铝银浆及其在涂料中的应用(下)

2025-04-14 09:47:01

三、特种铝银浆

特种铝银浆包括如树脂包覆铝银浆、水性铝银浆等。

树脂包覆铝银浆是一种特殊铝银浆,质量固体含量通常为50-60%,由微细铝片作为核心、外部包覆一层树脂材料制成,包覆树脂通常选择耐候性优异的丙烯酸树脂等。这种包覆结构能为铝片提供惰性保护,在一定程度上防止铝片氧化腐蚀,并具有超强耐酸碱腐蚀性、优异的耐候性、优异的电气绝缘性。一般其树脂含量为浆体重量的7%、厚度为0.5μm,也可以根据用户需要调整,用于高级工业装饰,如手机/家电等外壳漆、UV底漆、建筑外墙涂料、卷材涂料、轮毂涂料以及绝缘涂料等。

树脂包覆铝银浆还具有优异的金属光泽效果,因为树脂包覆层可以提高铝片的折射率,使涂料色彩更为明亮。树脂包覆铝银浆具有较好的分散性和防沉性,能在涂层中均匀分布,因而更能呈现均匀的金属色泽。

水性铝银浆通常生产工艺是通过使用雾化铝粉、表面处理剂和溶剂,在湿法球磨后再由二氧化硅包覆或缓蚀剂钝化等处理方式,在铝片表面形成一层10-100纳米的致密惰性保护层,其组成中一般含有水和/或水溶性溶剂。

水性铝银浆的品种与溶剂型铝银浆一样,也有水性仿电镀银、水性闪银、水性细白银之分,当然也有水性漂浮银浆、水性非浮银浆之分。

钝化型水性铝银浆为首代产品,其主要是通过添加钝化剂对溶剂型铝银浆进行钝化处理,包覆一层磷酸酯类钝化膜。其价格低廉,但耐酸碱稳定性差,仅适用于现调现用。

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配制好成品的水性银漆的罐内储存期长短不一,与使用的水性树脂的酸值等不同而异,因此需预先测评相应产品的储存稳定性。一般将水性银漆漆放置在50℃的恒温鼓风干燥箱中,如果能稳定7天无明显涨气、胶化、结皮等不良现象,涂层对应标样无明显消光,则可在常温下储存3个月到6个月。

中国发明专利CN101235226A公开了一种二氧化硅包覆型水性铝银浆的制备方法,其方法的主要特征为二氧化硅胶粒自组装,先用铝盐对铝粉表面进行电位调控,使铝粉表面带正电,再通过滴加硅醇盐经水解反应生成带负电的SiO2胶体,均匀致密地吸附于经过铝盐调控的带正电的铝粉表面,实现SiO2胶体在铝粉表面的自组装,使铝粉表面包覆一层均匀致密且透明的二氧化硅薄膜,从而得到二氧化硅包覆型水性铝银浆。该种水性铝银浆具有以下几个特点:在醇溶剂、水溶剂中具有良好的分散性;具有优异的耐酸耐碱的性能;包覆前后铝粉的粒径变化小于1微米、金属感下降小于5%。制备出的二氧化硅包覆型水性铝银浆产品,可作为一种环保型金属颜料广泛应用于环保型水性涂料及水性油墨。

上述专利实施例:在玻璃反应器中加入40g油性铝银浆滤饼(D50=10.5μm),加入80g二乙二醇丁醚,搅拌均匀;加入20g水与100g乙醇的混合溶液,搅拌均匀;加入0.13g的三氯化铝,搅拌30分钟后升温至60℃,并恒温在60±2℃;取50g预先配制的25%正硅酸乙酯的乙醇溶液,通过滴加方式加入反应器,滴加时间为4小时,在滴加的同时,用4%的氨水乙醇溶液调节反应器内溶液的pH值,使pH维持在8.2±0.1,滴加完成后,再继续反应3小时,然后冷却、过滤后,得到二氧化硅包覆型水性铝银浆样品。

二氧化硅无机包覆水性铝银浆又分单层包覆和双层包覆(SiO2层+铁系络合染料层,得到有色铝颜料),此外还可以进行有机包覆,如含氟有机物包覆等。

更前缘的研究,有单层无机/有机复合包覆,以及双层无机/有机复合包覆。


四、溶剂型铝银浆的应用

以溶剂型非浮型铝银浆应用为例,较常应用于溶剂型醇酸漆、硝基漆、丙烯酸漆、聚氨酯漆、氟碳漆等产品体系中,配制成相应的仿电镀银漆、细白银漆、细闪银漆、中闪银漆、粗闪银漆;如与各种实色色浆搭配调制,则可得到各种实色的细闪光漆、中闪光漆、粗闪光漆;如与各种透明色浆(如油溶性色精、半透明安巴色浆、半透明纳米色浆)搭配调制,则可得到各种颜色的半透明细闪银漆、半透明中闪银漆、半透明粗闪银漆等,因光线在该半透明色漆漆膜的反射、折射作用,漆膜面色和底色呈现不同颜色,且随观察角度不同,颜色也逐渐变化,呈现出美丽的随角异色效应。

溶剂型非浮型铝银浆中的铝片的径/厚比虽然较大,但铝的比重为2.55、较高,在油漆体系中有下沉倾向,因此需要选用一定量的无机颜料分散剂以及合适的防沉剂控制其沉降,以便满足一定的罐内储存期,典型配伍举例如下:

