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金屬鋁粉的新材料中用途

作者: 發布時間:2017-12-08 瀏覽次數:2068
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鋁粉由于用途廣、需求量大、品種多,所以是金屬顏料中的一大類。顏料用的鋁粉粒子鱗片狀的,也正是由于這種鱗片狀的粒子狀態,鋁粉才具有金屬色澤和屏蔽功能。金屬鋁粉工業化生產很久以前就有,早期的生產方式是搗沖法,把鋁碎屑放在搗沖機凹槽內,搗杵在機械帶動下連續沖打凹槽內的鋁屑,具有延展性的鋁在沖擊下逐漸變成薄片并且破碎,在鋁變得非常微薄細小后進行篩選,取出合乎要求的鋁粉作為產品。搗沖法的生產效率很低,產品質量不易掌握,而且生產過程粉塵很多,非常容易起火和爆炸。1894年,德國Hamtag用求磨機生產鋁粉,在球磨機內放入鋼球、鋁屑和潤滑劑,利用飛動的鋼球擊碎鋁屑之后成為鱗片狀鋁粉,在球磨機內和管道里充滿惰性氣體,這種方法仍然沿用,被稱之為“干法生產”。1910年,美國J.Hall發明了在球磨機內加入石油溶劑代替惰性氣體,生產的鋁粉與溶劑混成漿狀,成為漿狀鋁粉顏料。這種方法設備簡單,工藝安全,產品使用起來非常方便,很快為世界各國所采用。現代絕大多數鋁粉顏料都采用這種方法,這種方法也稱之為“濕法”。
中國鋁粉工業自20世紀50年代起步,至今已有五十年的歷史。霧化鋁粉的亞音速空氣霧化法均有采用,壓水霧化法也開始進入生產序列,產品既有非規則形狀的,也有正球形的。在球磨法制造鋁粉及鋁粉漿方面,干法工藝和濕法工藝都有廠家采用。生產的產品有漂浮型鋁粉及鋁粉漿、非漂浮型鋁粉及鋁粉漿。適合于水性涂料的水分散鋁漿早已面世,以合金形式的鋁粉漿如鋅鋁漿也有生產。
鋁粉及鋁粉漿的性質及分類
(一) 鋁粉的特性
鋁為銀灰色的金屬,相對分質量26.98,相對密度2.55,純度99.5%的鋁熔點為685度,沸點2065度,熔化潛熱323kj/g,鋁有還原性,極易氧化,在氧化過程中放熱。急劇氧化時每克放熱15.5 kj/g,鋁是延展性金屬,易加工。金屬鋁表面氧化膜膜透明、且有很好的化學穩定性。
顏料用的鋁粉是指粒子呈鱗片狀,表面包覆處理劑且宜于做顏料的鋁粉。鋁粉漿是顏料鋁粉與溶劑的混合物,它的用途和特性與鋁粉大致相同,由于它使用起來簡便,故產量和用量更大。
(二) 顏料用鋁粉與其他顏料相比,更具有其特性,表現在以下幾方面:
1、鱗片狀遮蓋的特性    鋁粉粒子呈鱗片狀,其片徑與厚度的比例大約為(40:1)-(100:1),鋁粉分散到載體后具有與底材平行的特點,眾多的鋁粉互相連接,大小粒子相互填補形成連續的金屬膜,遮蓋了底材,又反射涂膜外的光線,這就是鋁粉特有的遮蓋力。鋁粉遮蓋力的大小取決于表面積的大少,也就是徑厚比。鋁在研磨過程中被延展,徑厚比不斷增加,遮蓋力也隨之加大。
2、鋁粉的屏蔽特性    分散在載體內的鋁粉發生漂浮運動,其運動的結果總是使自身與被載體涂裝的底材平行,形成連續的鋁粉層,而且這種鋁粉層在載體膜內多層平行排列。各層鋁粉之間的孔隙互相錯開,切斷了載體膜的毛細微孔,外界的水分、氣體無法透過毛細孔到達底材,這種特點就是鋁粉良好的物理屏蔽性。
3、鋁粉的光學特性    鋁粉由色淺、金屬光澤高的鋁制成,它的表面光潔,能反射可見光、紫外光紅外光的60%-90%,用含有鋁粉的涂料涂裝物體,其表面銀白光亮,這就是鋁粉反射光線特征。
