一种用于金属表带的金属颜料及其制备工艺的制作方法

本发明涉及金属颜料制备，具体涉及一种用于金属表带的金属颜料及其制备工艺。

背景技术：

1、金属颜料因具有良好的金属光泽、闪烁感和装饰效果，被广泛应用于涂料、油墨、塑料及表面装饰材料中。其中，片状铝颜料、片状铝镁合金颜料、真空蒸镀铝片等片状金属颜料，因其具有较高的径厚比和较强的镜面反射能力，在汽车涂层、家电外观件、包装印刷及工业防护领域应用尤为广泛。片状金属颜料的金属感、亮度及随角异色效果，在很大程度上取决于其片状结构完整性及表面状态。然而，现有片状金属颜料在实际应用中仍存在一定缺陷。以片状铝颜料为例，其在水性体系、潮湿环境或含有腐蚀性组分的介质中，易发生表面反应，导致金属光泽下降、颜色变化、装饰效果变差，严重时还会影响储存稳定性和使用安全性。因此，提高金属颜料的耐水性和耐腐蚀性，一直是本领域关注的重点。

2、为解决上述问题，现有技术通常采用无机钝化处理、氧化物包覆或有机硅烷包覆等方式，在金属颜料表面形成保护层。虽然该类方法能够在一定程度上提高耐介质侵蚀能力，但大多采用对整个片状颗粒表面进行整体包覆的方式。该种全表面处理思路，往往需要形成较为连续甚至较厚的膜层，容易对片状金属颜料大面区域的镜面反射性能造成影响，从而导致金属感减弱、亮度下降或外观发闷。此外，现有技术通常未能充分区分片状金属基体边缘区域与大面区域在结构特征和失效行为上的差异，因而在防护性能与光学性能保持之间仍难以兼顾。

3、因此，亟需提供一种新的金属颜料及其制备方法，以在提高耐水性和耐腐蚀性的同时，尽可能保持片状金属颜料原有的金属光泽和装饰效果。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种用于金属表带的金属颜料及其制备工艺。该金属颜料包括片状金属基体及形成于其表面的复合膜层，所述复合膜层包括位于片状金属基体边缘区域的复合保护环层和位于大面区域的超薄调节层，其中复合保护环层由金属转化结合单元与有机硅网状单元原位复合形成。其制备方法包括预处理、差异活化、受限水解沉积和分阶段固化。该方案通过对边缘区域进行重点防护、对大面区域进行轻量化调控，能够在提高耐水性、耐腐蚀性和界面稳定性的同时，降低对片状金属基体大面反射性能的不利影响，有利于保持金属光泽、亮度及装饰效果。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于金属表带的金属颜料，包括片状金属基体以及形成于所述片状金属基体表面的复合膜层，所述复合膜层包括位于所述片状金属基体边缘区域的复合保护环层和位于所述片状金属基体大面区域的超薄调节层；

4、所述边缘区域为自所述片状金属基体外缘向内延伸0.1-2μm的带状区域；

5、所述复合保护环层由金属转化结合单元与有机硅网状单元原位复合形成，所述复合保护环层的厚度为15-120nm，所述超薄调节层的厚度为1-15nm，且所述复合保护环层的厚度为所述超薄调节层厚度的2-10倍。

6、优选的，所述片状金属基体为片状铝颜料、片状铝镁合金颜料、真空蒸镀铝片、片状铜锌合金颜料、片状不锈钢颜料中的一种或多种。

7、优选的，所述片状金属基体的中值粒径为8-30μm，厚度为0.03-0.25μm，径厚比为50-300。

8、优选的，所述金属转化结合单元包括锆基转化结构、钛基转化结构中的至少一种，所述锆基转化结构和所述钛基转化结构包括al—o—zr、al—o—ti、zr—o—zr、ti—o—ti中的至少一种键联结构。

9、优选的，所述有机硅网状单元由可水解有机硅烷缩合形成，包括si—o—si网状结构以及与所述si—o—si网状结构相连的烷基、环氧基、氨基中的至少一种官能团。

10、优选的，所述复合保护环层沿所述片状金属基体的外缘连续分布，并自外缘向所述大面区域呈递减式过渡，以形成厚度梯度结构。

11、一种用于金属表带的金属颜料的制备工艺，用于制备所述金属颜料，包括以下步骤：

12、s1.对片状金属基体进行预处理，去除其表面残留的研磨助剂、脂肪酸、蜡质和低分子有机物；

13、s2.将经预处理的片状金属基体分散于含水醇体系中进行差异活化，使所述片状金属基体边缘区域的表面反应活性高于大面区域的表面反应活性；

14、s3.向经差异活化的分散体系中加入包含金属前驱体和有机硅烷前驱体的复合前驱液，在受限水解沉积条件下，使所述金属前驱体和所述有机硅烷前驱体优先在边缘区域沉积并原位复合形成复合保护环层，同时在大面区域形成超薄调节层；

