Page 209 - 《精细化工》2020年 第10期

第 10 期 司政凯，等:有机颜料/SiO 2 双层包覆彩色铝颜料的制备及表征
blue aluminum pigment increased, but the effect on brightness was not significant.
Key words: colored aluminum pigment; double-layer coating; precipitant; alkali resistance; color parameter;
building chemicals
铝颜料是一种银白色具有闪亮金属光泽的金属
颜料，由于在视觉上会让人产生闪烁感，所以被广
泛用作装饰性金属颜料 [1-3] 。随着时代的发展，单一
的银白色铝颜料并不能满足人们对于铝颜料的需
求，而彩色铝颜料既保持了铝颜料本身的金属质感，
又能呈现出绚丽的色彩，深受广大厂家和消费者的
青睐。相比于普通的铝颜料产品，彩色铝颜料价格
昂贵，存在着巨大的市场潜值，所以，彩色铝颜料
的研制与开发一直是国内外市场的一个研究热点
铝颜料的表面包覆改性就是在其表面包覆一层或多
层无机物、有机物或无机-有机复合物的保护膜，制
备出具有壳-核结构的复合粒子，铝颜料经过表面包
覆改性后不仅可以改善铝颜料的相容性、遮盖力、
光泽等，还可以改善铝颜料的加工性能，提高铝颜
料制成品的耐候性、化学稳定性和机械性能等 。
目前，用无机纳米 SiO 2 包覆铝颜料的研究报道比较
多，它是开展后续有机包覆及颜色处理的重要基础。
在包覆过程中如何实现有机颜料和无机 SiO 2 包覆改
性铝颜料的化学结合，得到着色牢固的彩色铝颜料，
是目前彩色铝颜料应用领域亟需解决的关键技术
问题。
传统制备彩色铝颜料的方法是将铝颜料与有机
颜料经过简单的物理共混后再加入到树脂内调成色
浆来使用，但这样配制出的彩色铝颜料不可避免地
会面临由于混合不均匀或者附着力不高造成的色彩
不佳和掉粉现象 [9-10] 。有研究表明，铝颜料表面通
过化学吸附无机颜料或者有机颜料，能使其得到稳
定的着色效果，从而解决颜料在树脂中混合不均匀
造成的色彩不佳问题 [11-13] ，但由于该法制备的彩色
铝颜料的颜色、亮度、耐腐蚀性等性能与制备工艺
中 pH 变化范围、颜料加入量、反应温度、高温煅
烧温度等工艺条件密切相关 [14-16] ，工艺复杂，因此，
不利于大规模工业生产。
本研究为满足工业化需求先以正硅酸乙酯
（TEOS）为硅源，通过溶胶-凝胶反应在铝颜料表
面包覆一层 SiO 2 薄膜，然后通过沉淀剂 BaCl 2 •2H 2 O
将有机颜料酞菁蓝和偶氮红沉淀在 SiO 2 包覆的铝颜
料表面，不需要经过高温煅烧，即可制备出具有金
属光泽的着色牢固的有机颜料/SiO 2 双层包覆彩色
铝颜料。并采用 FE-SEM、接触角、耐碱性测试、多
角度色差仪等对 SiO 2 包覆的铝颜料以及有机颜料/
SiO 2 双层包覆彩色铝颜料的性能进行检测。
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1 实验部分
1.1 试剂与仪器
铝颜料（不挥发物的质量分数≥99.5%，D 50 粒
径 9~11 µm），工业级，山东银箭金属颜料有限公司；
聚丙烯酸酯乳液 AT-3099，工业品，安德士化工（中
山）有限公司；TEOS（SiO 2 质量分数≥28.5%）、十
二烷基苯磺酸钠、二水合氯化钡、氨水（质量分数
[4-8] 。 为 25%~28%）、无水乙醇，分析纯，国药集团化学
试剂有限公司；酞菁蓝、偶氮红，工业级，山东宇
虹新颜料股份有限公司；蒸馏水，自制。
DE-100LB 型实验室高剪切分散乳化机，江苏
南通克莱尔混合设备有限公司；Nova NanoSEM 218
型场发射扫描电子显微镜，美国 FEI 公司；FM 40
[9]
光学接触角测量仪，德国 Kruss GmbH 公司；
CM-3600A 分光测色仪，日本柯尼卡美能达公司。
1.2 方法
1.2.1 SiO 2 包覆铝颜料的制备
参考文献[17]方法制备：取 6 g 铝颜料，以
100 mL 无水乙醇为分散介质，铝颜料在分散介质中
的质量分数约为 5%，在 50 ℃的水浴中充分搅拌；
同时滴加“1.2 mL 水+25 mL 无水乙醇+0.6 g 氨水”
混合溶液和“25 mL 无水乙醇+1.2 g TEOS”混合溶
液，滴加完毕后升温至 80 ℃，继续反应 3 h，随后
抽滤、洗涤、干燥，得到 SiO 2 包覆的铝颜料，记为
SiO 2 -Al 颜料。
1.2.2 有机颜料/SiO 2 双层包覆彩色铝颜料的制备
取 6.0 g SiO 2 -Al 颜料于 250 mL 烧杯中，加入
150 mL 无水乙醇，再加入 1.7 g 十二烷基苯磺酸钠，
超声分散 1 h 后转移至 250 mL 三口烧瓶中，用乳化
机进行乳化并升温；分别将一定量有机颜料与
48 mL 无水乙醇混合配成 A 液，0.3 g BaCl 2 •2H 2 O 与
24 mL 去离子水混合配成 B 液；待反应液升温至
50 ℃后，同时滴加 A 液和 B 液，A 液控制滴加速度
约 1 滴/s，B 液控制滴加速度约 0.5 滴/s；反应 3 h
后，停止反应，将反应液抽滤，并用无水乙醇洗涤
3 次，将滤饼置于真空干燥箱中 60 ℃恒温干燥 10 h。
其中，加入的有机颜料分别为 2.4 g 酞菁蓝、4.8 g
酞菁蓝、2.4 g 偶氮红，得到的彩色铝颜料样品编号
为样品蓝 1、样品蓝 2、样品红 1。
1.3 结构表征与性能测试
涂料样品的制备：按照 m（颜料）∶m（乳液）=
1∶9 称取一定量的彩色铝颜料和聚丙烯酸酯乳液，