4、鋁粉的“雙色效應”特性    鋁粉由于具有金屬光澤和平行于被涂物的特性,在含有透明顏料的載體中,鋁粉的光澤度和顏色深淺入射光的入射角度和視角的變化發生光和色的變化,這種特性稱為“雙色效應”。鋁粉在涂膜內以不同層次排列,當入射光照射到各層鋁鱗片時,因穿過不同厚度的涂膜受到不同的削弱,反射出的光線顯然亮度也不同。當光線射入含透明顏料和鋁粉的膜層內時,入射光透過顏料粒子成為有色光,再經過不同層次的鋁粉反射出來,就會發生色調和金屬光的變化,入射光和視角自垂直逐漸發生角位移動,光線則透過不同粒子數量的顏料和不同粒徑的鋁粉,反射出的光線的色調和金屬光也發生無窮的變化。鋁粉的這種特性,已廣泛地應用于涂料內,作錘紋漆金屬漆。
5、鋁粉的漂浮特性    顏料用鋁粉及鋁粉漿的一大種類是漂浮型的,它的特點是鱗片狀浮于涂膜表層。
第三節     鋁粉的應用
一、鋁粉因具有銀白色金屬光澤,所以俗稱鋁銀粉或銀粉,其化學成份實為“鋁”,并非“銀”。應用范圍:粉末涂料、油墨、塑膠色母粒、印刷、仿金紙、仿金卡、金膠片、紡織品,但在水性漆及帶酸堿油漆中使用會氧化變黑。不推薦用于要求耐酸堿及與雨水結合的場合。
二、超細銀粉:1、超細浮銀表面積大,當其暴露在空氣中,能迅速在其表面生成一層鈍態?;つ?/a>,即氧化發黑,需做好密封措施,浮銀不推薦用于要求耐堿的場合,如有要求可考慮采用銀白珠光粉;2、銀粉的批次間有一定的差別,且受工藝、噴涂的影響較大,除需盡量保持生產工藝的穩定性外,應先試驗再生產,以免擴大損失。3、超細銀蓋底添加量1-2%,在添加高光蠟AW500B的情況下0.6%-1.5%就可蓋底并產生很強的金屬光澤,銀粉添加量大越白,添加量越小越藍,添加量不足時有黑點黑絲,或俗稱蒼蠅屎,整體偏黑。4、浮銀呈片狀,總是漂浮在涂層的***外面一層,所以硬度及抗氧化發黑的性能稍差,要得到較好的硬度需內加消印增硬劑AS501,外加銀粉增硬劑POL16,POL09等,不能加高光蠟、金銀粉排列劑、聚乙烯蠟等,混合時間越長效果越好。
三、浮銀:1、銀粉粒徑越小金屬感越強,遮蓋力也越強;添加量太大易產生吐粉和堵塞槍頭的現象;添加量不夠時容易出現黑點、發花或細小的條紋。R18、R01等特效新型銀粉分散劑是用SIO2作載體的高效分散劑,不同于普通的銀粉分散劑,不管銀粉添加多少均可均勻分散無黑點,因而可以通過調節底色及減少銀粉用量來調制灰黑、藍相及不同色相的銀粉效果,添加量極小,對流平有良好的促進作用。外加到片料里一起磨,不能直接外加,直接外加會產生顆料及白點等,R01效果***好,直接干混無顆粒。2、浮型鋁粉的片狀結構在研磨擠出過程中會被破壞(變形或粉碎),結果使顏色發灰,所以一般使用干混方法。
四、非浮銀:1、非浮銀均勻地、平行地分布在整個涂膜在中,因而被樹脂包裹,所以具有良好的抗氧化性耐磨性,較好的耐候耐酸堿性,無手印,表面亮澤,且顏色可從底粉來調節,但添加量較浮銀大,金屬效果無浮銀強,較白。2、PCR\DIS型鋁粉特別適用于戶外產品,因為有無機包覆層,具有很好的耐水,耐候,耐化學性;雖然用硅等材料包膜,但在自然曝曬的環境中,鋁粉在光照濕度等條件下,很快會發生氧化等化學物理變化,從而使金屬感減弱,涂膜發灰發暗,出現灰斑等。為解決此類問題及被擦傷等問題,建議用透明粉罩光。3、蓋底添加量以透明底粉測試,閃銀的添加量***多可以達到10%左右;混合與噴涂工藝直接影響噴涂與遮蓋效果,請注意混合均勻及噴涂的一致性,粒徑越粗閃爍效果越好。4、由于銀粉顆粒在形狀、密度和帶電荷量方面與粉料存在差異,會造成分離現象而影響上粉。采用邦定技術將粉末與銀粉進行粘接,上粉及效果大大提高。5、鋁粉能耐高溫600度不變色。
