專利名稱：高能球磨制備鱗片型鋅鋁粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高能球磨制備鱗片型鋅鋁粉的方法。
技術(shù)背景富鋅涂料是鋼結(jié)構(gòu)防腐領(lǐng)域與車間底漆領(lǐng)域使用最為廣泛的防銹底 漆。但是目前國內(nèi)外工程中實際應(yīng)用的富鋅涂料均屬球鋅涂料，即均以球 狀鋅粉為填料。在球鋅涂料中為了追求高的干膜含鋅量，以保證涂層的導(dǎo)通性和使用壽命，料漿中鋅粉的加入量高達(dá)80%以上。如此大量的添加鋅 粉已大大超過填料的臨界體積濃度(CPVC)。這時料漿中粘結(jié)劑的量不足 以填充球鋅顆粒間的孔隙，這就注定涂層結(jié)構(gòu)的多孔性，孔隙度大，屏蔽 性差。同時，多孔涂層結(jié)構(gòu)易引起橫向共聚破壞(分層)，富鋅底漆上若 再涂覆其它高固體組分面漆，便會使面漆生成氣泡的傾向增加。在施工是 也經(jīng)常發(fā)生因球鋅沉淀而造成的堵槍、賭管故障，從而影響了涂裝重量和 施工效率。為了解決這些問題，德國Eckave-Werke,澳大利亞的Benda、比利時 鋅加、美國的Dacro等公司生產(chǎn)出了鱗片狀鋅粉，研發(fā)了多種鱗片狀富鋅 涂料，所采用的粘結(jié)劑包括環(huán)氧樹脂、氧化橡膠、硅酸乙酯等。用鱗片 狀鋅粉配制的防腐涂料，鋅成片狀多層排列，金屬粉用量小，涂層致密， 耐腐蝕性較好，特別是達(dá)羅克涂層技術(shù)是將片狀鋅、鉻酐等配制成的涂料 涂覆在鋼材等基體表面，經(jīng)30(TC左右固化后獲得約6 ~ 8 pm的有金屬光
澤的銀灰色鋅鉻涂層。由于鱗片狀鋅粉優(yōu)良的屏蔽性能、平行搭接性能、 電接觸性能、易懸浮的特性，使這一系列的鱗片狀富鋅涂料的防腐性能以 及施工性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的J求鋅富鋅涂料。在國外，作為達(dá)克羅涂料最主要成分的鱗片狀鋅粉的制備方法主要是冷軋微小鋅片法("磨機(jī)的沖擊粉碎能力分析"，周家春等，礦山機(jī)械，27 (4) , 22-24, 1999年)。但由于技術(shù)保密，目前國內(nèi)的絕大部分原料依 靠進(jìn)口，且成本高，影響了該技術(shù)在國內(nèi)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。國內(nèi)外的鋅粉生產(chǎn)技術(shù)主要有霧化法、蒸餾法和球磨法，霧化法是用 空氣、惰性氣體、水或油等高壓液體噴吹熔融金屬流，使之拌碎成微小液 滴并急冷形成固態(tài)金屬粒子或粉末。這種方法生長率高，成本低，但鋅粉 粒度較大，通常約為數(shù)10 pm，不適合生產(chǎn)超細(xì)鋅粉。蒸餾法是利用鋅的 低沸點(diǎn)、高蒸汽壓特性，在常壓下將鋅加熱到約1000。C而氣化，鋅蒸汽被 導(dǎo)入與空氣隔絕的密閉容器中快速冷卻，即可獲得高純度鋅粉。其粒度從 l 10|im，但鋅粉的形狀主要為球形。球磨法是應(yīng)用較廣泛的方法，主要用 來生長微米級的球形鋅粉。蔡曉蘭等(參見"用高能球磨制備超細(xì)鱗片狀鋅 粉"，世界有色金屬，第4期，第48-49頁，2004年)公開了用高能球磨制 備超細(xì)鱗片狀鋅粉的方法，主要研究了原料、表面活性劑以及研磨溫度和 時間等對工藝的影響。通過使用高能研磨技術(shù)，可在極短的時間內(nèi)(<30min)、在無液體介 質(zhì)的條件下，迅速形成厚度小于1 jim,直徑20~500pm的片狀粉箔。公 開號為CN1369338A的發(fā)明專利申請中公開了 一種濕法研磨制備鱗片狀金 屬粉的方法，該方法包含分選工序，為此需要專用的分選設(shè)備，工藝復(fù)雜， 效率低，而且其制備的是單一的鱗片狀金屬粉。更重要的是，上述專利及文獻(xiàn)涉及的鱗片型鋅粉在球磨加工過程中，
