環(huán)保法律的修定和環(huán)保意識的不斷增強(qiáng), 使水性產(chǎn)品的需求越來越普遍。這種需求起源于汽車工業(yè)，如今正向整體涂料工業(yè)轉(zhuǎn)移。金屬效果在涂料業(yè)正越來越受歡迎，然而未經(jīng)處理的鋁顏料與水接觸會產(chǎn)生大量的氫氣。因此鋁顏料要在水性體系中成功的應(yīng)用，必須克服這種發(fā)氣的問題。
現(xiàn)在，提供各種水性涂料非但可以成為涂料廠商的競爭優(yōu)勢，來自環(huán)保方面的法規(guī)也迫使生產(chǎn)商必須具備生產(chǎn)水性產(chǎn)品能力。不過，不同的工業(yè)用途對產(chǎn)品有不同的性能要求，對原材料的要求也不同于或高于汽車業(yè)已開發(fā)的產(chǎn)品。對原材料供應(yīng)商來說，必須提供能滿足這些市場不同技術(shù)要求的各種產(chǎn)品。為滿足各種市場的不同需求，市場上出現(xiàn)了各種“與水兼容”的鋁顏料。
鋁片在水中會產(chǎn)生如下氧化反應(yīng)，而引致發(fā)氣的情況:<
2 Al + 6 H2O －－→ 2 Al(OH)3 + 3 H2
克服上述問題有兩種基于不同原理的技術(shù) ：其中之一是添加劑技術(shù)，即在鋁顏料粒子的表面上以物理方法混合添加劑，通過一種阻隔層機(jī)理在鋁片外層形成一個保護(hù)層，最終阻止鋁和水發(fā)生反應(yīng)。第二種技術(shù)被稱為包覆技術(shù)，鋁片被包裹起來，單個的顏料粒子就被完全包封。
添加劑技術(shù)
一向以來，最常用的阻止鋁片產(chǎn)生發(fā)氣的方法是使用有機(jī)磷化合物進(jìn)行處理。這類產(chǎn)品在市場上已經(jīng)存在了多年，已經(jīng)非常成熟。其通常在各種溶劑中以65％鋁顏料漿的形式出現(xiàn)。不同的溶劑是十分必要的，因?yàn)楸仨毰浜喜煌臉渲w系及其與穩(wěn)定劑的兼容性。
其中一種產(chǎn)品系列(STAPA Hydrolac系列)含有溶劑汽油和另一種溶劑，溶劑可以是水(STAPA Hydrolac W-系列)，也可以是甲氧基丙醇(STAPA Hydrolac PM-系列)，或者丁二醇(STAPA Hydrolac BG-系列)。下一步是研究出一系列不含溶劑汽油(STAPA Hydroxal)而僅含上述溶劑其中一種的產(chǎn)品。這類產(chǎn)品可以消除涂料體系中因與溶劑汽油兼容性太差而導(dǎo)致的表面缺陷問題(如魚眼)。含水的STAPA Hydroxal W系列可以用于生產(chǎn)零“VOC”油漆產(chǎn)品。
穩(wěn)定的一個副作用是涂料的一些性能會受到不利的影響(比如干燥時間、涂層間附著力、耐濕性)。要彌補(bǔ)這些不良影響，穩(wěn)定劑的使用量可以在保護(hù)產(chǎn)品性能不致受損的情況下減至最低。
包覆技術(shù)
開發(fā)水性鋁片的第二種技術(shù)是將顏料顆粒完全包覆以提供更好的保護(hù)。
第一代采用包覆技術(shù)的顏料系采用了一層不溶性的鉻(III)化合物(STAPA Hydrolux) : 這些顏料不含可溶性的鉻(VI)鹽(<1ppm)，因而無毒。第二代(最新產(chǎn)品)系采用二氧化硅進(jìn)行包覆再經(jīng)一層由有機(jī)物進(jìn)一步處理(STAPA Hydrolan)，由于其獨(dú)特的夾層結(jié)構(gòu)，這一代的產(chǎn)品于循環(huán)線上使用時更能表現(xiàn)其穩(wěn)定性。
