隨著粉體技術(shù)的不斷發(fā)展, 超細(xì)粉體的制備與應(yīng)用技術(shù)已引起人們的高度重視, 其重要性也日益顯露, 同時(shí)對(duì)粉體的多樣化、功能化、精細(xì)化的要求也日益提高。
粉體的形狀直接影響著粉體的實(shí)際應(yīng)用性能。片狀金屬粉體由于其特殊的二維平面結(jié)構(gòu), 具有良好的附著力、顯著的屏蔽效應(yīng)、反射光線的能力以及優(yōu)良的導(dǎo)電性能。因此片狀金屬粉在顏料、涂料以及導(dǎo)電漿料等領(lǐng)域, 顯示出優(yōu)于其它形狀粉體的性能。
片狀金屬粉體主要有片狀鋁粉、銅金粉、銀粉、鋅粉和鉛粉等, 其最明顯特點(diǎn)是具有較大的徑厚比。隨著技術(shù)的進(jìn)步, 片狀粉體的厚度達(dá)到了納米級(jí), 而粒徑為微米級(jí), 從而兼顧了納米與微米粉體的雙重功效。其表面活性適中, 既能與其它活性基團(tuán)有效結(jié)合, 又不易團(tuán)聚而便于有效分散; 同時(shí)與納米粉體相比, 片狀粉體易于工業(yè)化生產(chǎn), 已引起產(chǎn)業(yè)界的廣泛興趣。
一、片狀鋁粉
鋁粉顏料的主色調(diào)為銀灰色, 故在工業(yè)上俗稱為“ 銀粉” 。普通的片狀鋁粉的厚度為0.1-0。2微米, 粒徑在1 一20 0微米之間。鋁粉顏料從性能分類, 主要有漂浮型鋁粉和非漂浮型鋁粉兩大類。其中, 漂浮型鋁粉是同涂裝面呈平行方向排列、并且只分布在涂層表面的鋁粉顏料, 而非漂浮型鋁粉則分布于整個(gè)涂層之中。
我國(guó)目前已有3 0 多家鋁粉顏料生產(chǎn)廠, 年生產(chǎn)能力超過了2 萬(wàn)t , 而在高檔產(chǎn)品方面, 與國(guó)外產(chǎn)品相比還有一段距離, 仍然需要進(jìn)口。
片狀鋁粉顏料最廣泛的制備方法是球磨法，即以鋁錠或鋁箔為原料, 先進(jìn)行噴霧制粉, 再經(jīng)過球磨、化學(xué)處理等工藝過程, 加工成細(xì)小的鱗片狀粉末。初期所得鋁粉粒度分布較寬, 鋁片表面欠平整、形狀規(guī)則度較差, 遮蓋力較低, 明度值和白度值較低, 其裝飾效果不理想。后來(lái), 人們對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行了改進(jìn), 特別是改善了分級(jí)技術(shù)和表面改性技術(shù), 開發(fā)出了表面平整、形狀規(guī)則且近似圓形的片狀鋁粉。
作顏料使用時(shí), 片狀鋁粉主要有以下特性:
(l) 鋁粉顏料是片狀粉末, 當(dāng)附合在適宜的薄膜中時(shí), 會(huì)發(fā)生漂浮運(yùn)動(dòng), 在表面自動(dòng)而定向地形成多層與表面平行且彼此重迭的葉片, 各層鋁片交互錯(cuò)開, 形似“愷甲” , 從而起到良好的屏蔽作用。
(2) 鋁粉顏料在較大的光譜范圍內(nèi)對(duì)光線具有反射效應(yīng), 對(duì)紫外光和紅外線也有較強(qiáng)的反射能力, 有利于保護(hù)易受光腐蝕的內(nèi)層材料。粒徑在2 一20微米間的片狀鋁顏料對(duì)光線的反射可達(dá)60 % -90 %, 而且隨著表面積的增加其反射光的能力降低。
(3) 鋁粉顏料具有“ 雙色效應(yīng)” 。
