一种高金属效果的聚合物包覆铝颜料及其制备方法与流程

1.本发明属于铝颜料制备技术领域，具体涉及了一种高金属效果的聚合物包覆铝颜料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，以计算机、通讯、消费等3c产品为代表的高科技技术飞速发展，对与其配套的产品要求越来越高，因此发展新的铝颜料产品及包覆技术是大势所趋，必须进行。聚合物包覆铝颜料的结构是铝片表面包覆了一层聚合物，在同样的铝片上包覆聚合物，其金属效果，主要取决于所包覆的该层聚合物的性能。
3.现有的聚合物包覆型铝颜料及其制备方法如下：包覆型铝颜料由以下成分构成：聚合物、醋酸丁酯、烃类溶剂、铝，其比例为(wt％)：聚合物:醋酸丁酯:烃类溶剂:铝＝(6～12):(10～20):(30～40):(38～48)。其制造方法如下：将一定量的烃类溶剂置于反应釜中，加入规定量的铝浆，搅拌均匀，升温至110～130℃，按规定重量比加入甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸等5种物质的混合物，搅拌均匀，并不断向反应釜内充氮气，使之处于氮气气氛保护下,然后按预定重量比加入过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化苯甲酰的混合物，保温8～10小时，使反应釜内的物料充分反应；将反应釜内的物料冷却至室温，用400～600目筛网筛分，取筛下的物质，压滤，得固含量为60～70wt％的滤饼，之后，按照烃类溶剂与含铝滤饼3:1的重量比，用烃类溶剂对含铝滤饼进行清洗，然后再次压滤成固含量为60～70wt％的滤饼，再将滤饼放于捏合机中，加入相当于滤饼重量15～25wt％的醋酸丁酯，捏合，即得到聚合物包覆型铝颜料。但是该聚合物包覆铝颜料的吸油量很大，金属效果差，限制了其应用。本发明是基于提高聚合物包覆铝颜料的金属效果，以满足要求高金属效果铝颜料的市场需求，拓展高端产品应用市场。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种高金属效果的聚合物包覆铝颜料及其制备方法。
5.本发明的目的是以下述技术方案实现的：
6.一种高金属效果的聚合物包覆铝颜料，包括以下重量份的原料：45～55重量份的铝粒、5～10重量份的位于所述铝粒表面的包覆聚合物、以及35～50重量份的烃类溶剂；所述包覆聚合物由单体a与引发剂反应制备形成，所述单体a与引发剂的质量比为(25～35):1；所述单体a由以下重量份的原料组成：甲基丙烯酸甲酯50～60份、苯乙烯15～20份、甲基丙烯酸丁酯20～35份，所述引发剂由以下重量份的原料组成：偶氮二异庚腈70～80份、过氧化苯甲酸叔丁酯20～30份。
7.优选的，所述铝粒为片状铝。
8.优选的，所述烃类溶剂为选自脂肪烃类、芳香烃类中的一种或多种组合。
9.如上所述的高金属效果的聚合物包覆铝颜料的制备方法，包括以下步骤：
10.s1.将铝原料和适量烃类溶剂混合均匀，升温至60～80℃，加入由甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯及甲基丙烯酸丁酯混合配制成的单体a，混合均匀；所述单体a的用量为所述铝原料中含铝重量的10～22％；
11.s2.向步骤s1的物料中加入由偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酸叔丁酯及适量烃类溶剂混合配制成的混合物b，保温反应5～8h；
12.s3.将步骤s2反应后的物料升温至135～145℃，加入新的过氧化苯甲酸叔丁酯，保温反应1～2h；
13.s4.步骤s3反应后的物料降温至60～80℃，加入新的偶氮二异庚腈，保温反应1～2h；步骤s1所述单体a与步骤s2～s4中所述偶氮二异庚腈、所述过氧化苯甲酸叔丁酯的两者总重量的比为(25～35):1；
14.s5.将步骤s4反应后的物料冷却，固液分离，得到滤饼，将所述滤饼与适量的烃类溶剂一起捏合，形成所述高金属效果的聚合物包覆铝颜料。
15.优选的，步骤s1所述单体a与步骤s2所述混合物b中所述偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酸叔丁酯两者总重量的比为(40～50):1。
