引言

鋁銀漿是一種由特細(xì)雪片狀或銀元片鋁顆粒經(jīng)特殊工藝處理的漿狀鋁顏料。鋁銀漿的光學(xué)效果因鋁顆粒大小、鋁粒子分布及粒子表面處理方式的不同形成很大差異。為滿足復(fù)雜度更高的要求，遂采用先進(jìn)的粒子表面處理工藝來提供各種特殊性能的產(chǎn)品”。

水性鋁銀漿的研究早在20世紀(jì)50年代就已開始，如德國的Eckarl-werke等人于1956年提出將片狀鋁粉與親水性膠體溶液混合制備水性鋁銀漿。目前制備水性鋁銀漿的生產(chǎn)方法主要有物理保護(hù)法和化學(xué)保護(hù)法兩種。物理保護(hù)法是在片狀鋁粉表面涂一層透明的樹脂保護(hù)膜，而化學(xué)保護(hù)法則是用鈍化劑處理片狀鋁粉，使其顆粒表面形成一層不與水反應(yīng)的鈍化膜。

本實驗采用硅烷偶聯(lián)劑(KH-550)、丙烯酸樹脂酒精、乙酸乙脂等，在鋁粉表面包覆一層含硅聚合物膜有效地提高了鋁粉的耐腐蝕性能。阻止鋁粉表面在球磨制備過程中與溶劑水發(fā)生反應(yīng)，在滾筒式球磨機(jī)的研磨下，用水作溶劑成功地制備了鋁銀漿。

1實驗

1.1主要試劑及設(shè)備

鋁粉(市售)、硅烷偶聯(lián)劑(KH-550，市售工業(yè)品)、丙烯酸樹脂、乙酸乙酯、酒精、蒸餾水、復(fù)合助劑(自制)；滾筒式球磨機(jī)(JDIA-40)、鋼球若干、攪拌器：SEM掃描電鏡(荷蘭飛利浦公司制造)、EQUINOX55型傅里葉紅外光譜儀等。

1.2鋁粉的表面預(yù)處理

鋁具有還原性，極易被氧化，未經(jīng)處理的鋁粉會與水反應(yīng)生成氫氣造成漲聽效應(yīng)(反應(yīng)式(1))，因此，鋁粉的表面處理至關(guān)重要金屬鋁表面的氧化膜透明，且有很好的耐化學(xué)穩(wěn)定性，這使鋁粉的表面包覆成為可能。

2Al+6H20=2Al(OH)3+3H2↑

為了解決鋁粉的“發(fā)氣”問題，本實驗采用有機(jī)物硅烷包覆鋁粉。稱取一定量的鋁粉置于250ml。燒杯中用酒精做溶劑超聲分散。將分散好的鋁粉移至500mL燒杯中，于60℃恒溫水浴鍋中充分?jǐn)嚢柚瞥葾液用酒精溶解丙烯酸樹脂，加入硅烷偶聯(lián)劑和乙酸乙酯制成B液。向A液中倒入B液，控制A.B液一定的反應(yīng)比例。待反應(yīng)結(jié)束后，讓反應(yīng)液自然冷卻并用攪拌器攪拌2h左右，靜置一天濾去上面清液后自然干燥就制得已經(jīng)包覆好的鋁粉。

1.3鋁漿制備的工藝過程

將處理好的鋁粉蒸餾水以及助劑(主要有分散劑、表面活性劑等)放人滾筒式球磨機(jī)中再放人鋼球連續(xù)研磨12-24h。通過篩選分級制得用于水性涂料的鋁漿。其工藝流程如圖1。

圖1鋁漿制備的工藝流程圖

2實驗結(jié)果與分析

2.1包覆條件的探索

本實驗研究了各種包覆劑對鋁粉的包覆情況的影響。如表1所示。前面6種包覆劑對鋁粉沒有包覆效果在研磨過程中產(chǎn)生氣泡，粉黑。而在酒精、硅烷偶聯(lián)劑丙烯酸樹脂乙酸乙酯等包覆下，鋁粉表面包覆一層含硅聚合物膜(IR分析)通過球磨制得鋁漿亮、光澤度好、SEM電鏡分析其鋁漿粒徑分布均勻，徑厚比≥80:1其片成圓餅狀，成片狀化程度很好。

表1不同包覆條件對制備鋁漿的影響

2.2鋁粉的表面包覆結(jié)果討論

鋁粉的表面處理最重要的就是實現(xiàn)鋁粉表面的羥基化。丙烯酸樹脂具有很強(qiáng)的粘結(jié)性，且含有高羥基等極性基團(tuán)，具有很強(qiáng)的親水性吸附在鋁粉表面與鋁粉反應(yīng)使鋁粉表面實現(xiàn)羥基化。當(dāng)溶液中存有硅烷時，硅烷在乙酸乙脂作用下發(fā)生溶解，硅烷的Si-OH之間脫水縮合成Si-OH的低聚硅氧烷，低聚物中的Si-0H與鋁粉表面上的-OH形成氫鍵，加熱固化過程中伴隨脫水反應(yīng)與鋁粉形成Si-0-AI共價鍵。含硅聚合物膜包覆在鋁粉表面，起到保護(hù)鋁粉的作用，防止鋁粉被氧化。

