铝颜料的技术仍在不断进步之中,其目前的技术发展热点主要集中在水性化和包覆改性,此外提高颜料细度、形状规则性、粒径均匀度、产品品质的稳定性等物理指标,改善颜料分散性等性能,研发彩色铝颜料、特种功能性铝颜料等也是其技术发展趋势。
1、产品水性化
未经处理的铝颜料会与水发生化学反应而产生大量的氢气,破坏铝粒子的金属光泽,从而严重影响其耐候性,因此水性铝颜料的质量及其应用领域与其生产工艺,尤其是包覆工艺密切相关,经有机处理的产品具有良好的耐水性,极低气体释放和优异的耐候性;经无机处理的产品具有更薄的包覆层,可有效展现铝颜料的金属光泽。水性铝颜料是铝颜料行业必然的发展方向之一,虽然国际企业在这一领域的研究已有近60年的经验,但目前其新产品研发仍未停止。
2、生产工艺低污染化
除了水性铝颜料外,国内企业还需要在生产工艺上向低污染化方向发展。国 内许多企业在2009年以前采用 200# 溶剂油进行研磨,采用高沸点三甲苯、四甲苯作为铝银浆最终溶剂,这些溶剂中所含芳烃尤其是高沸点三甲苯、四甲苯中所含多环芳香烃对人体有害,欧盟已立法禁用。目前大部分企业已采用烷烃溶剂,如高沸点脱芳烃碳氢溶剂D60、D70及D80等替代,但铝颜料产品的贮存稳定性与涂料的相容性仍有待改进,往往需要加入一定比例的助溶剂。
3、铝颜料彩色化
铝颜料的另一个发展趋势是通过表面包覆改性形成彩色效应铝颜料。彩色铝颜料既具有铝颜料原有的金属光泽,同时具有鲜艳的颜色。因为彩色铝颜料色彩鲜艳、耐腐蚀性强、绝缘性好、不易褪色、具有强的金属光泽等特点,具有广泛的应用发展前景。
2010年,巴斯夫推出新一代PaliocromBrilliantOrangeL2850彩色铝颜料,可展现从橙色到红色的色彩效果,该产品采用SiO2和氧化铁包覆铝片,其中含有40%~60%的铝、25%~45%的石脑油、10%~20%氧化铁以及1%~5%二氧化硅。产品具有很好的闪光效果和高遮盖力,同时适用于溶剂型和水性体系,主要用于高性能汽车涂料以及电脑手机等消费电子产品的工业涂料,并可和其他效应颜料共同展现更丰富的色彩效果采用SiO2及有机颜料的包覆工艺可提高铝颜料的带电性。彩色铝颜料也适用于干混工艺生产的粉末涂料,然而并不适用于目前的邦定工艺,因为这种工艺易导致大量着色颜料脱离铝粒子表面,从而使特定光学性能受到损失。
4、特种功能性铝颜料
不断拓展铝颜料的应用领域是行业的共识。爱卡公司在2007年底推出一种激光打标用的铝颜料。激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一,利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而标记出各种文字、符号和图案。爱卡的Lasersafe040铝颜料产品是一种颜料浓缩物,可用于热塑型聚烯烃,如PVC、PET、TPU以及聚碳酸酯等,其添加量只要0.01%,非常适用于YAG激光(钇铝石榴石激光器)高速流水线生产,具有高对比度效果,可在塑料内刻画类似水晶般的图案、文字,甚至照片。不像其他用于激光打标的颜料,这种颜料由于不含重金属,因此符合FDA及欧洲食品安全标准等法规,可用于食品包装等许多领域。
5、纳米铝颜料
纳米片状铝颜料近年来日益受到关注,其径厚度位于纳米材料范围(30~50nm),因此径厚比要较传统铝粉大许多,对光的反射能力非常强,在涂料中能均匀分布而且几乎呈水平分布,所产生的保护和装饰效果明显优于传统铝颜料。目前的纳米片状铝粉颜料主要是指物理气相沉积法(VMPs)工艺生产的铝颜料(即电镀铝颜料),如蒸发-冷凝法和溅射-沉积法等,而激光-感应加热法、等离子体加热法、电子束辐射法等纳米铝粉生产工艺目前还处于实验室阶段,未能工业化应用。
6、改善稳定性、分散性和排列性
铝颜料的稳定性能、分散性能和定向排列性能对其应用效果具有重要意义。铝是活泼金属,为提高其稳定性,往往需要采用无机层或有机层包覆改性。包覆后的铝颜料还能改善耐剪切力性能,保持鳞片形状不被破坏,这在粉末涂料、塑料等应用领域尤为重要。此外,铝粒子比表面积大,未经表面处理的铝粒子很容易团聚,而包覆后的铝颜料具有更好的分散性能。
最后,在技术方面国内铝颜料企业还需要加强对铝颜料生产制造用的脂肪酸及各类助剂的研究,以满足生产高档铝颜料的要求。
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