸钠,这些化合物吸附在铝的表面,从而对铝的腐蚀有一定的抑制作用[6]。但是其抑制效果随温度的上升而降低,这表明这些含硫化合物和铝表面的结合力较弱因而其作用效果十分有限。

    含氮化合物,如1,1(十二烷基,氨基)丙基氯化铵对铝颜料表面腐蚀的抑制作用也是通过吸附在铝颜料的表面,从而阻止铝的腐蚀反应。其抑制效果随浓度的增加而增加,随温度的增加而减少,其最好的抑制效果在其临界胶束浓度处达到。此外,氨基酸在酸性溶液中也是铝的较好的腐蚀抑制剂,其抑制效果随其浓度的增加和温度的降低而增加。许多含有羧基的芳香化合物在水溶液中也能在铝表面紧密吸附,不过吸附性能的强弱以及对铝颜料腐蚀抑制效果受其分子结构的影响较大。Hidber等[8]考察了水溶液中,多种小分子的芳香酸在铝表面的吸附作用,结果表明含有羟基、羧基,能在铝表面形成螯合物的芳香酸,在铝表面的吸附作用较脂肪酸强。研究苯甲酸及其衍生物在α-Al表面的吸附发现,邻苯二甲酸盐的吸附作用比苯甲酸盐更加紧密,而苯甲酸的邻位取代衍生物2-羟基苯甲酸,2-巯基苯甲酸对铝粉有腐蚀抑制作用,但是对位取代衍生物4-羟基苯甲酸对铝粉基本没有腐蚀抑制效果。这是因为邻苯二甲酸分子含有两个相邻的羧基,与Al3+的吸附作用更强。水杨酸(2-羟基苯甲酸),2-巯基苯甲酸都可以在铝表面形成含羧基的单齿络合物、二齿络合物以及离子络合物等多种络合物,但是4-羟基苯甲酸与Al—O、—OH之间没有螯合作用。而芳香酸及其衍生物能够在铝颜料表面吸附并形成螯合物是该类物质对铝粉有腐蚀抑制效果的必要条件。Muller[9]通过对比2-氨基/硝基酚及4-氨基/硝基酚对铝颜料腐蚀的抑制效果,发现只有2-氨基/硝基酚有抑制效果,其抑制效果可以达到96-99.9%;而4-氨基/硝基酚对铝颜料的腐蚀却没有抑制作用,因此,他认为酚及其衍生物对铝粉有抑制效果的必要条件是必须能够形成螯合物。此外,Muller[10]在研究水杨酸对铝颜料腐蚀的抑制作用时,同样也发现了这一规律。