16.优选的，步骤s1所述烃类溶剂的用量为所述铝原料中含铝重量的15～25倍，步骤s2所述烃类溶剂的用量为所述偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酸叔丁酯两者总重量的20～30倍。
17.优选的，步骤s2～s4在氮气气氛下进行。
18.优选的，步骤s5所述滤饼固含量为60～70wt％，所述烃类溶剂加入量为所述滤饼重量的15～25％。
19.优选的，步骤s5所述固液分离前还包括将反应后的物料筛分去除大颗粒物质的步骤，所述筛分目数为150～600目。
20.优选的，所述固液分离方法为压滤，所述压滤后的滤饼的固含量为60～70wt％，然后用烃类溶剂对压滤滤饼进行清洗，再压滤得到固含量为60～70wt％的滤饼，进行捏合。
21.相比于传统高金属效果的聚合物包覆铝颜料，本发明采用聚合后透明度好的单体，且在特定工艺中，使单体聚合反应均匀缓慢，生成的聚合物结构紧凑，减少了聚合物包覆层的吸油量，从而得到高金属效果的聚合物包覆铝颜料。
具体实施方式
22.本发明提供的高金属效果的聚合物包覆铝颜料，包括以下重量份的原料：45～55重量份的铝粒、5～10重量份的位于铝粒表面的包覆聚合物、以及35～50重量份的烃类溶剂；包覆聚合物由单体a与引发剂反应制备形成，单体a与引发剂的质量比为(25～35):1；单体a由以下重量份的原料组成：甲基丙烯酸甲酯50～60份、苯乙烯15～20份、甲基丙烯酸丁酯20～35份，引发剂由以下重量份的原料组成：偶氮二异庚腈70～80份、过氧化苯甲酸叔丁酯20～30份。
23.现有的聚合物包覆技术，配方很复杂而工艺又粗放简单，导致单体反应后形成的聚合物，其成分十分复杂，结构蓬松，吸油量大，金属效果差。本发明开发了新的聚合物配方，将现有技术配方的7种单体中仅保留了2个(甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、)，去掉了反应后粘性大及腐蚀性大的单体(甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸)，以延缓铝的金属
效果的下降，增加了性能优良的单体(甲基丙烯酸丁酯)，更换了新的引发剂(过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化苯甲酰替换为偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酸叔丁酯)，以使单体聚合反应更均匀缓慢，总单体数量也从7种减为5种。
24.优选的，在包覆前，选择较高金属效果的基础铝浆，铝片形状完整、厚薄均匀的铝浆，有利于提高包覆后的金属效果。基础铝浆通常含有：铝粒65～75％，溶剂24～33％，球磨助剂1～2％。
25.优选的，在制备过程中，一般选用芳香烃、脂肪烃类溶剂，以适应较高的反应温度，包覆后，产品捏合可以使用少量二甲苯等溶剂，以更好的适应下游的应用。溶剂进一步可选用矿物油、d70、d80溶剂、150#170#溶剂、二甲苯、三甲苯、四甲苯等。
26.如上所述的高金属效果的聚合物包覆铝颜料的制备方法，包括以下步骤：
27.s1.将铝原料和适量烃类溶剂混合均匀，升温至60～80℃，加入由甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯及甲基丙烯酸丁酯混合配制成的单体a，混合均匀；所述单体a的用量为铝原料中含铝重量的10～22％；
28.s2.向步骤s1的物料中加入由偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酸叔丁酯及部分烃类溶剂混合配制成的混合物b，保温反应5～8h；
29.s3.将步骤s2反应后的物料升温至135～145℃，加入新的过氧化苯甲酸叔丁酯，保温反应1～2h；
30.s4.步骤s3反应后的物料降温至60～80℃，加入新的偶氮二异庚腈，保温反应1～2h；步骤s1单体a与步骤s2～s4中偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酸叔丁酯的总重量的比为(25～35):1；