溶剂型丙烯酸银漆典型配方【适用于金属表面装饰或防护涂层(如集装箱、工业设备等)】


组分质量百分比作用说明
丙烯酸树脂40-65%成膜基料,提供附着力、耐候性和光泽(如Tg为40-50℃的热塑性丙烯酸树脂)
铝银浆5-10%金属颜料,提供银色光泽和屏蔽防腐效果(需选用非浮型铝粉)
混合溶剂 20-35%调节粘度及施工性(常用二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯等混合溶剂)
分散剂0.3-1%促进铝粉均匀分散,防止团聚(如BYK-161、Tego Dispers 650)
流平剂0.1-0.5%改善漆膜流平性,减少橘皮(如BYK-306、Tego Flow 300)
防沉剂0.5-2% 防止铝粉沉降(如气相二氧化硅、有机膨润土、聚酰胺蜡浆)
消泡剂0.1-0.3%抑制消除生产及施工中气泡(如BYK-052、Tego Airex 900)
附着力促进剂1-3%增强对金属基材的附着力(如磷酸酯类或硅烷偶联剂)
增塑剂3-6% 提高漆膜柔韧性(如中链氯化石蜡等)


溶剂型非浮型铝银浆漆可采用极性、非极性有机溶剂或多种复合为溶剂体系,选用烷烃、芳烃、酯类、酮类、醇类等溶剂均可。因其铝片径/厚比较高,高速分散易被打破或折弯,影响遮盖力、闪烁性、随角异色效应,故通常采用预分散工艺,俗称“开稀”或“开银”:即以一种或多种溶剂预先与铝银浆手动搅拌或慢速搅拌至均匀,再加入到调漆过程中,如以二甲苯与铝银浆重量比1:1慢速搅匀后,再在调漆的慢速搅拌阶段加入使用。调薄的铝银浆有利于在调漆阶段慢速搅拌时分散均匀和不破坏铝片形状。

溶剂型非浮型铝银浆漆的树脂选择,应据所制醇酸铝银漆、硝基铝银漆、丙烯酸铝银漆、聚氨酯铝银漆、氟碳铝银漆等产品体系不同,分别优选长油醇酸树脂、短油醇酸树脂、丙烯酸树脂、羟基树脂、氟碳树脂等,其酸值不应高,建议控制在15mgKOH/g以下。若非浮型铝银浆油漆体系酸值偏高,易导致铝银浆失色发黑、析氢胀气等问题。通过极端试验也可说明这一点,有报道在60ml硫酸溶液中(pH调至1.0),加入0.1g的非包覆非浮型铝银浆,静置720小时后,测得氢气析出量高达113ml。

因此,溶剂型非浮型铝银浆漆配方确定后,还应验证该配方系统的储存稳定性,通常采用的方法是:将样品密封于容器中,置于恒温鼓风箱(通常为50°C,时间30天),观察是否分层、结块、沉降等外观变化;使用旋转粘度计测量储存前后的粘度变化;搅拌后检查沉淀是否易重新分散均匀;对比储存前后漆膜的金属光泽(分光光度计测定L*值)、颜色均一性;储存后测试喷涂效果,观察是否出现颗粒、堵枪或金属定向异常等等。


概括而言,铝银浆在涂料中的应用主要有:

1、装饰性涂料

汽车涂料:用于面漆(如金属漆、珠光漆),通过调整铝片排列实现随角异色效果(如“变色龙”涂料)。

工业涂装:家电、电子产品外壳的金属质感涂层(如手机中框、洗衣机面板)。

建筑涂料:仿金属幕墙、装饰板材的涂装,提升视觉档次。

2、防护性涂料

防腐涂料:铝片层形成物理屏障,延缓基材腐蚀,常用于船舶、桥梁、储罐。

高温涂料:耐高温铝银浆(经硅烷处理)用于发动机、排气管等高温部件。

3、功能性涂料

导电涂料:用于电子设备外壳的抗静电涂层或电磁屏蔽层。

隔热涂料:铝片反射红外线,降低建筑能耗(如屋顶反射隔热涂料)。

水性涂料:环保型铝银浆适配水性涂料体系,替代传统溶剂型涂料体系,符合低VOC法规要求。


五、技术挑战与发展趋势

1、现存问题

分散稳定性:铝片易团聚,需优化分散剂和研磨工艺。

氧化风险:铝活性高,长期暴露易失去光泽,需优化表面包覆处理。

环保压力:溶剂型体系面临VOC排放限制,推动水性/高固含铝银浆涂料配方开发。

2、未来趋势

纳米化技术:开发纳米铝银浆,实现超薄涂层和高透光金属效果。

复合多功能化:与石墨烯、云母等复合,赋予涂层导热、自清洁等特性。

智能化应用:结合光致变色材料,开发动态变色涂层。

绿色工艺:发展生物基溶剂和可再生铝源,降低环境足迹。


铝银浆凭借其独特的光学与功能特性,在涂料工业中占据重要地位。随着环保法规趋严及市场需求升级,其制备技术正向高性能、多功能、环境友好方向演进,未来在汽车、建筑、电子、航天等领域的应用前景广阔。


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