由于加入了球磨助劑，主要為硬脂酸、硬脂酸鋅、十二十二烷基苯磺酸鈉 等球磨助劑，生產(chǎn)出的鱗片狀鋅粉的表面也牢固的附著一層該類球磨助劑， 即便下步工序中有鱗片狀粉末的包覆工藝，也無法除去該類球磨助劑。由 于該類球磨助劑會與硅酸鹽類球磨助劑反應(yīng)，若將未除去球磨助劑的鱗片 狀鋅鋁粉用于水性富鋅涂料時，會導(dǎo)致水性富鋅涂料的失效。因此，國內(nèi)為何國內(nèi)外其它廠家只能生產(chǎn)出溶劑型如鱗片型環(huán)氧富鋅涂料，而無法研 制出水性鱗片型富鋅涂料的原因。另外，由于國內(nèi)外技術(shù)生產(chǎn)的鱗片型鋅粉，均采用單一鋅粉原料，而 沒有同時采用球狀鋅粉與球狀鋁粉經(jīng)高能球磨的機(jī)械合金化形成的鱗片型 鋅鋁合金粉。鱗片型鋅鋁合金粉同單一的鱗片型鋅粉相比較，若用于富鋅 涂料，由于鈍化作用，會極大的減緩鋅粉的消耗速率，提高整個富鋅涂料 的防腐性能與防腐壽命。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明提供一種濕法高能球磨制備鱗片型鋅鋁粉的方法，其通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)(1) 球磨。在球磨機(jī)內(nèi)加入研磨球，然后加入球狀鋅粉、球狀鋁粉、 球磨油和球磨助劑，開機(jī)研磨，基于加入物質(zhì)的總量，球狀鋅粉為 40.0% 55.0%重量，球狀鋁粉為3.0%~8.0%重量，球磨油為35.0%~40.0% 重量，球磨助劑為8.0%~15.0%重量；(2) —次抽濾。將所得料漿放入抽濾罐中，抽濾出料漿中的球磨油， 得到膏狀的鱗片狀鋅(鋁)粉。本發(fā)明還進(jìn)一步包括如下工序
(3) 膏狀產(chǎn)品包裝。經(jīng)(1) (2)工序后的膏狀鱗片狀鋅(鋁)粉 可經(jīng)包裝后直接用于生產(chǎn)制備溶劑型的鋅鋁涂料。若用于以水為溶劑的水性鋅鋁涂料，除了進(jìn)行上述(1) 、 (2)和/ 或(3)以外，還將經(jīng)過以下幾道工序；(4) 清洗。經(jīng)抽濾后的料漿置于清洗缸內(nèi)，采用清洗劑清洗去除包 覆在鱗片型鋅(鋁)粉表面的球磨助劑；(5) 二次抽濾。抽濾掉帶有清洗劑與球磨助劑的球磨油；(6) 烘干。徹底的除去剩余的球磨油，采用在烘干機(jī)中升溫干燥的 方式進(jìn)行；(7) 分散。將烘干后的粉料在分散機(jī)中處理，以消除鱗片狀鋅(鋁) 粉之間的粘結(jié)與團(tuán)塊狀現(xiàn)象；本發(fā)明還進(jìn)一步包含如下工序(8) 干粉狀產(chǎn)品包裝。將經(jīng)分散后的鱗片型鋅(鋁)粉包裝后，可 用于配制水性無機(jī)富鋅涂料與達(dá)克羅溶液。在優(yōu)選的實施方案中，^求狀鋅粉和球狀鋁粉的粒度為100目~ 325目， 優(yōu)選120目~300目，更優(yōu)選150 200目。球狀鋅4分的加入量基于加入物質(zhì) 的總量，優(yōu)選為42~50%重量，更優(yōu)選45~48%重量；球狀鋁粉的加入量基 于加入物質(zhì)的總量，優(yōu)選為4.0%~7.0%重量，更優(yōu)選5.0%~6.0%重量。球磨油的加入量基于加入物質(zhì)的總量，優(yōu)選為36.0%~38.0%重量。球 磨油為1000#油、200#汽油、煤油、高沸點(diǎn)芳香烴類等，優(yōu)選200#汽油和 煤油。加入的研磨球優(yōu)選為鋼球，研磨球直徑為5 mm~30 mm,優(yōu)選8 mm ~20 mm;更優(yōu)選10 mm ~15 mm。鋼球的大小及數(shù)量根據(jù)球磨機(jī)的型號按一定 比例加入，可同時加入不同直徑的研磨球。研磨^求與金屬鋅粉和金屬鋁粉
