本發(fā)明涉及一種鋁粉顏料的制備方法，具體涉及一種鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料的制備方法。

背景技術(shù)：

鋁粉顏料是一種重要的金屬粉末顏料，多呈鱗片狀且表面光滑，平鋪在被涂物上可形成平整、密實(shí)、光亮的鋁膜。與其他顏料相比，鋁粉顏料具有獨(dú)有的遮蓋、屏蔽、漂浮等特性，并顯示出金屬光澤效應(yīng)和隨角異色效應(yīng)，而且鋁粉顏料制得的涂層發(fā)射率較低，是紅外隱身涂料中的重要顏料之一。但鋁粉的高反射率增強(qiáng)了對(duì)雷達(dá)波、可見(jiàn)光及激光的反射能力，增加了其在這些波段的顯形作用，不適合做這些波段的偽裝材料，限制了鋁粉顏料在紅外隱身涂料中的應(yīng)用。

中國(guó)專利cn100523095c公開(kāi)了以二價(jià)鐵鹽的水溶液為原料在25-50℃，ph為3~6.7的條件下制得了一水合三氧化二鐵包覆的鋁粉顏料，該顏料為土黃色，其發(fā)射率低，滿足了紅外隱身涂料或紅外迷彩涂料對(duì)顏色的要求；中國(guó)專利cn100569870c同樣以二價(jià)鐵鹽的水溶液為原料在65-98℃，ph為8~14的條件下制得了四氧化三鐵包覆的鋁粉顏料，該顏料為棕褐色也基本滿足紅外隱身的要求。但是，上述兩種顏料在制備過(guò)程中均選用了水為介質(zhì)，并且在較寬的酸堿度范圍，特別是cn100569870c中介質(zhì)的堿性和反應(yīng)溫度較高，生產(chǎn)過(guò)程存在較大安全隱患。

另外，紅外隱身涂料中所用粘合劑也是影響隱身涂料發(fā)射率的主要因素之一，據(jù)研究，涂料在紅外頻段的吸收至少有60%取決于粘合劑。低發(fā)射率紅外涂料粘合劑應(yīng)具備兩個(gè)必要條件：一是要有紅外波段高透明或低吸收性能；二是有良好的力學(xué)性能。水性丙烯酸樹(shù)脂不僅透光率大，紅外發(fā)射率低，且綠色環(huán)保，耐候性好，非常適于作為低發(fā)射率紅外涂料的粘合劑。然而，現(xiàn)有的鋁粉顏料在堿性的水性丙烯酸涂料中易與水發(fā)生反應(yīng)，輕則導(dǎo)致鋁粉被腐蝕，表面變粗糙，不利于其在涂料中的分散，重則由于氫氣的釋放，特別是溫度和酸堿性較高的情況下，有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。因此，如何提高鋁粉顏料的耐腐蝕性并有效遮蓋鋁粉顏料的金屬光澤，研制出新型功能性低發(fā)射率復(fù)合顏料，是多波段兼容偽裝涂料研究的關(guān)鍵技術(shù)及重要發(fā)展方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是提供一種鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料的制備方法，使鐵氧化物以無(wú)定形態(tài)在鋁粉表面生長(zhǎng)并形成致密包覆層，達(dá)到隱身和防腐兼容的目的。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料的制備方法，包括如下步驟：在反應(yīng)容器中加入鋁銀漿和異丙醇，40~50℃下攪拌至分散均勻后，勻速滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.0%~8.0%的h2o2水溶液，然后于3~6h內(nèi)勻速滴加fe³⁺和fe²⁺的混合鹽水溶液，并同時(shí)滴加稀釋過(guò)的氨水來(lái)控制反應(yīng)體系ph為4.4~5.4，繼續(xù)攪拌3~6h，過(guò)濾，即得到鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料；所述稀釋過(guò)的氨水是由異丙醇、水和25wt%氨水配制而成，fe³⁺和fe²⁺的混合鹽水溶液是指三價(jià)鐵鹽和二價(jià)鐵鹽的混合水溶液。

在本發(fā)明方法中，所述fe³⁺和fe²⁺的混合鹽水溶液中，fe³⁺和fe²⁺的摩爾比為1∶（10~13），優(yōu)選的摩爾比為1∶（11~13）。

在本發(fā)明方法中，所述fe³⁺和fe²⁺的混合鹽水溶液中，fe²⁺的物質(zhì)的量濃度為1.4~1.8mol/l。

在本發(fā)明方法中，所述稀釋過(guò)的氨水是由異丙醇、水和25wt%氨水按體積比4.6∶2∶1配制得到的。

在本發(fā)明方法中，反應(yīng)體系中異丙醇與水的總用量的體積比為v異丙醇∶v水=（2~4）∶1。

在本發(fā)明方法中，h2o2水溶液與鋁粉表面積的計(jì)量關(guān)系是2.5~4.6ml/343m²。

本發(fā)明的方法以鋁粉原料為核，以fe²⁺和fe³⁺的混合鹽水溶液為包覆原料，并通過(guò)稀釋后的氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的ph，調(diào)控氧化鐵晶種的供給速率，使鐵鹽在鋁粉表面水解并形成牢固且均勻的致密包覆層。本發(fā)明方法可有效阻止氧化鐵自聚，避免形成鋁粉與氧化鐵的混合物；本發(fā)明可在鋁粉光滑表面不被破壞的條件下使鐵氧化物以無(wú)定形態(tài)在鋁粉表面生長(zhǎng)并形成無(wú)定形氧化鐵包覆層，保證生產(chǎn)過(guò)程的安全性，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量與安全生產(chǎn)的兼顧。