當(dāng)觀察含有這種金屬顏料的涂層時(shí), 隨著觀察者角度的變化, 涂層會(huì)呈現(xiàn)出不同的顏色與光澤。此外, 鋁粉顏料還具有“ 金屬閃光效應(yīng)” , 即表面對(duì)光的鏡面反射使人眼產(chǎn)生閃爍視感。鋁粉顏料具有較好的還原性, 隨著粒徑的減小, 活性進(jìn)一步增強(qiáng)。因此, 需要對(duì)其進(jìn)行表面包覆的改性處理。包覆后的鋁粉不僅有較好的化學(xué)穩(wěn)定性, 其顏料特性也得到了增強(qiáng)。目前, 人們已成功制備出單覆層、雙覆層、甚至多覆層體系的鋁顏料, 這些新型的鋁粉顏料大大提高了鋁粉的光學(xué)效應(yīng)和穩(wěn)定性, 拓展了其品種與應(yīng)用范圍。
片狀鋁粉顏料在油漆、瓷漆和涂料中有著廣泛的用途。鋁油漆主要應(yīng)用在結(jié)構(gòu)金屬和鋼鐵上, 如工廠、橋梁和架塔等; 這些油漆具有高反射性, 因此有較長(zhǎng)的使用壽命。鋁顏料對(duì)硫化氫等工業(yè)氣體以及一般煙霧有抵抗力, 使它們?cè)谑覂?nèi)和室外油漆中有特別的用途。鋁顏料也應(yīng)用在特殊油漆中, 例如應(yīng)用在鍋爐、馬達(dá)和煙囪等方面, 以抵抗中等高溫。
金屬閃光面漆作為一種裝飾漆, 是閃光鋁粉最廣泛的應(yīng)用。這種面漆在不同視角會(huì)產(chǎn)生金屬感和明暗變化的閃光效應(yīng)。如在鋁粉顏料市場(chǎng)保持領(lǐng)先地位的美國(guó)Silberline公司的55系列、德國(guó)Eckart公司的StaPaMetallX 系列、日本東洋鋁株式會(huì)社的MG系列等, 都是閃光鋁粉產(chǎn)品。
二、 片狀銅金粉
銅金粉以德國(guó)的Eckart 公司、英國(guó)Wolsten-holme 公司等的產(chǎn)品最具代表性, 在國(guó)內(nèi)有蘇州鉆石金屬粉有限公司的鉆石牌銅金粉等。目前, 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)銅金粉的年需求量達(dá)8 0 0 t 以上, 年遞增20 % 一25 % , 國(guó)際市場(chǎng)需求量年遞增為10 % -15%。我國(guó)銅金粉工業(yè)生產(chǎn)數(shù)量、品種和生產(chǎn)廠家逐年增加, 基本滿足了需求, 但優(yōu)質(zhì)高檔產(chǎn)品仍部分地依賴進(jìn)口。
和鋁顏料的制造方法相似, 銅金粉的制造也大多采用機(jī)械加工的方法。首先將銅或銅鋅合金制成薄片或箔狀物, 或噴霧制成小粒, 在球磨機(jī)或密閉錘磨機(jī)中, 與適合的潤(rùn)滑劑在一起進(jìn)行研磨, 當(dāng)物料達(dá)到所需要的細(xì)度時(shí), 轉(zhuǎn)送到拋光桶中進(jìn)行拋光后即得產(chǎn)品。
摻雜不同種類與數(shù)量的其它金屬元素, 會(huì)使銅金粉呈現(xiàn)不同的色澤。例如銅鋅合金具有紅光或綠光的金色光澤, 銅錫合金具有古銅色至金古銅色光澤。因此, 銅金粉可以制成多種不同色調(diào)和顆粒大小的品種。此外, 利用合成染料, 還可以得到具有各種紫的、藍(lán)的、青的、深紅的和紅色色調(diào)的著色銅金粉。
