一种片状金属粉体的表面改性制备方法

摘要

本发明公开了一种片状金属粉体的表面改性制备方法，属于金属粉体材料制备领域。该方法包括：将球形金属粉、金属螯合剂、表面处理剂、溶剂油和研磨介质加入到球磨机中，在5～40Hz球磨转速下进行球磨5～18小时，取出球磨后的料浆进行固液分离得到膏状金属粉，将所述膏状金属粉进行烘干及分级处理，即得到具有金属螯合剂和表面处理剂双层包覆的改性片状金属粉体。本发明方法将金属粉体成片和表面改性过程一步完成，工艺步骤简单、效率高、产品稳定性好，适合工业化生产。

说明书

技术领域

本发明涉及金属粉体制备领域，特别是涉及一种片状金属粉体的表面改性制备方法。

背景技术

片状金属颜料是一类具有较大径厚比的微小鳞片状金属粉末，目前已得到商业化应用 的包括片状锌粉、片状铝粉、片状不锈钢粉和铜金粉，当这些鳞片状金属粉末被调入成膜 物涂装成膜时，金属鳞片与基材表面平行，多层排列，互相遮掩，形成层层屏障，可有效 阻止外界有害气体或液体在涂层中的渗透，保护金属基材不被腐蚀；片状金属颜料为表面 平滑的微片状结构，在形成平铺的涂层时能产生非常好的金属光泽；同时片状锌粉、片状 铝粉由于具有比铁负的电极电位差，当涂层发生电化学腐蚀时，金属颜料会先于钢铁基材 发生腐蚀，从而起到电化学防护的作用。

随着涂料发展的水性化趋势，如达克罗涂料、交美特涂料、水性富锌涂料等水性涂料 对金属颜料在水性体系中的稳定性提出了更高的要求。目前提高金属颜料稳定性的方法主 要是对金属颜料的表面进行包覆改性，传统的金属颜料表面改性方法主要采用脂肪酸作为 包覆剂，但是脂肪酸和金属基体之间为弱的物理作用，在后继的粉体处理和运输过程中脂 肪酸包覆层很容易脱落，从而失去防护作用，使金属基体发生氧化，失去金属光泽和活性， 因此人们不断开发更有效的金属颜料表面处理技术。如申请号为201210074231.8的专利申 请公布了一种铜金粉的表面改性方法，该方法以柠檬酸、正硅酸乙酯、油酸和OP-10为复 合改性剂，在铜金粉表面包覆有机膜层，可以提高铜金粉的耐腐蚀性能；授权公告号为 CN101889C的专利公布了一种鳞片状锌粉的生产方法，其中涉及到采用对粉体进行两次表 面改性处理的方式来提高锌粉的抗氧化能力；爱卡公司申请号为CN200580018133.0的专利 公布了在铝颜料表面涂覆一层无机抗腐蚀层来提高颜料稳定性的方法。但上述现有改性金 属粉表面改性的方法存在要进行多次处理，工艺步骤复杂，不便于工业化生产的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种片状金属粉体的表面改性制备方法，在制备作为 金属颜料的片状金属粉体过程中可同时完成对其表面改性，其步骤简单，易于工业化生产。

为解决上述技术问题，本发明提供一种片状金属粉体的表面改性制备方法，包括：

将球形金属粉、金属螯合剂、表面处理剂、溶剂油和研磨介质加入到球磨机中，在5～ 40Hz球磨转速下进行球磨5～18小时，取出球磨后的料浆进行固液分离得到膏状金属粉， 将所述膏状金属粉进行烘干及分级处理，即得到具有金属螯合剂和表面处理剂双层包覆的 改性片状金属粉体。

本发明的有益效果为：在球磨制备片状金属粉体过程中，通过加入表面处理剂以及能 与金属粉发生螯合反应的金属螯合剂，利用金属螯合剂起到的连接金属粉和表面处理剂的 作用，从而可以通过化学作用将表面处理剂和金属螯合剂紧紧依附于制得的片状金属粉体 表面，金属螯合剂含有的酸性或碱性基团可以和表面处理剂发生反应形成键合，进而在制 成的片状金属粉体表面形成一层表面保护层，这种由金属螯合剂和表面处理剂形成的保护 层具有结构致密和疏水性的特点，在片状金属粉体作为金属颜料时，可有效隔绝金属颜料 基体和空气中的氧气和水分的接触，提高片状金属粉体的稳定性和耐储运性。由于金属粉 体成片和表面改性包覆过程一次性完成，简化了生产工艺步骤，提高了生产效率，特别适 合工业化生产。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅 仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种片状金属粉体的表面改性制备方法，可以在制备片状金属粉体 的过程中，完成对其表面的改性包覆过程，该方法包括以下步骤：

