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1、(10)授权公告号 CN 102732068 B (45)授权公告日 2014.05.28 CN 102732068 B (21)申请号 201210105721.X (22)申请日 2012.04.11 C09C 1/64(2006.01) C09C 3/04(2006.01) C09C 3/06(2006.01) C09C 3/08(2006.01) (73)专利权人 江苏大学 地址 211200 江苏省南京市溧水区永阳镇天 生桥大道 688 号 (72)发明人 殷恒波 葛超群 冯永海 颜晓波 柳艳君 姜逸倩 沈玉堂 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人。
2、 楼高潮 Aili Wang et al.Evolution of binary Fe2O3/SiO2 coating layers on the surfaces of aluminum flakes and the pigmentary performances.Powder Technology .2012, 第 221 卷第 306-311 页 . (54) 发明名称 在铝粉表面进行 SiO2/Fe2O3 复合包膜的方 法 (57) 摘要 本发明涉及在铝粉表面进行 SiO2/Fe2O3复合 包膜的方法， 首先以硅酸钠为硅源， 片状铝粉为基 材， 在片状铝粉表面包覆一层二氧化硅薄膜， 使。
3、铝 粉在水体系或弱酸体系中得以应用 ； 然后以氯化 铁为母体， 在包覆有二氧化硅薄膜的片状铝粉表 面上构筑一层氧化铁薄膜， 使其具有鲜艳的金黄 色金属光泽。 本发明铝粉表面复合包膜方法包括 ： 铝粉的除油、 二氧化硅包膜、 洗涤、 干燥、 焙烧、 三 氧化二铁包膜、 洗涤、 干燥、 焙烧等步骤。 用此方法 制备的复合包膜片状铝粉， 在水中分散性好， 耐腐 蚀性强， 具有鲜艳金黄色金属光泽。 本方法具有反 应条件温和、 易于控制、 成本低、 工艺和流程简便 的优点。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 孙捷 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国。
4、家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)授权公告号 CN 102732068 B CN 102732068 B 1/1 页 2 1. 在铝粉表面进行 SiO2/Fe2O3复合包膜的方法， 其特征在于按照下述步骤进行 ： a、 用四氢呋喃对片状铝粉进行除油， 然后用乙醇将铝粉表面残留的四氢呋喃洗去， 使 铝粉表面呈现银白色明亮金属光泽， 并且洗液呈清澈透明状， 洗干净的铝粉原料分散于无 水乙醇中， 并超声分散， 使其呈单颗粒分散状态 ； b、 将a步骤得到的铝粉浆料移至50 恒温水浴中搅拌， 加入硅源， 并用0.1 mol/L的 盐酸调节 pH=7 ； c、。
5、 将 b 步骤制得的浆料进行陈化、 抽滤、 洗涤、 干燥、 焙烧， 得包覆有二氧化硅的铝粉原 料 ； d、 将 c 步骤中所得样品分散于去离子水中， 制成悬浮液， 超声分散， 使样品基本呈单颗 粒分散状态 ； e、 将 d 步骤得到的样品浆料移至 70恒温水浴中搅拌， 加入氯化铁， 并用氨水浓度为 5wt% 的氨水调节 pH=3.5 ； f、 将 e 步骤制得的浆料进行陈化， 抽滤、 洗涤、 干燥、 焙烧， 最终制得样品 ； 其中步骤 a 中所用包覆前浆料中铝粉浓度为 100 g/L 无水乙醇， 超声时间为 20 min ； 其中步骤 b 中的所用硅源为硅酸钠， 其浓度为 0.3 mol/L，。