    从结构上分析,苯酚衍生物对铝粉的防腐性能与苯甲酸衍生物一致,邻位取代物的防腐性能优于对位取代物[11]。但体系pH值对苯酚衍生物的影响则有所不同,这与苯酚衍生物的pKa(≈10)有关。Muller等[12]将铝颜料悬浮分散于pH值为8或10的混溶剂(水与丁醇的体积比为9∶1)中形成悬浮液,分别考察和对比了水杨醛肟、2-羟基苯乙酮肟(HAO)、2-羟基苯丙酮肟(HPO)等3种芳香族2-羟基肟的腐蚀抑制作用。比较pH=8、pH=10两种腐蚀介质中铝粉的反应情况,前者潜伏期明显较后者长,但是一旦开始反应后,反应速率大致相等。从分散之时开始,铝粉被完全腐蚀的时间分别是两周和一周;pH=8时腐蚀抑制效果明显高于pH=10的腐蚀介质,而HAO和HPO的腐蚀抑制性能优于水杨醛肟(尤其是在pH=10时)。糖类物质分子中含有多个羟基,从理论上分析可以在铝表面吸附。Muller等[13]以水/乙二醇丁醚/胺为腐蚀介质,考察了糖、甘露糖、蔗糖以及抗坏血酸维生素C等物质对铝颜料的缓蚀性能。结果表明,缓蚀作用最强的是抗坏血酸维生素C,其次是果糖和甘露糖,蔗糖则没有缓蚀作用。这是因为在弱碱性溶液中,单糖甘露糖、果糖可以通过烯醇式相互转换,烯醇是强还原剂,抗坏血酸维生素C也是烯醇,而蔗糖不能形成烯醇。因此可以断定,只有还原性糖才具有缓蚀性。实验研究还发现,真正起防腐作用的是还原糖与铝的不溶性反应产物。香草醛(3-甲氧基-4羟基苯甲醛)也可增强铝在强酸性介质中的耐腐蚀性能。El-Etre[14]研究发现:在5mol/L盐酸溶液中加入0.4%香兰醛,对铝粉的腐蚀抑制效率可以高达99.8%。高效的腐蚀抑制作用与香兰醛的化学结构以及在铝粉表面的吸附和排列方式有着很大的关系。Huerta等[15]在利用电化学法在铝表面包覆聚氨酯薄层前,将铝用1.3%茜素的乙醇溶液预处理,铝的耐腐蚀性能大大提高,而且由于茜素的存在,聚氨酯在铝表面的吸附也得到了加强。这是因为含有羰基和羟基的茜素不仅可以与铝表面吸附,而且还能通过羟基与聚氨酯的氨基结合,使聚胺酯在铝表面的吸附更加紧密。天门冬氨酸[16]、天然萃取物[17-18]以及各种表面活性剂[19-22]等也可以有效防止铝颜料被酸性或碱性介质腐蚀。水溶性咪唑啉类缓蚀剂是一种两性表面活性剂,一端具有亲水性,一端具有疏水性,在球磨过程中,水溶性咪唑啉类缓蚀剂分子的亲水端吸附于铝粉表面,疏水端向外,对铝颜料有着较好的缓释效果。唐新德[23]等研究了水性咪唑啉类缓蚀剂在铝粉颜料制备过程中对铝粉性能的影响规律,发现水性咪唑啉类缓蚀剂在水介质中制备铝粉颜料的最佳用量为3%(缓蚀剂与原料之质量比)。在此基础上进一步研究了水性咪唑啉类缓蚀剂和硫脲复配后对铝粉性能的影响。结果表明:在同样条件下,复配缓蚀剂制备的铝粉的各项性能更好。

    1.2.2高分子聚合物腐蚀抑制剂

    除了一些简单化合物之外,近年来,研究者们开始研究一些复杂的化合物,尤其是聚合物对铝颜料腐蚀的抑制作用。Muller等[24-27]经过大量的实验研究发现,聚丙烯酸、苯乙烯和丙烯酸共聚物、苯乙烯和马来酸共聚物以及苯乙烯、丙烯酸和马来酸三元共聚物对铝颜料的腐蚀有很好的抑制作用。而聚合物在碱性介质中防腐抑制效果会受到以下3个因素的影响:①腐蚀介质pH值。含有羧基的聚合物,在pH=8时的腐蚀抑制性能较pH=10时优越,这与氧化铝的等电点(pH=9)有关,腐蚀介质pH>9或pH<9直接影响共聚物在铝粉表面的吸附状况。②聚合物分子量和酸值。含有羧基聚合物对铝粉的腐蚀抑制效果随着分子量的降低而增加,随酸值降低而增加。③丙烯酸酯单体烷氧基碳链长度。苯乙烯、马来酸和丙烯酸三元共聚物对铝颜料的腐蚀抑制作用随着丙烯酸酯单体酯醇碳链长度的增加而增强。

    2.包覆膜法

    在铝颜料表面形成一层有机或无机的包覆膜,可以阻止其与电解质、水、氧气等接触而发生腐蚀,提高其抗酸碱能力,此外还可以保持其金属光泽,是一种比较有发展前景的处理方法。

