彩色铝粉以其色彩鲜艳,抗腐蚀性强,绝缘性高,不易褪色,具有强的金属光泽,价格低廉等特点,在气体,涂料,印刷印染等工业生产和美工装饰等各个部门得到了广泛的应用,并为拓宽金属颜料的色彩范围开辟了广阔的途径。

  
  为了装饰目的,彩色铝粉已经被应用。进入21世纪,人们的环保意识不断增强,水性涂料呈现了良好的发展前景,铝粉颜料在水性体系中的成功应用,大大提高了涂料的耐候性,利用溶胶——凝胶法在片状铝粉粒子的表面包覆上一层惰性的二氧化硅膜,通过液相沉积法在SiO/Al复合粒子表面沉积一层氧化铁膜,成功地研制成了彩色铝粉,促进了水性环保型涂料的发展。
  
  下面我就其着色的三种方法作一综述。
  
  1.阳极氧化法制备彩色铝粉。
  
  铝粉的阳极氧化是通过电解液的阳极反应而生成氧化铝膜的电化学过程。这个氧化膜吸附有机染料、无机颜料的颜色而着色。将铝粉置于硫酸电解液中,并不断地加以搅拌,使铝粉呈漂浮和半漂浮状态[5],边流动边随时接触阳极,并保持不接触阳极状态,从而在铝粉表面生成易于着色的氧化铝膜。阳极反应是阳极析出的初生态氧与铝粉表面的铝原子化合成氧化铝的反应,其中部分氧化铝即刻与水化合成水合氧化铝,这就是氧化铝膜的形成过程。同时氧化铝膜可被硫酸电解液溶解,所以阳极氧化过程同时存在成膜反应和溶膜反应,因此必须控制适宜的条件,才能形成一定厚度的氧化铝膜。阴极反应中产生氢气,故使形成的氧化铝膜具有多孔疏松的特点,有利于吸附能力的增强。
  
  铝粉着色是一个物理化学过程,将经阳极氧化处理过的铝粉置于有机染色液中浸泡,使铝粉表面氧化膜吸附有机染料分子,同时氧化铝膜中的氧化铝分子可与有机染料分子以共价键、配位键或氢键等形式结合生成配合物,从而使氧化膜着色。
  
  2.化学氧化法制备彩色铝粉
  
  化学氧化法是将铝粉置于弱碱性氧液中,在其表面形成一定厚度的氧化膜。
  
  铝粉在弱碱性水溶液的作用下,表面被氧化,生成无定性水合氧化铝,并逐渐转化为AlO?HO和无水AlO,形成有效的着色层,在成膜的同时,还伴随有溶膜反应的发生。因此必须控制适宜的工艺条件,使成膜反应速度大于溶膜反应速度,才能得到符合着色要求的氧化膜。
  
  3.表面沉积法制备彩色铝粉。
  
  利用溶胶—凝胶法在片状铝粉粒子表面包覆了一层惰性的二氧化硅膜,以制备水性涂料的铝粉颜料。通过液相沉积法在经二氧化硅包覆后的铝粉粒子表面再包覆一层氧化铁膜,使铝粉着色,得到了环保型彩色铝粉[8]。利用正硅酸乙酯水解缩聚成膜的溶胶——凝胶法在片状铝粉粒子表面包覆一层惰性的二氧化硅膜,使铝粉表面由疏水性变为亲水性,同时铝粉表面不会与水发生反应。
  
  正硅酸乙酯的水解——缩聚反应过程可以分成三步:第一步是正硅酸乙酯水解形成硅酸和相应的醇;第二步是硅酸之间或正硅酸乙酯之间发生缩合反应,形成胶体状态的混合物;第三步是形成的低聚物继续聚合形成硅三维网格结构。
  
  在催化剂作用下,正硅酸乙酯发生水解——缩聚反应,生成水合氧化硅沉淀,沉积在片状铝粉粒子表面,脱水形成二氧化硅。
  
  利用液相沉积法包覆氧化铁膜,使氧化铁水解生成氢氧化铁沉淀,沉积在基体表面,再经过焙烧得到氧化铁膜。
  
  其制备过程为:称取一定量的片状铝粉分散在一定体积的异丙醇中,经过超声分散后倒入三口烧瓶中,置于40°C恒温水浴槽中搅拌,量取一定量的正硅酸乙酯加入到烧瓶中,再分别量取相应量的氨水和蒸馏水,混合均匀,装入滴液漏斗中,与三口烧瓶相连,调节滴液漏斗的滴速大约为1滴/秒,持续搅拌,控制正硅酸乙酯的浓度为0.05mol/L—0.1mol/L,水硅比R为16,催化剂氨水的浓度为0.02mol/L—0.2mol/L,反应结束后离心洗涤,干燥得到二氧化硅包覆的片状铝粉。
  
  称取一定量经二氧化硅包覆改性过的片状铝粉粒子,分散在一定体积的蒸馏水中,经过超声分散后倒入三口烧瓶中,置于80°C恒温水浴槽中搅拌,称取一定量无水三氯化铁,溶于蒸馏水中,装入滴液漏斗中,与三口烧瓶相连;量取一定体积的氨水,倒入另一个滴液中,与三口烧瓶相连,调节两个滴液漏斗的滴速大约为1滴/秒,持续搅拌,反应结束后将样品离心,洗涤两次,放入烘箱中于100°C下烘干,再放入马福炉于500°C下煅烧2h,即可得到彩色铝粉。