商業(yè)用銅金粉有多個(gè)品級(jí), 主要區(qū)別在于它們的色相、平均厚度、粒度分布、平均遮蓋力等的不同。不同粒徑的銅金粉具有不同的用途。粗顆粒狀產(chǎn)品適用于飛金、絲網(wǎng)印刷油漆等行業(yè), 細(xì)顆粒銅金粉適用于凹印、膠印、凸印等行業(yè), 而超細(xì)銅金粉是制造膠印金墨的理想材料。
三、 片狀鋅粉
鋅粉顏料的粒子結(jié)構(gòu)通常有粒狀與鱗片狀兩種。鱗片狀鋅粉的生產(chǎn)通常采用機(jī)械法, 如搗碎制粉法、濕式球磨法和振動(dòng)球磨法等。
其中, 濕式球磨法是將鋅粒、研磨媒質(zhì)(鋼球)及助劑加人球磨機(jī)中; 將顆粒狀金屬粉碎, 擠壓成鱗片狀。像鋁、銅、鋅這樣硬度較低的金屬, 采用上述方法, 操作效果較好, 產(chǎn)品合格率較高。采用濕式球磨法在進(jìn)行金屬粉碎和使之扁平化時(shí), 球磨機(jī)轉(zhuǎn)速、不同研磨媒質(zhì)(不同直徑鋼球配比) 和助劑的性質(zhì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和性能有較大的影響。
片狀鋅粉主要應(yīng)用于配制各種水溶性無(wú)機(jī)鹽涂料、有機(jī)防腐涂料以及富鋅底漆。片狀鋅粉在涂料中的成膜性好, 層狀結(jié)構(gòu)具有一定的立體感, 在涂膜的柔韌性、再涂性能方面具有優(yōu)勢(shì), 且施工時(shí)不易起泡。用其配制的防腐涂料, 鋅片粉末成片狀排列, 耗鋅量小, 涂層致密, 腐蝕路線延長(zhǎng), 根據(jù)其工藝特性, 可處理超大、超長(zhǎng)和帶有內(nèi)螺紋等異形復(fù)雜管件、接插件等。而且可使涂件表面涂層均勻、美觀, 并可涂漆上色、焊接。一定程度上可取代了傳統(tǒng)電鍍、熱鍍, 在處理工藝中不產(chǎn)生廢氣和廢水污染。
富鋅底漆具有優(yōu)異的防腐性能,它是由大量的微細(xì)鋅粉與少量的成膜基料組成。它的防腐機(jī)理是: 在腐蝕的前期, 通過鋅粉的溶解犧牲對(duì)鋼鐵起陰極保護(hù)作用; 在后期, 隨著鋅粉的腐蝕在鋅粉顆粒中間沉積了許多腐蝕產(chǎn)物氧化鋅, 這些致密而微堿性腐蝕產(chǎn)物不導(dǎo)電, 添塞了顏料層, 阻擋腐蝕因子的透過, 即后階段是由屏蔽作用而起防腐蝕效果的。因此片狀鋅粉對(duì)防腐性能的貢獻(xiàn)高出球狀鋅粉數(shù)倍之多。目前常用的富鋅底漆有3 種: 水玻璃無(wú)機(jī)富鋅底漆、醇溶型無(wú)機(jī)富鋅底漆和有機(jī)富鋅底漆。鋅粉化學(xué)穩(wěn)定性差, 在潮濕或酸性、堿性的環(huán)境下能被氧化, 故產(chǎn)品要保持干燥、密封, 防止與酸、堿性物質(zhì)接觸。而且, 鋅粉與酸性食物接觸時(shí), 能生成具有毒性的鋅鹽, 故不能用于食品設(shè)備的涂裝。
片狀粉體是無(wú)機(jī)粉體材料功能化、精細(xì)化的一個(gè)重要發(fā)展方向。隨著科學(xué)技術(shù)和分析測(cè)試手段的不斷進(jìn)步, 在更高層次上開展對(duì)片狀金屬顏料粉體性質(zhì)的深入研究, 并根據(jù)片狀金屬粉體的基本性質(zhì),開展相應(yīng)的物理、化學(xué)、材料等方面的應(yīng)用研究也就顯得日益重要。開展片狀金屬粉體的研究, 對(duì)于傳統(tǒng)產(chǎn)品提檔升級(jí)以及新技術(shù)與新材料的開發(fā), 都具有重要的意義。
歡迎進(jìn)入【粉體論壇】
|