将球形金属粉、金属螯合剂、表面处理剂、溶剂油和研磨介质按配比加入到球磨机中， 在5～40Hz球磨转速下进行球磨5～18小时，然后将球磨后的料浆取出，进行固液分离 获得膏状金属粉，将膏状金属粉进一步烘干及分级处理，分级处理为过筛筛分，即得到具 有金属螯合剂和表面处理剂双层包覆的改性片状金属粉体。其中，表面处理剂优选采用脂 肪酸或脂肪酸盐，得到的为具有金属螯合剂和脂肪酸双层包覆的改性鳞片状金属粉体。

上述方法中，金属螯合剂用量为球形金属粉的0.3～5wt.％，作为表面处理剂的脂肪 酸或脂肪酸盐用量为金属粉的2～10wt.％。

上述方法中的球形金属粉采用：锌粉、铝粉、锌铝合金粉、锌锡合金粉、锌镍合金粉 和铜锌合金粉中的任一种。

上述方法中的金属螯合剂采用：聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐、富马酸 (反丁烯二酸)—丙烯磺酸共聚体、肌醇六磷酸酯、柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、乙二胺四 乙酸、乙二胺二邻苯基乙酸钠中的任一种。

上述方法中的研磨介质采用：不锈钢球、碳钢球、二氧化锆球和氧化铈球中的任一种。

上述方法中，溶剂油和研磨介质用量只要满足对球形金属粉的球磨成片即可，也可参 照现有将球形金属粉球磨成片状金属粉的方法取两者的用量。

本发明实施的方法中，将金属螯合剂和表面处理剂(脂肪酸或其盐)在作为金属颜料 的金属粉体成片过程中加入，由于金属螯合剂和表面处理剂(脂肪酸或其盐)和金属作用 方式不同，金属螯合剂会优先和金属作用，表面处理剂(脂肪酸或其盐)优先和金属螯合 剂作用，从而在制成的片状金属粉体表面形成金属螯合剂和脂肪酸或其盐构成的双层包覆 效果，实现了金属粉体成片和包覆过程一次性完成，简化了生产工艺步骤，提高了生产效 率，特别适合工业化生产。由于金属螯合剂含有的酸性或碱性基团可以和脂肪酸或脂肪酸 盐发生反应形成键合，进而在金属粉体的表面形成一层脂肪酸或其盐保护层，这种由金属 螯合剂和脂肪酸或其盐形成的保护层具有结构致密和疏水性的特点，在片状金属粉体作为 金属颜料时，可有效隔绝金属颜料基体和空气中的氧气和水分的接触，提高金属颜料的稳 定性和耐储运性。

下面结合具体实施例对上述方法作进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种片状金属粉体的表面改性制备方法，具体是一种制备片状锌粉颜料 的方法，包括以下步骤：

将10kg蒸馏冷凝法制备的球形锌粉、30L120#溶剂油、150kgφ＝5mm的氧化锆球、 0.15g乙二胺二邻苯基乙酸钠和0.4kg硬脂酸加入球磨机内，以25Hz的球磨速率研磨8～ 12h后，将锌粉和溶剂油进行固液分离，分离的膏状锌粉烘干后过325目筛，收集筛下物 即为具有金属螯合剂和脂肪酸盐双层包覆的改性鳞片状锌粉颜料。

实施例2

本实施例提供一种片状金属颜料的表面改性制备方法，具体是一种制备片状锌粉颜料 的方法，包括以下步骤：

将10kg蒸馏冷凝法制备的球形锌粉、30L120#溶剂油、150kgφ＝5mm的氧化锆球、 0.1Kg肌醇六磷酸酯和0.4kg硬脂酸酰胺加入球磨机内，以25Hz的球磨速率研磨8～12h 后，将锌粉和溶剂油进行固液分离，分离的膏状锌粉烘干后过325目筛，收集筛下物即为 具有金属螯合剂和脂肪酸盐双层包覆的改性鳞片状锌粉颜料。

实施例3

本实施例提供一种片状金属颜料的表面改性制备方法，具体是一种制备片状铝粉颜料 的方法，包括以下步骤：

将10kg高能雾化法制备的球形铝粉、35L120#溶剂油、200kgφ＝5mm的氧化锆球、 0.2g肌醇六磷酸酯和0.8kg硬脂酸铝加入球磨机内，以25Hz的搅拌速率球磨7～10h后， 将铝粉和溶剂油进行固液分离，分离的膏状铝粉烘干后过325目筛，收集筛下物即为具有 金属螯合剂和脂肪酸盐双层包覆的改性鳞片状铝粉颜料。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围 为准。