31.s5.将步骤s4反应后的物料冷却，固液分离，得到滤饼，将滤饼与适量的烃类溶剂一起捏合，得到高金属效果的聚合物包覆铝颜料。
32.现有技术聚合物包覆铝颜料的制备方法仅在高温保温阶段对反应进行控制，但高温时，单体反应速度快，生成的聚合物难以有序排列，只能形成结构蓬松的聚合物；因此本发明，在制造工艺上更加精细，在整个升温、保温、降温等各阶段都对反应进行控制，引发剂分批次投入与单体进行反应，拓宽了反应温度范围，延迟延长了反应时间，使反应可以均匀慢速的进行，生成的聚合物能够缓慢生长，结构更加紧凑，因此可显著减少产品的吸油量，提高其金属效果。
33.优选的，步骤s1单体a与步骤s2混合物b中偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酸叔丁酯两者总重量的比为(40～50):1；本发明将大部分的偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酸叔丁酯与单体进行反应，然后再调整温度，在反应末端，与少量的过氧化苯甲酸叔丁酯、偶氮二异丁腈进行反应，有利于延长反应时间，优化聚合物结构。
34.优选的，步骤s1烃类溶剂的用量为铝原料中含铝重量的15～25倍，步骤s2烃类溶剂的用量为偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酸叔丁酯两者总重量的20～30倍，使引发剂充分溶解。
35.优选的，步骤s2、s3、s4在氮气气氛下进行，采用氮气气氛，减少高温下铝的氧化以及丙烯酸类单体在引发剂作用下聚合时氧气的影响，使其反应更加稳定。
36.优选的，步骤s5滤饼固含量为60～70wt％，烃类溶剂加入量为滤饼重量的15～25％，使最终形成的铝颜料产品中溶剂含量约为35～50重量份，使产品具有较好的分散性
和粘度。
37.优选的，步骤s5固液分离前还包括将反应后的物料筛分去除大颗粒物质的步骤，筛分目数为150～600目。
38.优选的，固液分离方法为压滤，压滤后的滤饼的固含量为60～70wt％，然后用烃类溶剂对压滤滤饼进行清洗，再压滤得到固含量为60～70wt％的滤饼，进行捏合，采用烃类溶剂对滤饼进行清洗，进一步去除未包覆在铝表面的单体或聚合物，以免影响产品的性能。
39.实施例1
40.本实施例提供的高金属效果的聚合物包覆铝颜料，包括以下重量份的构成：45重量份的铝粒、10重量份的位于铝粒表面的包覆聚合物、以及45重量份的烃类溶剂d80；包覆聚合物由以下重量份的单体a与b引发剂反应制备形成：单体a中：甲基丙烯酸甲酯60份、苯乙烯20份、甲基丙烯酸丁酯20份，引发剂中：偶氮二异庚腈70份、过氧化苯甲酸叔丁酯30份。
41.s1.按重量比称取以下物质：甲基丙烯酸甲酯60份、苯乙烯20份、甲基丙烯酸丁酯20份，将所述3种物质在常温下混合，搅拌均匀，即得单体a；按预定重量称取1800kg脂肪烃溶剂d80置于反应釜中，按预定重量称取选定的铝浆90kg(以固含量计，铝浆中溶剂重量不计入)加入反应釜中，使反应釜内的物料混合均匀，将反应釜加热升温至60℃，加入混和物a19.5kg，搅拌，使混合物a混合均匀；
42.s2.按重量比称取以下物质：偶氮二异庚腈70份,过氧化苯甲酸叔丁酯30份,将所述二种物质在常温下混合，称取混合物0.4kg，再加入10kg的脂肪烃溶剂d80作助溶剂，搅拌均匀，即得混合物b(含溶剂)；反应釜保持搅拌状态，并不断向反应釜内充氮气，使之处于氮气气氛下,将上述混合物b(含溶剂)，加入到反应釜中；在60℃保温8h，使反应釜内的物料反应完全；
43.s3.将步骤s2反应后的物料升温至135℃并保温，加入过氧化苯甲酸叔丁酯，加入重量为s2中用量的一半(0.14kg)，保温反应1h，使反应釜内的物料充分反应；
44.s4.将步骤s3反应后的物料降温至80℃，加入偶氮二异庚腈，加入重量为s2中用量的一半(0.06kg)，保温反应2h，使反应釜内的物料充分反应；
45.s5.将反应釜内的物料冷却至室温，然后取出，再用500目筛网筛分，取筛下的物质，压滤，得固含量为60wt％左右的滤饼，之后，按照脂肪烃溶剂d80与含铝滤饼3:1的重量比，对含铝滤饼进行清洗，然后再次压滤成固含量为60wt％左右的滤饼，再将滤饼放于捏合机中，加入使固含达到55％的溶剂，捏合，即得到高金属效果的聚合物包覆型铝颜料。