可以對這些采取不同穩(wěn)定方式的鋁顏料在同一種涂料配方中的發(fā)氣量進(jìn)行測定。試驗(yàn)中制備了一種標(biāo)準(zhǔn)配方的水性油漆，并儲存在一種特殊設(shè)備中，從而可以測定在40℃下、一定時間內(nèi)氫氣的產(chǎn)生量。這種測試的優(yōu)點(diǎn)是其結(jié)果非常接近真實(shí)情況，缺點(diǎn)是最終結(jié)果最早要在10天或30天以后才能得到，具體時間取決于所采用的樹脂體系。然而多年的經(jīng)驗(yàn)顯示，經(jīng)過3天的測試就已經(jīng)可以對最終結(jié)果作出一個很好的預(yù)計(jì)。
專家指出，各種不同型號的穩(wěn)定劑產(chǎn)品都應(yīng)在個別的樹脂體系中進(jìn)行測試，以尋求最佳的整體穩(wěn)定性。
配方注意事項(xiàng)
要使產(chǎn)品的光學(xué)性能、技術(shù)和發(fā)氣特性達(dá)到最優(yōu)化，所有的原材料、樹脂、顏料和添加劑，以及生產(chǎn)技術(shù)等都必須列入配方師的考慮范疇。
◆ 金屬片狀顏料與樹脂的良好混合 ：兩者不恰當(dāng)?shù)幕旌?— 所用的剪切力過高 — 會對產(chǎn)品的光學(xué)性能造成負(fù)面影響。高剪切力會從兩方面損壞片狀顏料 ：首先，它會使片狀顆粒產(chǎn)生彎曲，由此降低其亮度 ；其次它還會將保護(hù)層從其表面剝離，從而導(dǎo)致了發(fā)氣的產(chǎn)生
◆ 鋁片預(yù)分散體系的制備：所有的鋁粉漿都需要在一種合適的溶劑中進(jìn)行預(yù)分散以得到顏料漿。顏料漿必須在所有其它需要較高剪切力的組分都加入之后才加入涂料體系中。
◆ 潤濕劑：許多情況下都宜在金屬片顏料漿中加入潤濕劑以輔助片狀顏料的潤濕。
◆ pH值與中和 ：如果使用水溶性樹脂，則不宜使用堿性太強(qiáng)的中和劑，例如需避免使用易與鋁發(fā)生反應(yīng)的氨水 ；比較適宜的是用諸如DMEA（二甲基乙酰胺）或TEA（三乙醇胺）的胺類對pH值進(jìn)行中和。總體而言，pH值不應(yīng)高于9，理想值介于7-8之間
◆ 金屬片狀顏料的排列定向：這是金屬效果涂料一個非常重要的方面。較差的定向?qū)档屯苛系牧炼纫约半S角異色效果。片狀顏料越能平行于基材排列，則顏料的金屬效果越好。可以在水性漆中加入聚乙烯蠟分散液以提高其定向性能。
現(xiàn)在，提供各種水性涂料非但可以成為涂料廠商的競爭優(yōu)勢，來自環(huán)保方面的法規(guī)也迫使生產(chǎn)商必須具備生產(chǎn)水性產(chǎn)品能力。不過，不同的工業(yè)用途對產(chǎn)品有不同的性能要求，對原材料的要求也不同于或高于汽車業(yè)已開發(fā)的產(chǎn)品。對原材料供應(yīng)商來說，必須提供能滿足這些市場不同技術(shù)要求的各種產(chǎn)品。為滿足各種市場的不同需求，市場上出現(xiàn)了各種“與水兼容”的鋁顏料。
鋁片在水中會產(chǎn)生如下氧化反應(yīng)，而引致發(fā)氣的情況:<
2 Al + 6 H2O －－→ 2 Al(OH)3 + 3 H2
克服上述問題有兩種基于不同原理的技術(shù) ：其中之一是添加劑技術(shù)，即在鋁顏料粒子的表面上以物理方法混合添加劑，通過一種阻隔層機(jī)理在鋁片外層形成一個保護(hù)層，最終阻止鋁和水發(fā)生反應(yīng)。第二種技術(shù)被稱為包覆技術(shù)，鋁片被包裹起來，單個的顏料粒子就被完全包封。
添加劑技術(shù)
一向以來，最常用的阻止鋁片產(chǎn)生發(fā)氣的方法是使用有機(jī)磷化合物進(jìn)行處理。這類產(chǎn)品在市場上已經(jīng)存在了多年，已經(jīng)非常成熟。其通常在各種溶劑中以65％鋁顏料漿的形式出現(xiàn)。不同的溶劑是十分必要的，因?yàn)楸仨毰浜喜煌臉渲w系及其與穩(wěn)定劑的兼容性。