    2.1有机硅表面改性法

    姜炜[28]等人采用硅烷偶联剂铝粉进行改性,硅烷偶联剂和表面有羟基的铝粉颜料结合,在铝粉颗粒表面发生缩聚反应,通过烘干加热处理,最终铝粉颗粒表面被硅烷偶联剂覆盖。提高铝粉在水中的分散性,并提高了铝粉的耐腐蚀性能。向红印[29]采用KH一550/丙烯酸树脂对球形铝粉进行包覆处理,再将包覆改性后的铝粉放入球磨机中球磨成片状铝颜料,经其包覆后的铝粉析氢量大大降低,大大提升了铝粉的耐酸性能。同时该铝颜料在水中具有良好的分散性和稳定性。通过FT—IR红外光谱检测发现,铝粉表面有丙烯酸树脂膜和二氧化硅膜;通过x光电子能谱(XPS)确定铝粉表面SilS结合能为10217ev,Si的质量分数为3.5%,表明铝粉表面形成了类似(A1203)·nSi02的物质;通过XRD分析确定铝粉表面生成的Si02膜呈无定型态;扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表明,铝颜料成片形状好,含氧量低(5.17%),金属光泽好。将此铝颜料用于水性无铬锌基涂料,所得涂层具有良好的耐腐蚀性能和金属光泽。

    2.2溶胶/凝胶法

    溶胶/凝胶法包覆是一种研究比较早的铝颜料防腐方法。该法原理是含硅化合物在催化剂(酸或碱)作用下,发生水解生成Si(OH)4,继而与羟基发生缩合反应[2]。常用的含硅化合物有Na2SiO3、Si(OR)4、SiH4、SiS2、SiCl4等,其中以Si(OR)4应用的最多。Kiehl等[30]以正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过sol-gel法制备了均匀的二氧化硅层包覆的铝颜料,反应方程式如下:

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    Si—OR转变为Si—OH、Si—O—Si,继而硅醇或缩合物的羟基与铝表面的羟基发生缩合反应,铝与硅之间以化学键Si—O—Al结合,最终在铝表面形成一层二氧化硅包覆薄层。该层包覆膜常温下性质稳定,能赋予铝颜料良好的防腐性能。刘辉[31]等以酸为催化剂,通过硅酸钠直接包覆铝颜料,在一定程度上改善了铝颜料的耐腐蚀性能,降低了包覆成本。但其光泽度和耐腐蚀性却达不到水性涂料的要求,因此,需要在以上方法的基础上做一些改进。马飞[32]等也以硅酸钠为原料,在缓冲溶液中制备SiO2包覆片状铝粉,研究不同pH值、温度、包覆量等对铝粉表面SiO2包覆层形貌的影响;用场发射扫描电镜表征包覆层的形貌,并测定粉体中SiO2的含量。但未研究包覆前后铝颜料光泽度的变化及其在水性体系中分散性和稳定性。殷国祥[33]等采用了两种方法对片状铝粉进行着色研究,铝粉表面包覆有一层颜料和SiO2组成的膜层,膜层中SiO2以无定形态存在,颜料未发生化学变化,同时研究了着色铝粉具有良好的亲水性、分散性好、耐蚀性等特点。高首磊[34]等采用正硅酸乙酯(TEOS)水解缩聚反应在颜料铝粉表面包覆一层SiO2薄膜。分析了这种包覆方法的成膜机理,膜层和基体之间的结合方式。对现存包覆工艺进行一些改进,并对实验结果进行析氢分析、XPS分析,以达到提高颜料铝粉的包覆率的目的。李利君[35,36]等将铝银浆在乙醇溶液中分散,然后加入水、氨水和正硅酸乙酯,加热搅拌,正硅酸乙酯转化成不可溶解的二氧化硅网状物。用这种方法得到的包覆铝粉颜料涂层均一致密,可获得较好的耐腐蚀性能,包覆产物可以在pH=1的硫酸溶液中浸泡60天而不产生氢气。包覆后铝颜料的扫描电镜图片显示,铝颜料表面完全包覆了一层薄的、均一的二氧化硅膜。二氧化硅膜的厚度取决于反应过程中正硅酸乙酯的用量,通常厚度为20-30nm。R.Supplit和U.Schubert[37]用2–丙醇作溶剂,用溶胶–凝胶的办法通过正硅酸乙酯水解包覆铝颜料。但是在沸水和碱性条件下,无法同时获得良好的防腐蚀性能。A.Kiehl和K.Greiwe[38]通过TEOS水解包覆铝颜料,形成了致密少孔的二氧化硅膜,不过用此种方法包覆的铝颜料,光泽度下降很多,但是可以获得很好的防腐蚀性能。叶红齐[39]等首先在铝颜料的醇水溶液中加入硫酸铝或者三氯化铝,使铝颜料表面带正电,然后加入硅醇盐,经水解反应生成带负电的SiO2胶体,使SiO2吸附于铝颜料表面进行自组装,制备了性能良好、均匀致密且光泽度只下降不到5%的水性铝颜料。H.Wang[40]等通过溶胶–凝胶法用正硅酸乙酯对铝颜料进行了三层包覆,使铝颜料表面获得了致密的包覆膜,从而大大提高了耐腐蚀性能和热稳定性。与铬处理法相比,该薄层不仅具有优良的耐酸、碱腐蚀性,对环境和人体健康也不存在威胁。然而经包覆后的铝颜料表面有大量的羟基,润湿性增强,在涂层中的平行排列性能变差;而且水溶液黏度增加,导致光泽度和流变性变差,不利于在水性涂料应用,但是可以作为进一步表面处理的预处理。