6、 根据所加硅酸钠体积不同， 经核算二氧化硅的包覆量为 5%-20% 即二氧化硅与铝粉的质量比为 5-20:100 ； 其中步骤 c 中焙烧温度为 220 ， 焙烧时间为 3 h ； 其中步骤 d 中的浆料浓度为 50 g/L， 超声时间为 30 min ； 其中步骤 e 中的氯化铁浓度为 0.5 mol/L， 根据所加氯化铁溶液所加体积不同， 经核算 氧化铁的包覆量为 10%-30% 即氧化铁与铝粉的质量之比为 10-30 ： 100 ； 其中步骤 f 中焙烧温度为 550 ， 焙烧时间为 3 h ； 其中步骤 c 和 f 所述的陈化时间为 3 h， 抽滤、 洗涤指用去离子水洗涤， 抽成滤饼，。
7、 直至 滤液的电导率小于 20 ms/m ； 其中步骤 c 和 f 所述的干燥方法为鼓风干燥， 干燥温度为 120 ， 干燥时间为 24 h。 权 利 要 求 书 CN 102732068 B 2 1/4 页 3 在铝粉表面进行 SiO2/Fe2O3 复合包膜的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种在铝粉表面进行SiO2/Fe2O3复合包膜方法， 指以片状铝粉为基底， 首先利用硅酸钠为硅源， 在铝粉表面进行二氧化硅包膜， 然后以氯化铁为母体， 在包有二氧 化硅的铝粉表面进行氧化铁的包膜的方法。 背景技术 0002 片状铝粉又称铝颜料， 具有特殊的二维结构和优良的物理化学性能， 是常见的金 属。
8、颜料之一。它具有优良的金属效应， 广泛应用于涂料、 塑料和印刷油墨等行业。作为涂料 用的铝颜料一直应用于溶剂型体系中。近年来， 随着涂料工业的进一步发展以及人们环保 意识的增强， 对向大气环境中排放有毒溶剂的规定日趋严格， 低污染、 无公害、 无粉尘的铝 颜料产品的生产开发得到高度重视。 用水代替有机溶剂， 已成为涂料行业发展的必然趋势。 然而铝颜料很容易与水发生反应， 这不仅会使铝颜料失去其应有的光泽同时产生的氢气还 会诱发燃烧和爆炸的危险。而且片状铝粉具有很大的比表面积， 暴露在空气中极易被酸性 介质腐蚀， 严重影响了铝颜料的使用性能， 因此必须对其进行表面处理。 铝粉表面包覆一层 惰性无。
9、机氧化物后， 使其与周围介质形成一道屏障， 不仅能克服上述缺陷， 而且能提高产品 的应用性能， 改善其在水性体系中的耐腐蚀性能及耐酸性。对铝粉的无机表面包覆通常采 用 SiO2、 TiO2等多种金属氧化物。 0003 彩色铝粉颜料在结构和粒度上与一般片状铝粉颜料相似。 它的迅速发展不但可以 满足人们多彩化的要求， 更为需要高装饰效果的产品提供促销手段。彩色铝粉的研发可以 免除铝粉颜料和着色颜料混合时带来的相关问题。 0004 用TEOS为硅源， 以及溶胶-凝胶法在颜料铝粉的表面包覆二氧化硅的方法已见报 道， 但是 TEOS 相对价格昂贵， 本发明利用液相沉积法， 在颜料铝粉表面构筑 SiO2/。
10、Fe2O3复合 包覆膜还未见报道， 本实验具有工艺简单、 原料来源广泛及易于实现均匀包覆等特点。 发明内容 0005 本发明以片状铝粉为基底， 首先利用硅酸钠为硅源， 在铝粉表面进行二氧化硅包 膜， 然后以氯化铁为母体， 在包有二氧化硅的铝粉表面进行氧化铁包膜。本 发明原料来源 广泛， 操作方法简单易行。 0006 在铝粉表面进行 SiO2/Fe2O3复合包膜的方法， 按照下述步骤进行 ： 0007 a、 用四氢呋喃对片状铝粉进行除油， 然后用乙醇将铝粉表面残留的四氢呋喃洗 去， 使铝粉表面呈现银白色明亮金属光泽， 并且洗液呈清澈透明状， 洗干净的铝粉原料分散 于无水乙醇中， 并超声分散， 使。
11、其呈单颗粒分散状态 ； 0008 b、 将 a 步骤得到的铝粉浆料移至 50恒温水浴中搅拌， 加入硅源， 并用 0.1mol/L 的盐酸调节 pH=7 ； 0009 c、 将 b 步骤制得的浆料进行陈化、 抽滤、 洗涤、 干燥、 焙烧， 得包覆有二氧化硅的铝 粉原料 ； 说 明 书 CN 102732068 B 3 2/4 页 4 0010 d、 将 c 步骤中所得样品分散于去离子水中， 制成悬浮液， 超声分散， 使样品基本呈 单颗粒分散状态 ； 0011 e、 将 d 步骤得到的样品浆料移至 70恒温水浴中搅拌， 加入氯化铁， 并用氨水浓 度为 5wt% 的氨水调节 pH=3.5 ； 001。
