一種聚合物包覆鋁粉的微球及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及聚合物包覆鋁粉的微球及其制備 方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 為改善塑料制品的外觀、延長(zhǎng)制品壽命，通常需對(duì)塑料制品表面進(jìn)行噴涂處理，但 噴涂工藝存在諸多缺點(diǎn)：成本高，生產(chǎn)流程長(zhǎng)、效率低、不良品率高；不環(huán)保，污染環(huán)境、危 害操作人員的身心健康、安全風(fēng)險(xiǎn)大；漆面易脫落，造成產(chǎn)品外觀不良，影響產(chǎn)品檔次；產(chǎn) 品及不良品回收困難。隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越重視和關(guān)注，免噴涂材料產(chǎn)品正逐步顯 示出其競(jìng)爭(zhēng)力，可廣泛應(yīng)用于工藝品、玩具、家電、汽車(chē)、電子產(chǎn)品、體育用品和辦公用品等。
[0003] 為了使制品具有銀白色的金屬效果，通常是在基體樹(shù)脂中添加鋁粉，鋁粉分散到 基體樹(shù)脂后，鋁粉與鋁粉之間互相連接，形成連續(xù)的鋁粉效果的膜，遮蓋了基材，呈現(xiàn)出金 屬質(zhì)感；但是，通過(guò)將鋁粉直接加入基體樹(shù)脂中，基體樹(shù)脂與鋁粉的相容性差，在擠出或注 塑的強(qiáng)壓力和強(qiáng)剪切條件下，鋁粉與基體樹(shù)脂材料很難達(dá)到流動(dòng)性一致，易出現(xiàn)流痕；特別 是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品，沿著流動(dòng)方向取向的鋁粉在發(fā)生熔體流動(dòng)轉(zhuǎn)向、流速不穩(wěn)定，熔體匯合 等現(xiàn)象時(shí)，引起鋁粉在熔體中分布不均勻，甚至在制品表面形成流痕和熔接線等缺陷，嚴(yán)重 限制了免噴涂材料的市場(chǎng)推廣和應(yīng)用。
[0004] 到目前為止，關(guān)于將鋁粉包覆于水性聚合物分散液后通過(guò)噴霧干燥和交聯(lián)反應(yīng)形 成聚合物包覆鋁粉微球，再將該聚合物包覆鋁粉的微球和基體樹(shù)脂通過(guò)共混擠出制成免噴 涂材料，從而最終制成無(wú)流痕、輕熔接線的免噴涂材料鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明的首要目的旨在提供一種能夠改善鋁粉與基體樹(shù)脂的相容性、提高鋁粉與熔 體的流動(dòng)一致性的聚合物包覆鋁粉的微球。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述聚合物包覆鋁粉的微球的制備方法。
[0007] 本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的： 一種聚合物包覆鋁粉的微球，按重量百分比計(jì)，包括如下組分： 鋁粉/水性鋁粉漿料 5_80wt% 水性聚合物分散液 18_90wt% 抗氧緩蝕劑 0. l-5wt% 固化劑 0? 2-10wt%。
[0008] 所述的聚合物包覆鋁粉的微球的物理結(jié)構(gòu)為含有粒徑3-200 i! m的鋁粉內(nèi)核，在 鋁粉內(nèi)核的外表面包覆有厚度為5-800 y m的聚合物外殼。
[0009] 所述鋁粉的A1元素含量不少于60wt%，且含有Zn、Sn、Ni、Pb、Fe、Mg、Si、Mn、Be、 Cu、Ti或稀土元素的一種或幾種；所述鋁粉的形狀選自球形、花瓣形、樹(shù)枝形、雪花形、玉米 片形、銀元形、半銀元形的一種或幾種；所述鋁粉的粒徑為3-200 y m，優(yōu)選為5-100 y m，更 優(yōu)選為5-50μm。
[0010] 所述水性鋁粉漿料的固含量為10-80wt%，優(yōu)選為20-70 wt%。
[0011] 所述水性聚合物分散液的固含量為10_60wt%，選自聚氨酯乳液、有機(jī)娃乳液、有 機(jī)氟乳液、環(huán)氧樹(shù)脂乳液、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、改性ABS樹(shù)脂乳液、改性 纖維素水溶液、聚乙烯醇及其縮合物水溶液、聚丙烯酸水溶液、水性脲醛樹(shù)脂、水性三聚氰 胺及其醚化樹(shù)脂、水性酚醛樹(shù)脂、水性醇酸樹(shù)脂、水性聚酯樹(shù)脂、聚醋酸乙烯酯乳液、改性乙 烯-醋酸乙烯酯乳液、天然橡膠乳液、丁苯乳液、丁腈乳液、乙丙乳液及其復(fù)合物和改性物 的一種或幾種混合物。
[0012] 所述抗氧緩蝕劑選自苯丙三氮唑、植酸、植酸鹽、8-羥基喹啉、有機(jī)磷化物、磷酸及 其衍生物、焦性沒(méi)食子酸的一種或幾種混合物。