    2.3等离子聚合法

    等离子体聚合是等离子体技术在高分子领域的主要应用之一,它是利用放电把有机类气态单体等离子体化,使其产生各类活性种,由这些活性种之间或活性种与单体之间进行加成反应形成聚合膜,使单体处于等离子体状态下进行聚合,并沉积成高聚物薄膜的一种新方法。Iriyama等[41]将经过冻融脱气处理的TEOS引入事前装有超细铝粉,并置于磁场中的反应器中,TEOS发生等离子聚合,在铝粉表面形成包覆层。通过对比包覆前后铝颜料的光学性发现,该包覆膜可以极好地保持铝颜料的光学效果。对铝粉耐腐蚀性能测试结果是:在pH=10时,24h内没有氢气放出,表面包覆层对铝颜料起到了较好的保护作用;随着腐蚀介质碱性增强,包覆层对铝颜料的保护作用大大削弱(pH=11时,24h内释放的氢气量为未包覆铝颜料的30%左右),这可能是因为TEOS在铝颜料表面的等离子聚合膜比较疏松,或者是聚合膜和金属铝表面的亲和力较差,导致膜层与铝表面的黏附性差。

    2.4乳液聚合法

    乳液聚合法常被用来对无机颗粒进行包覆,Batzilla[42]用乳液聚合法制备了聚合物包覆的铝颜料,认为该方法应用的关键因素为使用保护剂(含磷化合物)及控制较低的聚合温度等。采用乳液聚合法的优点在于该方法以水为分散介质,疏水性的有机单体在水中不溶,因而易吸附在铝颜料表面;该方法的缺点是,必须在包覆之前,对铝颜料进行预保护,使铝颜料在反应过程中不被腐蚀。日本的一项专利[43]报道了用微乳液法制备聚合物包覆的铝颜料的方法,其过程为:在疏质子有机溶剂中,平均粒径≤1μm的铝微粒先和耦合剂反应,使耦合剂覆盖铝微粒的整个表面,然后,铝颜料和含有疏水基、亲水基以及碳碳双键的可聚合化合物进行微乳液聚合,形成疏水基向内,亲水基向外的包覆层,经包覆处理的铝颜料在水中的分散性能良好。

    2.5分散聚合法

    Kimura[44]等研究了在乙醇介质中采用分散聚合的方法包覆铝颜料,采用可聚合和不可聚合的非离子表面活性剂以及苯乙烯单体共同对铝颜料进行包覆,结果发现不使用反应型非离子表面活性剂以及使用阴离子表面活性剂时,苯乙烯在铝颜料表面均无法形成有效的包覆,铝颜料的粒径随苯乙烯和表面活性剂量的增加而增加。但是文中并未对所制备的铝颜料在水性介质中的稳定性进行测量。