46.实施例2
47.本实施例提供的高金属效果的聚合物包覆铝颜料，包括以下重量份的构成：50重量份的铝粒、8重量份的位于铝粒表面的包覆聚合物、以及42重量份的脂肪烃溶剂d80；包覆聚合物由以下重量份的单体a与引发剂反应制备形成：单体a中：甲基丙烯酸甲酯60份、苯乙烯17份、甲基丙烯酸丁酯23份，引发剂中：偶氮二异庚腈75份、过氧化苯甲酸叔丁酯25份。
48.s1.按重量比称取以下物质：甲基丙烯酸甲酯60份、苯乙烯17份、甲基丙烯酸丁酯23份，将所述3种物质在常温下混合，搅拌均匀，即得单体a；按预定重量称取1800kg脂肪烃溶剂d80置于反应釜中，按预定重量称取选定的铝浆90kg(以固含量计，铝浆中溶剂重量不计入)加入反应釜中，使反应釜内的物料混合均匀，将反应釜加热升温至60℃，加入混和物a14.5kg，搅拌，使混合物a混合均匀；
49.s2.按重量比称取以下物质：偶氮二异庚腈75份,过氧化苯甲酸叔丁酯25份,将所述二种物质在常温下混合，称取0.32kg，再加入10kg的脂肪烃溶剂d80作助溶剂，搅拌均匀，即得混合物b(含溶剂)；反应釜保持搅拌状态，并不断向反应釜内充氮气，使之处于氮气气氛下,将上述混合物b(混合物)加入到反应釜中；在70℃保温7h，使反应釜内的物料反应；
50.s3.将步骤s2反应后的物料升温至135℃并保温，加入过氧化苯甲酸叔丁酯，加入重量为s2用量中的一半，保温反应1.5h，使反应釜内的物料充分反应；
51.s4.将步骤s3反应后的物料降温至80℃，加入偶氮二异庚腈，加入重量为s2中用量的一半，保温反应1.5h，使反应釜内的物料充分反应；
52.s5.将反应釜内的物料冷却至室温，然后取出，再用400目筛网筛分，取筛下的物质，压滤，得固含量为65wt％左右的滤饼，之后，按照烃类溶剂与含铝滤饼3:1的重量比，对含铝滤饼进行清洗，然后再次压滤成固含量为65wt％左右的滤饼，再将滤饼放于捏合机中，加入使固含达到58％的溶剂，捏合，即得到高金属效果的聚合物包覆型铝颜料。
53.实施例3
54.本实施例提供的高金属效果的聚合物包覆铝颜料，包括以下重量份的构成：55重量份的铝粒、5重量份的位于铝粒表面的包覆聚合物、以及40重量份的脂肪烃溶剂d80；包覆聚合物由以下重量份的单体a与引发剂反应制备形成：单体a中:甲基丙烯酸甲酯55份、苯乙烯15份、甲基丙烯酸丁酯30份，引发剂中：偶氮二异庚腈80份、过氧化苯甲酸叔丁酯20份。
55.s1.按重量比称取以下物质：甲基丙烯酸甲酯55份、苯乙烯15份、甲基丙烯酸丁酯30份，将所述3种物质在常温下混合，搅拌均匀，即得混合物a；按预定重量称取1800kg脂肪烃溶剂d80置于反应釜中，按预定重量称取选定的铝浆90kg(以固含量计，铝浆中溶剂重量不计入)加入反应釜中，使反应釜内的物料混合均匀，将反应釜加热升温至80℃，加入混和物a8.2kg，搅拌，使混合物a混合均匀；
56.s2.按重量比称取以下物质：偶氮二异庚腈80份,过氧化苯甲酸叔丁20份,将所述二种物质在常温下混合，称取0.205kg，再加入10kg的脂肪烃溶剂d80作助溶剂，搅拌均匀，即得混合物b(含溶剂)；反应釜保持搅拌状态，并不断向反应釜内充氮气，使之处于氮气气氛下,将上述混合物b(含溶剂)，加入到反应釜中；在80℃保温6h，使反应釜内的物料反应；
57.s3.将步骤s2反应后的物料升温至145℃并保温，加入过氧化苯甲酸叔丁酯，加入重量为s2中用量的一半，保温反应1h，使反应釜内的物料充分反应；
58.s4.将步骤s3反应后的物料降温至80℃，加入偶氮二异庚腈，加入重量为s2中用量的一半，保温反应1h，使反应釜内的物料充分反应；
59.s5.将反应釜内的物料冷却至室温，然后取出，再用250目筛网筛分，取筛下的物质，压滤，得固含量为70wt％左右的滤饼，之后，按照烃类溶剂与含铝滤饼3:1的重量比，对含铝滤饼进行清洗，然后再次压滤成固含量为70wt％左右的滤饼，再将滤饼放于捏合机中，加入使固含达到60％的溶剂，捏合，即得到高金属效果的聚合物包覆型铝颜料。
60.对照例是采用现有技术的聚合物包覆型铝颜料，其制备方法如下：