原料的投料比為100: 40 ~ 100: 15;優(yōu)選為100:30-100:20。球磨轉(zhuǎn)數(shù):30 ~ 50轉(zhuǎn)/分鐘；J求磨時間5~10小時，優(yōu)選6 8小時。球磨助劑為油酸、十八烷酸甘油酯、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、 硬脂酸鈉、硬脂酰胺、甘油醇、十二烷基苯磺酸鈉、棕櫚油、三氧化二鋁 或聚乙二醇等，優(yōu)選油酸、十八烷酸甘油酯、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸 鋁或硬脂酸鈉。這些球磨助劑可單獨(dú)使用，也可以混合使用，優(yōu)選混合使 用，即采用復(fù)合助劑的形式使用，球磨助劑的加入量基于加入物質(zhì)的總量， 優(yōu)選為10.0%~ 12.0%重量。清洗劑為十二烷基二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙 烯醚、烷基磺酸鈉，清洗劑可單獨(dú)使用、也可混合使用，加入量為粉料的 1~10%重量，優(yōu)選為2~3%重量。優(yōu)選在加入上述物料之前，首先對球磨機(jī)進(jìn)行清洗，即加入研磨球和 球磨油后開機(jī)空轉(zhuǎn)，清洗干凈機(jī)器后放空球磨油。采用上述工藝以后，球狀鋅粉、球狀鋁粉在球磨機(jī)中在球磨油和球磨 助劑的作用下，經(jīng)研磨球的撞擊，變?yōu)轺[片狀金屬粉，而且本發(fā)明采用高 能球磨的濕法制備鱗片狀鋅鋁粉，由于機(jī)械合金化的作用，使得鱗片狀鋅 鋁粉的性能優(yōu)于單獨(dú)研磨的鱗片狀鋅粉或者鱗片狀鋁粉，使得包含鱗片狀 鋅鋁粉的涂料的性能更為優(yōu)異。同時加入清洗劑對鱗片狀鋅鋁粉表面進(jìn)行 脫脂處理，使得本發(fā)明制備的鱗片狀鋅鋁粉能夠適用于水性涂料，實現(xiàn)了 環(huán)保的效果。根據(jù)本發(fā)明制備的鱗片狀鋅鋁涂料，其主要技術(shù)指標(biāo)如下1) 附著力(畫線法)；0-1級；2) 耐熱性^400°(:;3) 導(dǎo)通性面電阻率<104,體電阻率〈10力'm;4) 抗鹽霧腐蝕壽命40lam 50pm涂層，〉4000h;


圖1為鱗片型鋅鋁粉的高能球磨工藝流程圖。 圖2制備鱗片型鋅鋁粉的高能球磨機(jī)圖。
具體實施方式
一、 選料選取粒度為100目~ 325目的球狀鋅粉，粒度為100目~ 325目的球狀 鋁粉。二、 研磨在^求磨機(jī)內(nèi)加入直徑為5 mm~30 mm的鋼球150公斤和少量200#汽油 后開機(jī)空轉(zhuǎn)，清洗干凈機(jī)器后放空200弁汽油。然后加入55公斤的球狀鋅粉、5公斤的球狀鋁粉、40公斤的200#汽 油和4公斤的硬脂酸鋅，球磨轉(zhuǎn)數(shù)30~50轉(zhuǎn)/分鐘，研磨8小時，控制球 磨機(jī)的溫度不超過60°C。三、 一次抽濾在球磨機(jī)的出料口配有鋼網(wǎng)，擋住鋼球，然后將所得的料漿放入到帶 有300目濾布的抽濾罐中，采用抽濾機(jī)進(jìn)行抽濾，抽濾掉球磨油，得到形 成膏狀的鱗片狀鋅(鋁)粉。該產(chǎn)品可生產(chǎn)產(chǎn)制備溶劑型的富鋅涂料。生產(chǎn)可用于水性無機(jī)富鋅涂料的鱗片狀鋅(鋁)干粉的
具體實施例方式
如下；四、 清洗在配備有攪拌器的特制清洗罐內(nèi)進(jìn)行。將膏狀的鱗片狀鋅(鋁)粉加 入清洗罐中，并加入一定量清洗劑十二烷基二乙醇酰胺與新球磨油進(jìn)行脫 脂清洗處理，清洗應(yīng)在攪拌下進(jìn)行；五、 二次抽濾將清洗后的膏狀料漿放入帶有300目濾布的抽濾罐中，采用抽濾機(jī)進(jìn) 行二次抽濾，抽濾掉帶有清洗劑與球磨助劑的球磨油；六、 烘干采用在特制烘干機(jī)中升溫并熱風(fēng)干燥的方式進(jìn)行，烘干機(jī)的溫度控制 在70 80。