其中一種產(chǎn)品系列(STAPA Hydrolac系列)含有溶劑汽油和另一種溶劑，溶劑可以是水(STAPA Hydrolac W-系列)，也可以是甲氧基丙醇(STAPA Hydrolac PM-系列)，或者丁二醇(STAPA Hydrolac BG-系列)。下一步是研究出一系列不含溶劑汽油(STAPA Hydroxal)而僅含上述溶劑其中一種的產(chǎn)品。這類產(chǎn)品可以消除涂料體系中因與溶劑汽油兼容性太差而導(dǎo)致的表面缺陷問題(如魚眼)。含水的STAPA Hydroxal W系列可以用于生產(chǎn)零“VOC”油漆產(chǎn)品。
穩(wěn)定的一個副作用是涂料的一些性能會受到不利的影響(比如干燥時間、涂層間附著力、耐濕性)。要彌補(bǔ)這些不良影響，穩(wěn)定劑的使用量可以在保護(hù)產(chǎn)品性能不致受損的情況下減至最低。
包覆技術(shù)
開發(fā)水性鋁片的第二種技術(shù)是將顏料顆粒完全包覆以提供更好的保護(hù)。
第一代采用包覆技術(shù)的顏料系采用了一層不溶性的鉻(III)化合物(STAPA Hydrolux) : 這些顏料不含可溶性的鉻(VI)鹽(<1ppm)，因而無毒。第二代(最新產(chǎn)品)系采用二氧化硅進(jìn)行包覆再經(jīng)一層由有機(jī)物進(jìn)一步處理(STAPA Hydrolan)，由于其獨(dú)特的夾層結(jié)構(gòu)，這一代的產(chǎn)品于循環(huán)線上使用時更能表現(xiàn)其穩(wěn)定性。
可以對這些采取不同穩(wěn)定方式的鋁顏料在同一種涂料配方中的發(fā)氣量進(jìn)行測定。試驗(yàn)中制備了一種標(biāo)準(zhǔn)配方的水性油漆，并儲存在一種特殊設(shè)備中，從而可以測定在40℃下、一定時間內(nèi)氫氣的產(chǎn)生量。這種測試的優(yōu)點(diǎn)是其結(jié)果非常接近真實(shí)情況，缺點(diǎn)是最終結(jié)果最早要在10天或30天以后才能得到，具體時間取決于所采用的樹脂體系。然而多年的經(jīng)驗(yàn)顯示，經(jīng)過3天的測試就已經(jīng)可以對最終結(jié)果作出一個很好的預(yù)計(jì)。
專家指出，各種不同型號的穩(wěn)定劑產(chǎn)品都應(yīng)在個別的樹脂體系中進(jìn)行測試，以尋求最佳的整體穩(wěn)定性。
配方注意事項(xiàng)
要使產(chǎn)品的光學(xué)性能、技術(shù)和發(fā)氣特性達(dá)到最優(yōu)化，所有的原材料、樹脂、顏料和添加劑，以及生產(chǎn)技術(shù)等都必須列入配方師的考慮范疇。
◆ 金屬片狀顏料與樹脂的良好混合 ：兩者不恰當(dāng)?shù)幕旌?— 所用的剪切力過高 — 會對產(chǎn)品的光學(xué)性能造成負(fù)面影響。高剪切力會從兩方面損壞片狀顏料 ：首先，它會使片狀顆粒產(chǎn)生彎曲，由此降低其亮度 ；其次它還會將保護(hù)層從其表面剝離，從而導(dǎo)致了發(fā)氣的產(chǎn)生
◆ 鋁片預(yù)分散體系的制備：所有的鋁粉漿都需要在一種合適的溶劑中進(jìn)行預(yù)分散以得到顏料漿。顏料漿必須在所有其它需要較高剪切力的組分都加入之后才加入涂料體系中。
◆ 潤濕劑：許多情況下都宜在金屬片顏料漿中加入潤濕劑以輔助片狀顏料的潤濕。
◆ pH值與中和 ：如果使用水溶性樹脂，則不宜使用堿性太強(qiáng)的中和劑，例如需避免使用易與鋁發(fā)生反應(yīng)的氨水 ；比較適宜的是用諸如DMEA（二甲基乙酰胺）或TEA（三乙醇胺）的胺類對pH值進(jìn)行中和。總體而言，pH值不應(yīng)高于9，理想值介于7-8之間
◆ 金屬片狀顏料的排列定向：這是金屬效果涂料一個非常重要的方面。較差的定向?qū)档屯苛系牧炼纫约半S角異色效果。片狀顏料越能平行于基材排列，則顏料的金屬效果越好。可以在水性漆中加入聚乙烯蠟分散液以提高其定向性能。
