本發(fā)明屬于鋁顏料，尤其涉及一種水性彩色鋁顏料及其制備方法和在涂料或油墨中應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋁顏料是具有平滑并且極薄片狀結(jié)構(gòu)的鋁粒子，因?yàn)槠淠芊瓷淇梢?jiàn)光，所以具有銀白色的金屬效果，俗稱(chēng)鋁銀粉或者鋁銀漿，其是應(yīng)用最廣泛的金屬效應(yīng)顏料之一，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)漆、摩托車(chē)漆、自行車(chē)漆、塑膠漆、建筑涂料、油墨、手機(jī)外殼及按鍵、機(jī)電外殼、電外殼、金屬漆等諸多領(lǐng)域，而且工業(yè)中鋁顏料的需求也日益增大。

2、隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，鋁顏料的品種越來(lái)越多，應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，對(duì)鋁顏料品質(zhì)的要求也越來(lái)越高。鋁顏料的品質(zhì)主要體現(xiàn)在鋁顏料的光澤度、色調(diào)以及其與涂料基體的兼容性這幾方面。而隨著人們對(duì)多彩化的追求和對(duì)環(huán)保的越來(lái)越重視，具有特殊性能的鋁顏料的開(kāi)發(fā)越來(lái)越迫切。而水性彩色鋁顏料不僅能滿足多彩化的要求還能解決親水性問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。自行研究水性彩色鋁顏料的制備技術(shù)對(duì)于發(fā)展我國(guó)的涂料工業(yè)提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

3、目前，鋁顏料的著色方法主要分為三種：一種是通過(guò)液相沉積法沉積無(wú)機(jī)顏料（比如氧化鐵、氧化鈷），通過(guò)這種方法制備的彩色鋁顏料需要在表面沉積一層金屬氧化物，后期需要進(jìn)行煅燒處理，因而會(huì)使鋁顏料在樹(shù)脂和水介質(zhì)中的分散性變差，雖然操作簡(jiǎn)便、成本低但不利于涂料的制備；另一種是先在鋁粒子表面包覆一層二氧化硅層或者二氧化硅與硅烷偶聯(lián)劑協(xié)同包覆，然后沉積有色顏料使鋁粒子著色，雖然這種方法工藝簡(jiǎn)單，但這種方法所制得的鋁顏料在溶劑中穩(wěn)定性較差；還有一種是在對(duì)鋁顏料包覆的過(guò)程中引入有色基團(tuán)從而使鋁顏料著色，這種方法色牢度高但是操作較為復(fù)雜不易大量生產(chǎn)。

4、例如，公開(kāi)專(zhuān)利cn105153762a公開(kāi)一種多彩鋁復(fù)合顏料的制備方法，其是通過(guò)先在鋁粒子表面包覆一層二氧化硅與硅烷偶聯(lián)劑協(xié)同包覆層，此后沉積活性染料使鋁粒子著色，由于包覆的二氧化硅層呈致密分布，其通常具有較小的孔隙結(jié)構(gòu)和較低比表面積，使得其無(wú)法對(duì)有色顏料進(jìn)行吸附，必須加入適當(dāng)?shù)墓柰榕悸?lián)劑改性后，才能將活性染料以化學(xué)鍵方式鍵接到鋁顏料表面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種水性彩色鋁顏料及其制備方法和在涂料或油墨中應(yīng)用，該水性彩色鋁顏料通過(guò)將有機(jī)染料附著在表面改性后的鋁顏料表面，既保持了原始鋁顏料的金屬光澤，又獲得了鮮艷顏色，具有色彩艷麗、光澤度高、耐腐蝕性強(qiáng)、不易褪色、且原料成本低的優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明提出的一種水性彩色鋁顏料，包括片狀鋁粒子、包覆在片狀鋁粒子表面的多孔二氧化硅以及吸附在多孔二氧化硅孔隙內(nèi)的有機(jī)染料。

3、本發(fā)明中，鋁粒子表面包覆有一層多孔二氧化硅，多孔二氧化硅是一種具有高度孔隙結(jié)構(gòu)的材料，具有大量微孔和介孔，且具有較大的比表面積，因此相比于現(xiàn)有的二氧化硅，多孔二氧化硅具有良好的吸附特性，可將有機(jī)染料吸附在其孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)，如此不僅使所得鋁顏料呈現(xiàn)多彩顏色，而且也使得鋁顏料耐腐蝕性好、光澤度高、分散性好，可以廣泛應(yīng)用于涂料、油墨等行業(yè)。

4、優(yōu)選地，所述有機(jī)染料為含磺酸基、羧酸基或磷酸基的活性染料、直接染料或酸性染料。

5、優(yōu)選地，所述多孔二氧化硅為氨基功能化多孔二氧化硅。

6、本發(fā)明中，氨基功能化多孔二氧化硅表面存在氨基活性基團(tuán)，其所具有的極性效應(yīng)可以使多孔二氧化硅孔隙表面的極性增強(qiáng)，如此就可以和前述含磺酸基、羧酸基或磷酸基的活性染料、直接染料或酸性染料之間形成氫鍵或靜電結(jié)合，不僅增強(qiáng)了多孔二氧化硅對(duì)有機(jī)染料的吸附效果，更增強(qiáng)了有機(jī)染料在多孔二氧化硅孔隙內(nèi)的固著作用，克服了單純物理吸附制得的彩色鋁顏料在溶劑中穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。