[0013] 所述固化劑包括脂肪族多胺、芳香族多胺、脂環(huán)族多胺、氯化銨、間苯二酚、氮丙啶 及其衍生物、氯化銨、氧化鋅、鋅鹽、雙氰胺、液體聚酰胺、改性芳胺、氨基樹(shù)脂、多異氰酸酯 及其低聚物、聚碳化二亞胺、有機(jī)硅氧烷、含硼的絡(luò)合物、環(huán)氧基固化劑的一種或多種混合 物。
[0014] 所述的聚合物包覆鋁粉的微球還包括0_3wt%的其它助劑，所述其他助劑包括消 泡劑、分散劑和/或防沉劑；其中消泡劑優(yōu)選有機(jī)硅消泡劑；分散劑優(yōu)選為聚羧酸分散劑。
[0015] 一種聚合物包覆鋁粉的微球的制備方法，包括如下步驟： a) 常溫下在水性聚合物分散液中加入抗氧緩蝕劑，攪拌分散10-25min ;在攪拌情況 下，向分散液中緩慢加入表面處理的鋁粉/水性鋁粉漿料，邊攪拌邊加入固化劑和/或其他 助劑，繼續(xù)攪拌30-120min，使鋁粉充分分散并被水性聚合物分散液包覆，即得聚合物包覆 鋁粉的復(fù)合分散液； b) 將步驟a)得到的復(fù)合分散液進(jìn)行噴霧干燥，在噴霧干燥過(guò)程中，噴霧形成的聚合物 包覆鋁粉的小液滴通過(guò)固化劑進(jìn)行固化交聯(lián)反應(yīng)，即得聚合物包覆鋁粉的微球。
[0016] 其中表面處理的鋁粉/水性鋁粉漿料中的鋁粉通過(guò)添加如潤(rùn)滑劑、表面活性劑等 的來(lái)處理得到的。
[0017] 所述噴霧干燥的進(jìn)風(fēng)口溫度為150-300°c，優(yōu)選為170-250°c ;出風(fēng)口溫度為 50-130°C，優(yōu)選為 70-100°C。
[0018] 所述的聚合物包覆鋁粉的微球的制備方法制備得到的聚合物包覆鋁粉的微球在 熱塑性和熱固性材料中的應(yīng)用。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果如下： 本發(fā)明通過(guò)在水性聚合物分散液中緩慢添加鋁粉/水性鋁粉漿料，使得制備而成的聚 合物包覆鋁粉的微球能夠改善鋁粉與基體樹(shù)脂的相容性，提高了鋁粉的耐剪切性及其在擠 出或注塑過(guò)程中與熔體的流動(dòng)一致性，從而消除制品表面的流痕、減輕熔接線，可廣泛應(yīng)用 于制備無(wú)流痕、輕熔接線的免噴涂熱塑性材料。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，以下實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方 式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受下述實(shí)施例的限制。
[0021] 實(shí)施例1-6和對(duì)比例1-3 : 按表1中實(shí)施例1-6及對(duì)比例1-2的配方，常溫下在水性聚合物分散液中加入抗氧緩 蝕劑，攪拌分散l〇_25min ;在攪拌情況下，向分散液中緩慢加入表面處理的鋁粉/水性鋁粉 漿料，邊攪拌邊加入固化劑和/或其他助劑，繼續(xù)攪拌30-120min，使鋁粉充分分散并被水 性聚合物分散液包覆，即得聚合物包覆鋁粉的復(fù)合分散液；將得到的復(fù)合分散液進(jìn)行噴霧 干燥，在噴霧干燥過(guò)程中，噴霧形成的聚合物包覆鋁粉的小液滴通過(guò)固化劑進(jìn)行固化交聯(lián) 反應(yīng)，即得聚合物包覆鋁粉的微球；噴霧干燥過(guò)程的進(jìn)風(fēng)口溫度為150-300°C，出風(fēng)口溫度 為 50-130°C。
[0022] 表 1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聚合物包覆鋁粉的微球，其特征在于：按重量百分比計(jì)，包括如下組分： 鋁粉/水性鋁粉漿料 5-80wt% 水性聚合物分散液 18-90wt% 抗氧緩蝕劑 0. l-5wt% 固化劑 0? 2-10wt%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物包覆鋁粉的微球，其特征在于，含有粒徑3-200 y m的 鋁粉內(nèi)核，在鋁粉內(nèi)核的外表面包覆有厚度為5-800 iim的聚合物外殼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物包覆鋁粉的微球，其特征在于，所述鋁粉的A1元素含 量不少于60wt%，且含有Zn、Sn、Ni、Pb、Fe、Mg、Si、Mn、Be、Cu、Ti或稀土元素的一種或幾 種；所述鋁粉的形狀選自球形、花瓣形、樹(shù)枝形、雪花形、玉米片形、銀元形、半銀元形的一種 或幾種；所述鋁粉的粒徑為3-200μm，優(yōu)選為5-100μm，更優(yōu)選為5-50μm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物包覆鋁粉的微球，其特征在于，所述水性鋁粉漿料的 