為使鋁粉顏料能夠滿足各個領(lǐng)域的應(yīng)用需求,需用采用物理或化學(xué)方法使其表面狀態(tài)發(fā)生變化,即表面改性。常用的改性方法有包覆改性、氧化改性、等離子體處理、表面化學(xué)改性和機械化學(xué)改性等。
包覆改性
包覆改性是在鋁粉表面形成一層或多層無機物、有機物或有機-無機復(fù)合物將整個鋁片包覆起來,以改變原始鋁粉表面的性質(zhì),賦予其特定的性質(zhì),從而防止鋁粉顆粒與有害物質(zhì)接觸,降低涂料中的鋁粉被氧化或水化的可能性。
包覆改性有物理包覆和化學(xué)包覆兩種。物理包覆通過沉積、吸附、附著等方式實現(xiàn)鋁粉的表面改性,包覆層中形成的物質(zhì)靠物理吸附或范德華力與鋁粉表面相結(jié)合。化學(xué)包覆是利用改性劑與鋁粉表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使包覆層與鋁粉表面形成化學(xué)鍵,因此膜層與鋁粉表面之間的結(jié)合比物理包覆更牢固。
物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積和液相化學(xué)沉積都是常用的包覆方法,無機物、有機高分子、表面活性劑等都可以當(dāng)作改性劑。
氧化改性
氧化改性是對鋁粉表面進(jìn)行氧化處理,使其生成氧化鋁膜,再與有機顏料或無機顏料進(jìn)行相互作用,從而實現(xiàn)鋁粉表面的改性。生成的氧化膜需致密均勻,能夠與改性生成的沉積物穩(wěn)定存在于鋁粉表面,厚度不能太大,也不能嚴(yán)重破壞鋁粉原有的金屬光澤。
有機顏料色彩豐富,可以制備各種色相的鋁粉顏料,但耐候性差,會嚴(yán)重降低鋁粉的金屬光澤,使用無機顏料在一定程度上可以克服這些不足。
等離子體處理
電離產(chǎn)生的正負(fù)離子組成了離子化氣體,其與失去部分電子的原子、原子團(tuán)共同組成的等離子體雖然在宏觀上呈現(xiàn)為電中性,但本身具有很高的能量,利用等離子體在鋁粉表面引入一些化學(xué)反應(yīng)可以實現(xiàn)鋁粉顏料的表面改性。
表面化學(xué)改性
表面化學(xué)改性包括溶膠吸附、螯合反應(yīng)、自由基反應(yīng)、偶聯(lián)劑處理和表面官能團(tuán)改性等,該方法使含有特定官能團(tuán)的有機物在無機材料表面發(fā)生吸附或化學(xué)反應(yīng),再在表面引入官能團(tuán),從而使原有的無機材料表面性質(zhì)發(fā)生變化。
為使鋁粉達(dá)到很高的緩蝕效果,很多有機小分子可通過與鋁粉表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成保護(hù)膜,有機銨鹽、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋯鋁酸鹽偶聯(lián)劑、脂肪酸及其鹽等都可作為改性劑。
機械化學(xué)改性
機械化學(xué)改性是將需要改性的粉體與表面活性劑混和,在機械力的作用下將機械能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,激發(fā)混合物的活性,從而使鋁粉表面發(fā)生化學(xué)作用。機械法生產(chǎn)工藝比較簡單,可以在球磨生產(chǎn)的過程中加入改性劑,將球狀鋁粉研磨成片狀的同時完成鋁粉的表面改性。
為使鋁粉顏料表面獲得不同的性質(zhì),需要加入不同的表面活性劑,芳香烴、磷脂酸、脂肪烴以及各類偶聯(lián)劑都可以用作改性劑。用脂肪酸作為改性劑時可在鋁粉表面形成化學(xué)鍵,引入有機基團(tuán),使脂肪酸與鋁粉表面結(jié)合牢固。
鋁粉顏料具有優(yōu)良的遮蓋性、屏蔽性、光學(xué)特性和隨角異色性,因此在防腐涂料、工業(yè)涂料、汽車涂料、塑料及印刷油墨等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。
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