12、2 f、 将 e 步骤制得的浆料进行陈化， 抽滤、 洗涤、 干燥、 焙烧， 最终制得样品。 0013 其中步骤 a 中所用包覆前浆料中铝粉浓度为 100g/L 无水乙醇， 超声时间为 20min 0014 其中步骤 b 中的所用硅源为硅酸钠， 其浓度为 0.3mol/L， 根据所加硅酸钠体积不 同， 经核算二氧化硅的包覆量为 5%-20% 即二氧化硅与铝粉的质量比为 5-20:100 ； 0015 其中步骤 c 中焙烧温度为 220， 焙烧时间为 3h。 0016 其中步骤 d 中的浆料浓度为 50g/L， 超声时间为 30min。 0017 其中步骤 e 中的氯化铁浓度为 0.5mol/L，。
13、 根据所加氯化铁溶液所加体积不同， 经 核算氧化铁的包覆量为 10%-30% 即氧化铁与铝粉的质量之比为 10-30 ： 100。 0018 其中步骤 f 中焙烧温度为 550， 焙烧时间为 3h。 0019 其中步骤c和f所述的陈化时间为3h， 抽滤、 洗涤指用去离子水洗涤， 抽成滤饼， 直 至滤液的电导率小于 20ms/m 0020 其中步骤c和f所述的干燥方法为鼓风干燥， 干燥温度为120， 干燥时间为24h。 0021 本发明的有益效果 ： 本发明涉及一种在颜料铝粉表面进行 SiO2/Fe2O3复合包膜的 方法， 解决了铝粉耐腐蚀性差， 颜色单一的缺点。经过耐酸性、 SEM、 以及 X。
14、RD 的测试， 表明 SiO2/Fe2O3复合膜成功包覆在颜料铝粉表面并且包覆后铝粉颜料具有耐腐蚀性。用此方法 制备的复合包膜片状铝粉， 在水中分散性好， 耐腐蚀性强， 具有鲜艳金黄色金属光泽。本方 法具有反应条件温和、 易于控制、 成本低、 工艺和流程简便的优点。 附图说明 0022 图 1 ： 在室温下， 样品的析氢曲线图。(a) 铝原料， (b) 二氧化硅的包覆量为 5%， (c) 二氧化硅的包覆量为 20%。 0023 图 2 ： 样品的 XRD 谱图。 （a） 铝原料，（b） 二氧化硅包覆量为 20%，（c） 氧化铁包覆 量为 10%，（d） 氧化铁包覆量为 30%。， Al; ， 。
15、Fe2O3. 0024 图 3 ： 样品的扫描电镜图。 （a） 铝原料，（b） 二氧化硅包覆量为 5% 的样品，（c） 二 氧化硅包覆量为 20%，（d） 氧化铁包覆量为 10%，（e） 氧化铁包覆量为 30%。 具体实施方式 0025 下面结合具体实施实例和样品的析氢、 XRD 测试以及电镜扫描测试对本发明做进 一步说明。 0026 实施例 1 0027 用四氢呋喃对片状铝粉进行除油， 然后用乙醇将铝粉表面残留的四氢呋喃洗去， 使铝粉表面呈现银白色明亮金属光泽， 并且洗液呈清澈透明状。 0028 将20g片状除油后铝粉分散于200mL去无水乙醇中， 制成悬浮液， 超声分散20min， 铝粉颗。
16、粒基本呈单颗粒分散状态。 然后， 将铝粉悬浮液移至温度为50的恒温水浴中， 在快 速搅拌的情况下， 将 56ml 浓度为 0.3mol/L 的硅酸钠 （二氧化硅与铝粉的质量比为 5 ： 100） 说 明 书 CN 102732068 B 4 3/4 页 5 和 0.1mol/L 的盐酸溶液一起缓慢的加入到铝粉悬浮液中， 硅酸钠的加入时间为 45min， 加 完后陈化 3h， 整个过程控制温度为 50， pH 为 7。最后， 样品进行抽滤、 洗涤至滤液的电导 率小于 20ms/m， 取出滤饼， 在 120下烘干 24h， 将所烘干的样品在 220下进行焙烧 2h， 得 最终包覆样品。将铝粉与以铝。
17、粉为基底包覆二氧化硅样品进行析氢耐腐蚀试验， 析氢曲 线如图 1 曲线 （b） 所示， 由曲线 （a） 、（b） 可以清晰看出以铝粉为基底包覆二氧化硅的铝粉 样品析氢量明显低于铝粉原料， 由此可见包覆有二氧化硅的铝粉耐腐蚀性明显高于铝粉原 料。由图 3 扫描图 （a） 、（b） 可以清晰看出二氧化硅成功包覆在铝粉表面， 粒径约为 10nm。 0029 实施例 2 0030 用四氢呋喃对片状铝粉进行除油， 然后用乙醇将铝粉表面残留的四氢呋喃洗去， 使铝粉表面呈现银白色明亮金属光泽， 并且洗液呈清澈透明状。 0031 将20g片状除油后铝粉分散于200mL无水乙醇中， 制成悬浮液， 超声分散20m。