固含量為10_80wt%，優(yōu)選為20-70wt%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物包覆鋁粉的微球，其特征在于，所述水性聚合物分散 液的固含量為10-60wt%,選自聚氨酯乳液、有機(jī)娃乳液、有機(jī)氟乳液、環(huán)氧樹(shù)脂乳液、聚丙烯 酸酯乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、改性ABS樹(shù)脂乳液、改性纖維素水溶液、聚乙烯醇及其縮合 物水溶液、聚丙烯酸水溶液、水性脲醛樹(shù)脂、水性三聚氰胺及其醚化樹(shù)脂、水性酚醛樹(shù)脂、水 性醇酸樹(shù)脂、水性聚酯樹(shù)脂、聚醋酸乙烯酯乳液、改性乙烯-醋酸乙烯酯乳液、天然橡膠乳 液、丁苯乳液、丁腈乳液、乙丙乳液及其復(fù)合物和改性物的一種或幾種混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物包覆鋁粉的微球，其特征在于，所述抗氧緩蝕劑選自 苯丙三氮唑、植酸、植酸鹽、8-羥基喹啉、有機(jī)磷化物、磷酸及其衍生物、焦性沒(méi)食子酸的一 種或幾種混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物包覆鋁粉的微球，其特征在于，所述固化劑包括脂肪 族多胺、芳香族多胺、脂環(huán)族多胺、氯化銨、間苯二酚、氮丙啶及其衍生物、氧化鋅、鋅鹽、雙 氰胺、液體聚酰胺、改性芳胺、氨基樹(shù)脂、多異氰酸酯及其低聚物、聚碳化二亞胺、有機(jī)硅氧 烷、含硼的絡(luò)合物、環(huán)氧基固化劑的一種或幾種混合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物包覆鋁粉的微球，其特征在于，還包括0_3wt%的其它 助劑，所述其他助劑包括消泡劑、分散劑和/或防沉劑；優(yōu)選為有機(jī)硅消泡劑和/或聚羧酸 分散劑。
9. 如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的聚合物包覆鋁粉的微球的制備方法，其特征在于，包 括如下步驟： a) 常溫下在水性聚合物分散液中加入抗氧緩蝕劑，攪拌分散10_25min ;在攪拌情況 下，向分散液中緩慢加入表面處理的鋁粉/水性鋁粉漿料，邊攪拌邊加入固化劑和/或其他 助劑，繼續(xù)攪拌30-120min，使鋁粉充分分散并被水性聚合物分散液包覆，即得聚合物包覆 鋁粉的復(fù)合分散液； b) 將步驟a)得到的復(fù)合分散液進(jìn)行噴霧干燥，在噴霧干燥過(guò)程中，噴霧形成的聚合物 包覆鋁粉的小液滴通過(guò)固化劑進(jìn)行固化交聯(lián)反應(yīng)，即得聚合物包覆鋁粉的微球。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚合物包覆鋁粉的微球的制備方法，其特征在于，所述噴 霧干燥的進(jìn)風(fēng)口溫度為150-300°C，優(yōu)選為170-250°C ;出風(fēng)口溫度為50-130°C，優(yōu)選為 70-100。。。
11.如權(quán)利要求9所述的聚合物包覆鋁粉的微球的制備方法制備得到的聚合物包覆鋁 粉的微球在熱塑性和熱固性材料中的應(yīng)用。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種聚合物包覆鋁粉的微球，包括如下組分：5-80wt%鋁粉/水性鋁粉漿料；18-90wt%水性聚合物分散液；0.1-5wt%抗氧緩蝕劑；0.2-10wt%固化劑；其制備方法，包括：a）常溫下在水性聚合物分散液中加入抗氧緩蝕劑，攪拌分散10-25min；向分散液中緩慢加入表面處理的鋁粉/水性鋁粉漿料，邊攪拌邊加入固化劑，繼續(xù)攪拌30-120min，即得聚合物包覆鋁粉的復(fù)合分散液；b）將得到的復(fù)合分散液進(jìn)行噴霧干燥，噴霧形成的聚合物包覆鋁粉的小液滴通過(guò)固化劑進(jìn)行固化交聯(lián)反應(yīng)，即得聚合物包覆鋁粉的微球；制備所得的聚合物包覆鋁粉的微球能改善鋁粉與基體樹(shù)脂的相容性，提高鋁粉在擠出或注塑過(guò)程中與熔體的流動(dòng)一致性，從而消除制品表面的流痕、減輕熔接線，可用于制備免噴涂材料。
【IPC分類(lèi)】C08K3-08, C08K9-10, C09C1-64, C09C3-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104629089
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310544149
【發(fā)明人】陳平緒, 葉南飚, 胡綱, 寧方林, 孫雅杰, 宋曉輝, 王大中
【申請(qǐng)人】金發(fā)科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月6日