圖2是包覆后的鋁粉紅外光譜圖(R)。從圖中可以看出，包覆后的金屬鋁粉在3569cm^-1-3527cm^-1之間出現(xiàn)了O-H的伸縮振動特征吸收峰，這是因為鋁粉包覆過程中加入酒精，羥基樹脂等含高羥基的物質(zhì)說明鋁粉表面被羥基化；在3289cm^-1-3248cm^-1之間出現(xiàn)了N-H伸縮振動特征吸收峰，說明硅烷偶聯(lián)劑( KH-550)確實包覆在鋁粉表面；在2957cm^-1-2933cm^-1是C-H伸縮振動區(qū),而在1700cm^-1-500cm^-1為單鍵的伸縮振動和彎曲振動區(qū)。在此區(qū)域無特征基團(tuán)的吸收頻率但卻是有用的指紋區(qū)，相似分子結(jié)構(gòu)略有改變，也會在此區(qū)域顯示出差異；在1651cm^-1和1628cm^-1出現(xiàn)Si-0-Si鍵，在1145.44cm^-1出現(xiàn)Si-0-AI鍵的特征吸收峰，表明鋁粉表面包覆了一層含硅聚合物膜。

圖2包覆后鋁粉的紅外光譜圖

2.3鋁漿粒徑分析

圖3是本實驗制備的鋁漿粒度分布圖。從圖中可以看出鋁粉平均粒度為24.40um。鋁粉累積到10%(Dm所對應(yīng)的粒度為12.72μm，鋁粉累積到50%所對應(yīng)的粒度( Ds)為22.14μm，累積到90%( Da)所對應(yīng)的粒度為37.69um，即鋁粉粒度有80%的粒度都分布在12.72μm -37.69μm之間，表明鋁漿粒度分布均勻，分布范圍窄，保證了鋁漿的穩(wěn)定性能(以上數(shù)據(jù)均采用濟(jì)南潤之公司生產(chǎn)的rise2002激光粒度儀測量)。

圖3鋁漿粒度分布圖

2.4鋁漿表面的SEM電鏡分析

圖4用水作溶劑制備鋁漿的電鏡圖

從圖4(a)可以看出，用水作溶劑制備鋁漿團(tuán)聚較少，幾乎沒有焊合，具有較好的金屬效應(yīng)。從圖4(b)可以看出，鋁粉平均粒度分布在20μm左右，鋁粒子成圓餅狀、表面光潔、沒有發(fā)生卷曲，不僅有利于提高鋁粉的遮蓋力。而且有利與光線的鏡反射，金屬光澤度高，餅狀鋁粉耐摩擦，在調(diào)制涂料時不致破壞而失去光澤”。從圖4(c)和圖4(d)可以看出，徑粒分布較均勻，鋁粉片較薄，大概分布在200-300 mm之間，邊緣較規(guī)則可以增加光的散射所以鋁粉的金屬效果就更加均勻。徑厚比≥80:1，因為鋁粉在球磨前經(jīng)過酒精分散，使鋁粉不容易黏合、聚集，在球磨過程中沒有或有少量發(fā)生二次重疊、穿孔、焊合、片狀化程度較好。

2.5鋁粉EDS能譜圖元素分析

圖5用水作溶劑球磨制備的鋁粉-EDS能譜圖

從圖中可以看出鋁的峰明顯強(qiáng)于硅和氧的峰說明鋁粉的含量占主導(dǎo)。從表2可以得到印證，氧所占的質(zhì)量百分含量為5.17%，說明鋁粉在球磨過程中只有極少量被氧化。鋁粉表面含有硅元素，所占的質(zhì)量百分含量為4.81%，說明鋁粉表面確實含有一層含硅聚合物膜，且起到保護(hù)鋁粉作用。包覆效果良好。

表2EDS元素含量表

3結(jié)論

1)通過硅烷偶聯(lián)劑、丙烯酸樹脂、乙酸乙酯等成功地在鋁粉表面包覆一層含硅聚合物膜，且對鋁粉具有優(yōu)異的保護(hù)效果。

2)通過IR分析表明鋁粉在硅烷偶聯(lián)劑等包覆作用下，表面出現(xiàn)了AI-0-Si特征吸收峰鋁粉表面形成一層含硅聚合物膜。采用SEM分析，包覆鋁粉在用水作溶劑制備片狀鋁粉時，鋁漿成片形狀良好，平均粒度在20um左右片厚比≥80;1，鋁粉沒有粘合、聚集,在球磨過程中沒有或有少量發(fā)生二次重疊、穿孔、焊合。采用X射線能譜儀(EDS)元素分析0的相對百分含量為5.17%Si的相對質(zhì)量百分含量為4.81%。

3)經(jīng)表面包覆的鋁粉在改性助劑的助磨下，用水作溶劑制備片狀鋁粉是可行的。