本發(fā)明方法制備的鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料光澤度低，可根據(jù)需求控制合適的條件得到灰綠到卡其色之間的多種顏色的彩色顏料，改善了片狀鋁粉在可見(jiàn)光下難以隱身的缺點(diǎn)，同時(shí)具有優(yōu)良的防腐蝕性能，能夠有效降低鋁粉顏料在堿性介質(zhì)中的氫氣析出量，達(dá)到了耐腐蝕性、彩色和可見(jiàn)光區(qū)隱身兼容的性能，可廣泛用于水性涂料和水性隱身涂料領(lǐng)域。

本發(fā)明所制得的鋁粉顏料可以制成鋁銀漿或者直接作為鋁顏料使用，具有優(yōu)異的貯存穩(wěn)定性和良好的抗腐蝕性能，既可廣泛應(yīng)用于武器裝備的紅外偽裝和光電隱身工程領(lǐng)域，又可應(yīng)用于可見(jiàn)光隱身領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1~圖6依次是實(shí)施例1~6所得產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的光學(xué)顯微鏡圖。

圖7~圖10依次是實(shí)施例1、2、4、6所得產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的掃描電鏡圖。

圖11是實(shí)施例1~9的耐堿性測(cè)試圖，圖中，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為析氫體積。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，在以下各實(shí)施例中，所用鋁銀漿含鋁粉量74wt%，平均粒徑22μm，過(guò)氧化氫、三氯化鐵、氯化亞鐵、氨水、異丙醇等均為市售分析純?cè)噭?，稀釋過(guò)的氨水是由異丙醇、水和25wt%氨水按體積比4.6∶2∶1進(jìn)行稀釋得到的其他未詳細(xì)描述的各種過(guò)程和方法均是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法。

實(shí)施例1

在反應(yīng)器中加入20g鋁銀漿和40ml異丙醇，45℃下攪拌1h后，在1h內(nèi)勻速滴加11ml5.0wt%的h2o2水溶液，然后于3h內(nèi)勻速滴加25ml氯化亞鐵水溶液（溶液中氯化亞鐵的質(zhì)量為6.61g），并同時(shí)滴加稀釋過(guò)的氨水控制反應(yīng)體系的ph為4.20，滴加完畢后繼續(xù)攪拌3h，過(guò)濾，即得到鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料。

實(shí)施例2

在反應(yīng)器中加入20g鋁銀漿和40ml異丙醇，45℃下攪拌1h后，在1h內(nèi)勻速滴加11ml6.5wt%的h2o2水溶液，然后于3h內(nèi)勻速滴加25ml由6.51g氯化亞鐵與0.88g氯化鐵配制而成的混合鹽水溶液（fe³⁺：fe²⁺摩爾比1:10），并同時(shí)滴加稀釋過(guò)的氨水控制反應(yīng)體系的ph為4.65，滴加完畢后繼續(xù)攪拌3h，過(guò)濾，即得到鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料。

實(shí)施例3

在反應(yīng)器中加入20g鋁銀漿和40ml異丙醇，45℃下攪拌1h后，在1h內(nèi)勻速滴加11ml5.0wt%的h2o2水溶液，然后于3h內(nèi)勻速滴加25ml由6.64g氯化亞鐵與0.69g氯化鐵配制而成的混合鹽水溶液（fe³⁺：fe²⁺摩爾比1:13），并同時(shí)滴加稀釋過(guò)的氨水控制反應(yīng)體系的ph為4.41，滴加完畢后繼續(xù)攪拌3h，過(guò)濾，即得到鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料。

實(shí)施例4

在反應(yīng)器中加入20g鋁銀漿和40ml異丙醇，45℃下攪拌1h后，在1h內(nèi)勻速滴加11ml5.0wt%的h2o2水溶液，然后于3h內(nèi)勻速滴加25ml由6.61g氯化亞鐵與0.75g氯化鐵配制而成的混合鹽水溶液（fe³⁺：fe²⁺摩爾比1:12），并同時(shí)滴加稀釋過(guò)的氨水控制反應(yīng)體系的ph為4.70，滴加完畢后繼續(xù)攪拌3h，過(guò)濾，即得到鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料。

實(shí)施例5

在反應(yīng)器中加入20g鋁銀漿和40ml異丙醇，45℃下攪拌1h后，在1h內(nèi)勻速滴加11ml5.0wt%的h2o2水溶液，然后于3h內(nèi)勻速滴加25ml由6.61g氯化亞鐵與0.75g氯化鐵配制而成的混合鹽水溶液（fe³⁺：fe²⁺摩爾比1:12），并同時(shí)滴加稀釋過(guò)的氨水控制反應(yīng)體系的ph為5.37，滴加完畢后繼續(xù)攪拌3h，過(guò)濾，即得到鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料。