61.对照例1：包覆型铝颜料由以下成分构成：聚合物、醋酸丁酯、烃类溶剂、铝，其比例为(wt％)：聚合物:醋酸丁酯:烃类溶剂:铝＝10:12:33:45。其制造方法如下：将1800kg的d80溶剂置于反应釜中，加入90kg(以固含计)的铝浆，搅拌均匀，升温至120℃，按规定重量比加入20.1kg由甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸5种
物质组成的混合物(质量比为23:5:8:14:3)，搅拌均匀，并不断向反应釜内充氮气，使之处于氮气气氛保护下,然后按预定重量比加入1.7kg由过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化苯甲酰组成的混合物(质量比为1:3)，保温8小时，使反应釜内的物料充分反应；将反应釜内的物料冷却至室温，用400目筛网筛分，取筛下的物质，压滤，得固含量为60～70wt％的滤饼，之后，按照烃类溶剂与含铝滤饼3:1的重量比，用烃类溶剂对含铝滤饼进行清洗，然后再次压滤成固含量为67wt％的滤饼，再将滤饼放于捏合机中，加入使固含量为55％的醋酸丁酯，捏合，即得到聚合物包覆型铝颜料。
62.对照例2：包覆型铝颜料由以下成分构成：聚合物、醋酸丁酯、烃类溶剂、铝，其比例为(wt％)：聚合物:醋酸丁酯:烃类溶剂:铝＝8:10:32:50。其制造方法如下：将1800kg的d80溶剂置于反应釜中，加入90kg(以固含计)的铝浆，搅拌均匀，升温至120℃，按规定重量比加入14.5kg甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸5种物质的混合物(质量比为23:5:8:14:3)，搅拌均匀，并不断向反应釜内充氮气，使之处于氮气气氛保护下,然后按预定重量比加入1.2kg过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化苯甲酰的混合物(质量比为1:3)，保温8小时，使反应釜内的物料充分反应；将反应釜内的物料冷却至室温，用400目筛网筛分，取筛下的物质，压滤，得固含量为60～70wt％的滤饼，之后，按照烃类溶剂与含铝滤饼3:1的重量比，用烃类溶剂对含铝滤饼进行清洗，然后再次压滤成固含量为68wt％的滤饼，再将滤饼放于捏合机中，加入使固含量为58％的醋酸丁酯，捏合，即得到聚合物包覆型铝颜料。
63.对照例3：包覆型铝颜料由以下成分构成：聚合物、醋酸丁酯、烃类溶剂、铝，其比例为(wt％)：聚合物:醋酸丁酯:烃类溶剂:铝＝5:10:30:55。其制造方法如下：将1800kg的d80溶剂置于反应釜中，加入90kg(以固含计)的铝浆，搅拌均匀，升温至120℃，按规定重量比加入8.19kg甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸5种物质的混合物(质量比为23:5:8:14:3)，搅拌均匀，并不断向反应釜内充氮气，使之处于氮气气氛保护下,然后按预定重量比加入0.7kg过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化苯甲酰(质量比为1:3)的混合物，保温8小时，使反应釜内的物料充分反应；将反应釜内的物料冷却至室温，用250目筛网筛分，取筛下的物质，压滤，得固含量为60～70wt％的滤饼，之后，按照烃类溶剂与含铝滤饼3:1的重量比，用烃类溶剂对含铝滤饼进行清洗，然后再次压滤成固含量为70wt％的滤饼，再将滤饼放于捏合机中，加入使固含量为60％的醋酸丁酯，捏合，即得到聚合物包覆型铝颜料。
64.本发明的实施例与现有技术产品的对比试验结果如表1所示。从表1可知，本发明实施例制备得到的铝颜料吸油量低于现有技术产品，且金属效果优于现有技术产品。
65.表1
[0066][0067]
注：1.实施例与对照例采用粒径基本相同的产品进行对比测试。
[0068]
2.吸油量：以10g干粉计，溶剂用脂肪烃溶剂d80。其中，干粉是包覆铝颜料的烘干粉。
[0069]
3.金属效果：以5角度色差仪测得的15
°
角白度值进行表征，其值越大，则金属效果越好。
[0070]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。