18、in， 铝 粉颗粒基本呈单颗粒分散状态。 然后， 将铝粉悬浮液移至温度为50的恒温水浴中， 在快速 搅拌的情况下， 将 223ml 浓度为 0.3mol/L 的硅酸钠 （二氧化硅与铝粉的质量比为 20 ： 100） 和 0.1mol/L 的盐酸溶液一起缓慢的加入到铝粉悬浮液中， 硅酸钠的加入时间为 3h， 加完后 陈化 3h， 整个过程控制温度为 50， pH 为 7。最后， 样品进行抽滤、 洗涤至滤液的电导率小 于 20ms/m， 取出滤饼， 在 120下烘干 24h， 将所烘干的样品在 220下进行焙烧 3h， 得最终 包覆样品。 将铝粉与以铝粉为基底包覆二氧化硅样品进行析氢耐腐蚀试验， 。
19、析氢曲线如图1 曲线 （c） 所示， 由曲线 （a） 、（b） 、（c） 可以清晰看出当二氧化硅包覆量为 20% 时， 析氢量几乎 为零， 由此可见当二氧化硅的包覆量达到 20% 时， 包有二氧化硅的铝粉完全具有耐腐蚀性， 可以达到在酸性溶液中的应用要求。由图 3 样品扫描图 （a） 、（c） 可以清晰看出二氧化硅成 功包覆在铝粉表面， 粒径约为 11nm。由图 2 样品 XRD 谱图曲线 (a)、（b） 可以得出包覆在铝 粉表面的二氧化硅为无定形。 0032 实施例 3 0033 用四氢呋喃对片状铝粉进行除油， 然后用乙醇将铝粉表面残留的四氢呋喃洗去， 使铝粉表面呈现银白色明亮金属光泽， 并。
20、且洗液呈清澈透明状。 0034 将 20g 二氧化硅包覆量为 20% 的铝粉分散于 400mL 去离子水中， 制成悬浮液， 超声 分散 30min， 使粉体颗粒基本呈单颗粒分散状态。然后， 将悬浮液移至温度为 70的恒温水 浴中， 在快速搅拌的情况下， 将 25ml 浓度为 0.5mol/L 的 氯化铁 （氧化铁于铝粉的质量比 10:100） 和 5wt% 的氨水溶液一起缓慢的加入到悬浮液中， 氯化铁溶液的加入时间为 30min， 加完后陈化3h， 整个过程控制温度为70， pH为3.5。 最后， 样品进行抽滤、 洗涤至滤液的电 导率小于 20ms/m， 取出滤饼， 在 120下烘干 24h，。
21、 将所烘干的样品在 550下进行焙烧 3h， 得最终包覆样品。由图 3 样品扫描图 （a） 、（c） 、（d） 可以清晰看出氧化铁成功包覆在 SiO2/ Al 表面， 粒径约为 20nm。由图 2 样品 XRD 曲线 （c） 可以看到在特定 2 处出现了铝粉和氧 化铁的特征衍射峰。 0035 实施例 4 0036 用四氢呋喃对片状铝粉进行除油， 然后用乙醇将铝粉表面残留的四氢呋喃洗去， 使铝粉表面呈现银白色明亮金属光泽， 并且洗液呈清澈透明状。 0037 将 20g 二氧化硅包覆量为 20% 的铝粉分散于 400mL 去离子水中， 制成悬浮液， 超声 分散 30min， 使粉体颗粒基本呈单颗粒。
22、分散状态。然后， 将悬浮液移至温度为 70的恒温 说 明 书 CN 102732068 B 5 4/4 页 6 水浴中， 在快速搅拌的情况下， 将 75ml 浓度为 0.5mol/L 的氯化铁 （氧化铁于铝粉的质量比 30:100） 和 5wt% 的氨水溶液一起缓慢的加入到悬浮液中， 氯化铁溶液的加入时间为 1.5h， 加完后陈化3h， 整个过程控制温度为70， pH为3.5。 最后， 样品进行抽滤、 洗涤至滤液的电 导率小于 20ms/m， 取出滤饼， 在 120下烘干 24h， 将所烘干的样品在 550下进行焙烧 3h， 得最终包覆样品。由图 3 样品扫描图 （a） 、（c） 、（e） 可以清晰看出氧化铁成功包覆在 SiO2/ Al 表面， 粒径约为 30nm。由图 2 样品 XRD 曲线 （d） 可以看到在特定 2 处出现了铝粉和氧 化铁的特征衍射峰， 且氧化铁的衍射峰强度高于 （c） 。 说 明 书 CN 102732068 B 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102732068 B 7 2/2 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 102732068 B 8 。