    2.6溶液聚合法

    溶液聚合采用有机溶剂为分散介质,单体和引发剂能与之形成均相溶液。瞿晓岳[45]等以丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯为单体,过氧化二苯甲酰为引发剂在丙二醇甲醚为溶剂在片状铝粉表面包覆致密薄膜,制备了高亮度水性铝颜料。水性铝颜料的缓蚀效率为97.2%,涂层光泽度为109.9Gs。

    2.7有机-无机包覆膜法

    当今,有机–无机杂化材料在材料领域展现了广阔的应用前景。此方法主要是以正硅酸乙酯和其他一些有机硅化合物作为前驱物,用氨水作为催化剂,在乙醇或异丙醇的水溶液中协同水解,通过溶胶–凝胶法在铝颜料表面形成有机–无机双层包覆层。Frignani等[46]使用含有烷基的硅氧烷为前体在铝颜料表面形成的有机-无机层,该层对铝颜料的防腐保护作用较二氧化硅层增强,并且随着烷烃碳链增长,保护作用增强。推测可能是长碳链基团间的范德华作用形成高分子层,包覆层增厚,致使屏蔽作用增强。二氧化硅包覆层中引入双键后,可以进一步引入其它基团。李利君等[47-48]研究使用TEOS和乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为混合前体,于碱性催化剂作用下发生sol-gel反应,在铝粉表面形成了一层含有不饱和双键基团的平滑包覆层,再以苯乙烯、二乙烯苯和马来酸酐三元共聚外层包覆,进一步引入水性单体马来酸酐,获得了具有良好亲水性的包覆铝粉。刘辉等[49]先用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在铝颜料表面包覆了一层SiO2薄层,再利用丙烯酸和苯乙烯在铝表面原位共聚,制得了经过两层包覆的铝颜料。含不饱和键的硅氧烷在铝颜料与聚合物之间起到“分子桥”的作用,使得共聚物能够牢固地包覆在铝颜料表面,从而提高其耐腐蚀性能。董前年等[50]采用正硅酸乙酯和亲水性丙烯酸酯类单体通过溶胶–凝胶和原位聚合的方法在铝颜料表面包覆硅的有机–无机杂化物质,在大幅度提高铝颜料耐腐蚀性能的同时,也提高了铝颜料在水性树脂体系中的相容性。德国爱卡公司[51]采用二氧化硅对铝颜料进行包覆,然后再用一层有机物进一步处理,使铝颜料获得良好的稳定性,美国新博来公司[52]采用的无机包覆物主要为SiO2,有机包覆物为丙烯酸等双层包覆材料,获得了良好的水性铝颜料。高爱环等[53]采用溶胶-凝胶法和原位聚合法在铝颜料表面包覆SiO2和聚丙烯酸酯,分析了SiO2和聚丙烯酸酯包覆铝颜料的机理,并考察了原位聚合条件对包覆后铝颜料涂膜性能的影响。

    3展望

    目前水性铝颜料的表面改性研究主要集中在铝颜料本身的表面改性,目的提高铝颜料的耐酸碱和阻止铝颜料与水反应,对于水性铝颜料在不同的水性树脂体系中的分散性、稳定性、相容性及其环保性很少研究。因此,今后的工作应加强以下几方面的研究:

    (1)在铝颜料表面引入亲水性有机聚合物长链,通过聚合物的长链与水性树脂间发生缠绕,提高水性铝颜料在水性树脂中的分散性和树脂体系的相容性,降低“掉银”、漆膜表面毛糙现象;

    (2)新型研磨助剂的研发,通过研磨后直接能够获得亲水性铝颜料;

    (3)在水性铝颜料的制备过程中,如何减少有机溶剂的使用,以及制备好的产品中,控制有机溶剂的含量等问题。

参考文献(略)



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