第四節      鋁粉使用的安全事項
一、一般介紹
粉末涂料比普通油漆的安全風險要低,與溶劑/空氣混合物相比,粉末/空氣混合物的引發著火能量是50-100倍。但是,所有可燃性的粉末或灰塵都會與空氣形成爆炸性混合物,是一種潛在的危險源。但如果事先采取相應的措施,可以進行安全的運輸,貯存和加工。為安全起見,前面提到的各種粉末的粉末濃度均不能超過10g/m3。在噴涂區,往往會超過這個濃度。因為總有足夠的氧氣含量,因此必須避免引起超過這一***低能量的火花。
PTB(物理技術聯邦研究所)BAM(材料試驗聯邦實驗室)已測定了各種含顏料的粉末涂料的爆炸數據。結果證明,在“***高爆炸壓力”和“***高增加壓力”方面,擠出和干混的物料沒有什么區別。
與不含顏料的樹脂粉末比較,當加入5-6%的鋁粉時,所謂的粉末常量(Dust Comstant,爆炸力的度量)和***高爆炸壓力要增加10%。鋁粉含量繼續增加時,爆炸力也會增加。當鋁粉含量大于25%以后,會達到純金屬粉末的爆炸力。但是,這種和鋁粉顏料的依賴關系并不造用于***低引發燃燒能量。不管采用何種分散方法,純的樹脂粉末都達不到***低引發燃燒能量。如果鋁粉顏料含量>10%及使用細小粒徑及未經包覆處理的鋁粉時,***低的引發燃燒能量可能被降低。
含鋁粉的粉末涂料,它們跟普通的含顏料的粉末涂料一樣,只要不超過規定的極限,是沒有著火和爆炸的危險。
為了保證整個噴涂過程中的安全,必須避免在工廠中出現鋁粉的分離、累積和集中。這些基本要求也適用于含有銅金粉溶劑型涂料。但是直接由銅鋅合金粉末引起的爆炸危險要比鋁粉小。
粉末設備******得要的是所有的部件和操作人員必須有良好的接地。室內的粉塵濃度應控制在***低水平,按當地地方的規定采用排風系統。任何情況下,要避免明火,火星和過熱的表面。
第五節      鋁粉的生產和加工方法
1、熔融擠出法:
該方法是將金屬顏料與粉末涂料的其余成分(樹脂等)通過螺桿擠出機加熱擠出。盡管金屬顏料與粉末涂料能夠充分混合,但金屬顏料在高粘度的熔融體中取向不足。另外,在下一道粉碎工序中,顏料的片狀結構不可避免的會被破壞。用該法生產的金屬粉施工時金屬效果帶灰色。因此,此方法僅被用于錘紋粉的制作。
2、干混法:
該法是將金屬顏料干粉加入已粉碎的粉末涂料中采用機械式混合器混合。干混法的優點是金屬顏料和粉末涂料混合時不甚激烈,從而防止片狀金屬顏料的變形,金屬效果因而也不會受到影響。另外,疏松的顏料/樹脂混合體也非常有利于金屬顏料的取向,提高閃光效果。該法的缺點是在采用自動噴涂設備處理回收粉末時,由于金屬顏料與樹脂粉末顆粒的形狀、密度和所帶電荷有很大差異,從而產生分離現象。
3、粘結固定法(Bonding-Process):
該法將金屬顏料與粉末涂料一邊干混,一邊同時加熱,使得溫度剛剛超過樹脂的軟化點,此時就能將金屬顏料固定粘結在帶黏性的樹脂粉末的表面,從而防止粉末在施工中和施工后回收時金屬顏料與樹脂粉末的分離現象。就是現在流行的邦定法。@鋁粉.jpg

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