實(shí)施例6

在反應(yīng)器中加入20g鋁銀漿和40ml異丙醇，45℃下攪拌1h后，在1h內(nèi)勻速滴加11ml7.0wt%的h2o2水溶液，然后于3h內(nèi)勻速滴加25ml由6.63g氯化亞鐵與0.72g氯化鐵配制而成的混合鹽水溶液（fe³⁺：fe²⁺摩爾比1:12.5），并同時(shí)滴加稀釋過(guò)的氨水控制反應(yīng)體系的ph為4.63，滴加完畢后繼續(xù)攪拌3h，過(guò)濾，即得到鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料。

實(shí)施例7

在反應(yīng)器中加入20g鋁銀漿和40ml異丙醇，40℃下攪拌1h后，在1h內(nèi)勻速滴加11ml8.0wt%的h2o2水溶液，然后于3h內(nèi)勻速滴加25ml由6.61g氯化亞鐵與0.75g氯化鐵配制而成的混合鹽水溶液（fe³⁺：fe²⁺摩爾比1:12），并同時(shí)滴加稀釋過(guò)的氨水控制反應(yīng)體系的ph為4.70，滴加完畢后繼續(xù)攪拌3h，過(guò)濾，即得到鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料。

實(shí)施例8

在反應(yīng)器中加入20g鋁銀漿和40ml異丙醇，50℃下攪拌1h后，在1h內(nèi)勻速滴加11ml5.0wt%的h2o2水溶液，然后于3h內(nèi)勻速滴加25ml由6.61g氯化亞鐵與0.75g氯化鐵配制而成的混合溶液（fe³⁺：fe²⁺摩爾比1:12），并同時(shí)滴加稀釋過(guò)的氨水控制反應(yīng)體系的ph為4.70，滴加完畢后繼續(xù)攪拌3h，過(guò)濾，即得到鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料。

實(shí)施例9

在反應(yīng)器中加入20g鋁銀漿和40ml異丙醇，45℃下攪拌1h后，在1h內(nèi)勻速滴加11ml5.0wt%的h2o2水溶液，然后于6h內(nèi)勻速滴加25ml由6.56g氯化亞鐵與0.81g氯化鐵配制而成的混合鹽水溶液（fe³⁺：fe²⁺摩爾比1:11），并同時(shí)滴加稀釋過(guò)的氨水控制反應(yīng)體系的ph為4.70，滴加完畢后繼續(xù)攪拌3h，過(guò)濾，即得到鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料。

性能測(cè)試：將各實(shí)施例所制鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料分別按照鐵氧化物包覆的彩色水性鋁粉顏料∶丙二醇單甲醚∶磷酸酯t=20∶5∶1的質(zhì)量比捏合，制得分散良好的水性鋁銀漿，然后再進(jìn)行下列測(cè)試。

1）包覆結(jié)果檢測(cè)

將丙烯酸酯乳液與上述水性鋁銀漿按照100∶7的質(zhì)量比混勻后，均勻涂抹在蓋玻片上，在640倍多功能顯微鏡下觀察。若氧化鐵顆粒自聚而不是包覆在鋁粉表面，在om圖中會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有包覆到鋁粉表面的透明顆粒，透明顆粒越少，說(shuō)明氧化鐵對(duì)鋁粉的包覆越好。從圖1~6中可以看出，實(shí)施例2~6的om圖中透明顆粒明顯比實(shí)施例1少，氧化鐵對(duì)鋁粉的包覆效果明顯優(yōu)于實(shí)施例1。

將實(shí)施例1、2、4、6所制得的產(chǎn)品進(jìn)行電鏡掃描，從sem圖中可以明確看出實(shí)施例2、4、6制備得到的鋁粉顏料中氧化鐵在鋁粉表面均勻致密分布，包覆效果更好，而實(shí)施例1的包覆膜均勻度和致密度均較差。

2）耐堿性測(cè)試

取水性鋁銀漿1g放入裝有60mlph=11.0物質(zhì)的量濃度為0.1mol/l的na2co3-nahco3混合溶液的100ml燒瓶中，測(cè)試析氫情況，析氫量越少，耐腐蝕性越好，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖11。從圖中可以看出，實(shí)施例2~9所制產(chǎn)品的耐堿腐蝕性能明顯優(yōu)于實(shí)施例1所制產(chǎn)品，可作為制備具有優(yōu)異性能的水性涂料的原料。

3）可見(jiàn)光隱身性能測(cè)試

將水性鋁銀漿與丙烯酸酯乳液按照1∶4的質(zhì)量比混勻，然后涂在黑白遮力板上，采用多角度分光光度計(jì)測(cè)定樣品的l、a*、b*值，結(jié)果見(jiàn)表1。從表1中可以看出，實(shí)施例1~6所得樣品的b*值均有所增大，黃度趨于明顯，a*值保持在0附近，l值均明顯低于原料鋁銀漿（表中的raw），反射率降低，可見(jiàn)光隱身性能好。

表1：