C，經(jīng)風(fēng)機(jī)提供的熱風(fēng)不斷掠過鋅粉的表面，最終達(dá)到徹底干燥；七、 分散將烘干后的粉料放入特制的分散機(jī)，粉料通過無數(shù)鋼絲的抽打而分離， 可充分保證鱗片狀鋅(鋁)粉之間不會因為受力而導(dǎo)致重新"鍛接"以及粉 間的粘結(jié)與團(tuán)塊狀現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1、一種濕法高能球磨制備鱗片型鋅鋁粉的方法，其包括如下工序(1)球磨在球磨機(jī)內(nèi)加入研磨球，然后加入球狀鋅粉、球狀鋁粉、球磨油和球磨助劑，開機(jī)研磨，基于加入物質(zhì)的總量，球狀鋅粉為40.0％～55.0％重量，球狀鋁粉為3.0％～8.0％重量，球磨油為35.0％～40.0％重量，球磨助劑為8.0％～15.0％重量；(2)一次抽濾將所得料漿放入抽濾罐中，抽濾出料漿中的球磨油，得到膏狀的鱗片狀鋅(鋁)粉。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，還進(jìn)一步包括如下工序(3) 膏狀產(chǎn)品包裝經(jīng)(l) (2)工序后的膏狀鱗片狀鋅(鋁)粉 經(jīng)包裝后直接用于生產(chǎn)制備溶劑型的鋅鋁涂料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，還進(jìn)一步包括如下工序(4) 清洗經(jīng)抽濾后的膏狀粉料置于清洗罐內(nèi)，加入球磨油和清洗 劑后，攪拌清洗以去除包覆在鱗片型鋅(鋁)粉表面的球磨助劑；(5 ) 二次抽濾抽濾掉帶有清洗劑與球磨助劑的球磨油；(6) 烘干徹底的除去剩余的球磨油，采用在烘干機(jī)中加溫干燥的 方式進(jìn)4?。?7) 分散將烘干后的粉料在分散機(jī)中處理，以消除鱗片狀鋅鋁粉 之間的粘結(jié)與團(tuán)塊狀現(xiàn)象。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l-3任一項的方法，還進(jìn)一步包括如下工序(8) 干粉狀產(chǎn)品包裝將經(jīng)分散后的鱗片型鋅鋁粉包裝后，用于配 制水性無機(jī)鋅鋁涂料或達(dá)克羅溶液。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項的方法，所述的球狀鋅粉和球狀鋁粉的粒度為 100目~ 325目，優(yōu)選120目~300目，更優(yōu)選150~200目。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項的方法，所述的球磨油選自1000#油、200#汽 油、煤油、高沸點(diǎn)芳香烴類等。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項的方法，所述的球磨助劑選自油酸、十八烷酸 甘油酯、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁、硬脂酸鈉、硬脂酰胺、甘油醇、 十二烷基苯磺酸鈉、棕櫚油、三氧化二鋁或聚乙二醇。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3 7任一項的方法，所述的清洗劑選自十二烷基二乙醇酰 胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚或烷基磺酸鈉。
9、 一種鱗片型鋅鋁粉，其根據(jù)權(quán)利要求l-8任一項的方法制備。
全文摘要
一種濕法高能球磨制備鱗片型鋅鋁粉的方法，其包括如下工序(1)球磨；(2)一次抽濾；和/或(3)膏狀產(chǎn)品包裝；(4)清洗；(5)二次抽濾；(6)烘干；(7)分散；和/或(8)干粉狀產(chǎn)品包裝。
文檔編號B22F9/04GK101396740SQ20081021199
公開日2009年4月1日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者于一川, 華 師, 軍 張, 李運(yùn)德, 楊忠林, 楊振波, 郭萬生, 峰 陸, 陳立江, 馬振嶺, 黃玖梅 申請人:北京航材百慕新材料技術(shù)工程有限公司