7、優(yōu)選地，還包括包覆在多孔二氧化硅表面并將有機(jī)染料封裝在多孔二氧化硅孔隙內(nèi)的水性丙烯酸樹(shù)脂層。

8、本發(fā)明中，水性丙烯酸樹(shù)脂層包覆在多孔二氧化硅表面，一方面可以進(jìn)一步阻擋鋁粒子和外界環(huán)境的接觸，增強(qiáng)其耐腐蝕性能；另一方面也可以對(duì)有機(jī)染料起到很好地保護(hù)作用，增強(qiáng)其色牢度；再有還可以改善鋁顏料與水性基體的相容性，改善鋁顏料在水性基體中的分散性，從而同時(shí)滿足耐腐蝕和水性基體相容性的要求。

9、本發(fā)明還提出一種上述水性彩色鋁顏料的制備方法，包括如下步驟：

10、s1、將片狀鋁粒子表面包覆多孔二氧化硅后，得到多孔二氧化硅包覆鋁顏料；

11、s2、將多孔二氧化硅包覆鋁顏料混合有機(jī)染料后，多孔二氧化硅孔隙內(nèi)吸附有機(jī)染料，即得到所述水性彩色鋁顏料。

12、本發(fā)明中，先對(duì)片狀鋁粒子進(jìn)行改性處理，使片狀鋁粒子表面沉積一層多孔二氧化硅包覆層，發(fā)揮耐腐蝕性效果的同時(shí)，利用該包覆層的吸附效應(yīng)，吸附有機(jī)染料對(duì)鋁顏料表面進(jìn)行著色，最終獲得所述水性彩色鋁顏料。

13、優(yōu)選地，步驟s1中，所述“將片狀鋁粒子表面包覆多孔二氧化硅”具體包括：將片狀鋁粒子與多孔模板劑、硅源進(jìn)行反應(yīng)；

14、優(yōu)選地，所述多孔模板劑為十六烷基三甲基溴化銨或四丙基氫氧化銨，所述硅源為正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯或正硅酸戊酯中的至少一種。

15、本發(fā)明中，多孔二氧化硅是以模板法合成得到，通過(guò)選擇十六烷基三甲基溴化銨或四丙基氫氧化銨作為模板劑，在片狀鋁粒子表面合成得到了具有豐富孔道結(jié)構(gòu)和優(yōu)異吸附性能的多孔二氧化硅。

16、優(yōu)選地，步驟s1中，所述“將片狀鋁粒子表面包覆多孔二氧化硅”之后還包括：將多孔二氧化硅包覆鋁顏料與氨基硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，得到氨基功能化多孔二氧化硅包覆鋁顏料；

17、優(yōu)選地，所述氨基硅烷偶聯(lián)劑為3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷或3-氨丙基甲基三乙氧基硅烷中的至少一種。

18、本發(fā)明中，經(jīng)氨基硅烷偶聯(lián)劑對(duì)多孔二氧化硅包覆鋁粒子表面的活性羥基進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑改性后，在多孔二氧化硅包覆鋁粒子的表面引入氨基。

19、優(yōu)選地，步驟s2中，所述“將多孔二氧化硅包覆鋁顏料混合有機(jī)染料”具體包括：將多孔二氧化硅包覆鋁顏料與有機(jī)染料加入水或醇溶劑中進(jìn)行超聲震蕩；

20、優(yōu)選地，所述醇溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或異丙醇中的至少一種。

21、優(yōu)選地，步驟s2中，所述“將多孔二氧化硅包覆鋁顏料混合有機(jī)染料”之后還包括：將多孔二氧化硅孔隙內(nèi)吸附有機(jī)染料的鋁顏料與3-氯丙酰氯進(jìn)行酯化或酰胺化反應(yīng)后，再與丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸羥乙酯進(jìn)行共聚反應(yīng)；

22、優(yōu)選地，所述丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸羥乙酯的質(zhì)量比為10:1-3:2-4。

23、本發(fā)明中，多孔二氧化硅孔隙內(nèi)吸附有機(jī)染料的鋁顏料表面存在羥基或氨基活性基團(tuán)，其可以與3-氯丙酰氯進(jìn)行酯化或酰胺化反應(yīng)，如此將氯乙基的基團(tuán)接枝到多孔二氧化硅表面，此后在與丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸羥乙酯進(jìn)行共聚反應(yīng)時(shí)，由于氯乙基與丙烯酸二甲氨基乙酯的單體可以進(jìn)行親核取代反應(yīng)，形成季胺鹽，而季銨鹽所具有的正電特性則可以和負(fù)電性的含磺酸基、羧酸基或磷酸基的有機(jī)染料之間形成靜電吸附，一方面可以進(jìn)一步固著有機(jī)染料，另一方面也可以經(jīng)過(guò)共聚反應(yīng)生成水性丙烯酸樹(shù)脂層，該水性丙烯酸樹(shù)脂層和顏料之間形成靜電吸附，在使水性丙烯酸樹(shù)脂層封裝效果更加牢固的同時(shí)，也可以避免封裝層與有機(jī)顏料之間發(fā)生脫落，確保固色效果的進(jìn)一步增強(qiáng)。

24、本發(fā)明的有益效果：

25、本發(fā)明提出的一種水性彩色鋁顏料及其制備方法和在涂料或油墨中應(yīng)用，通過(guò)在鋁粒子表面沉積形成具有豐富微介孔三維孔道結(jié)構(gòu)的二氧化硅，使鋁顏料在染色液中通過(guò)吸附有機(jī)染料分子而著色，此后通過(guò)功能化基團(tuán)、有機(jī)染料選擇以及包覆層包覆，解決了以往通過(guò)物理包覆或者物理沉積的方法制備的彩色鋁顏料在溶劑中不穩(wěn)定的缺陷。本發(fā)明所述鋁顏料色彩絢麗、耐腐蝕性好、光澤度高且分散性好，將廣泛應(yīng)用于涂料、油墨等行業(yè)。