15、s4.对步骤s3所得产物进行固化，得到所述金属颜料。

16、优选的，步骤s1中，所述预处理采用乙酸乙酯、异丙醇、正庚烷、异构烷烃中的至少一种作为洗涤介质，预处理温度为20-40℃，预处理时间为10-60min；

17、步骤s2中，所述含水醇体系中水的体积分数为2-12%，体系ph为3.5-5.5，处理温度为20-40℃，处理时间为10-40min。

18、优选的，步骤s3中，所述金属前驱体为锆盐前驱体和钛盐前驱体中的至少一种；所述有机硅烷前驱体为甲基三烷氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三烷氧基硅烷、γ-氨丙基三烷氧基硅烷中的至少一种；

19、所述复合前驱液采用逐滴滴加的方式加入经差异活化的分散体系中，控制体系处于轻度欠饱和或低过饱和状态。

20、优选的，步骤s4采用分阶段固化，包括先于60-90℃预固化20-90min，再于90-120℃终固化30-180min。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

22、1.本发明通过在片状金属基体边缘区域构筑复合保护环层、在大面区域形成超薄调节层，实现了边缘区域与大面区域的差异化功能分配。由于片状金属基体的边缘区域通常具有更高的表面活性和更易成为介质侵入及失效起始的位置，本发明利用金属转化结合单元与有机硅网状单元在该区域原位复合形成连续分布的复合保护环层，可在边缘部位构建更为稳定的界面结合与阻隔结构，从而有效提高对水分、氧及腐蚀性介质的阻隔能力，增强金属颜料的耐水性、耐腐蚀性及界面稳定性。同时，大面区域仅形成超薄调节层，能够在保证表面调控效果的前提下，尽可能减小膜层对片状金属基体镜面反射性能的不利影响，有利于保持其原有的金属光泽、亮度及装饰效果。此外，复合保护环层沿外缘连续分布并向大面区域呈递减式过渡，形成厚度梯度结构，有助于缓和边缘区域与大面区域之间的界面突变，降低膜层局部应力集中和缺陷产生的可能性，进一步提高膜层结合牢度和结构稳定性。相应地，通过预处理、差异活化、受限水解沉积及分阶段固化相配合的制备过程，能够使复合膜层优先在边缘区域定向构筑并实现稳定成膜，从而使本发明在兼顾防护性能与光学性能保持方面具有更为突出的综合技术优势。

1.一种用于金属表带的金属颜料，其特征在于，包括片状金属基体以及形成于所述片状金属基体表面的复合膜层，所述复合膜层包括位于所述片状金属基体边缘区域的复合保护环层和位于所述片状金属基体大面区域的超薄调节层；

2.根据权利要求1所述的一种用于金属表带的金属颜料，其特征在于，所述片状金属基体为片状铝颜料、片状铝镁合金颜料、真空蒸镀铝片、片状铜锌合金颜料、片状不锈钢颜料中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种用于金属表带的金属颜料，其特征在于，所述片状金属基体的中值粒径为8-30μm，厚度为0.03-0.25μm，径厚比为50-300。

4.根据权利要求1所述的一种用于金属表带的金属颜料，其特征在于，所述金属转化结合单元包括锆基转化结构、钛基转化结构中的至少一种，所述锆基转化结构和所述钛基转化结构包括al—o—zr、al—o—ti、zr—o—zr、ti—o—ti中的至少一种键联结构。

5.根据权利要求1所述的一种用于金属表带的金属颜料，其特征在于，所述有机硅网状单元由可水解有机硅烷缩合形成，包括si—o—si网状结构以及与所述si—o—si网状结构相连的烷基、环氧基、氨基中的至少一种官能团。

6.根据权利要求1所述的一种用于金属表带的金属颜料，其特征在于，所述复合保护环层沿所述片状金属基体的外缘连续分布，并自外缘向所述大面区域呈递减式过渡，以形成厚度梯度结构。

7.一种用于金属表带的金属颜料的制备工艺，用于制备权利要求1-6任意一项所述金属颜料，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种用于金属表带的金属颜料的制备工艺，其特征在于，步骤s1中，所述预处理采用乙酸乙酯、异丙醇、正庚烷、异构烷烃中的至少一种作为洗涤介质，预处理温度为20-40℃，预处理时间为10-60min；

9.根据权利要求7所述的一种用于金属表带的金属颜料的制备工艺，其特征在于，步骤s3中，所述金属前驱体为锆盐前驱体和钛盐前驱体中的至少一种；所述有机硅烷前驱体为甲基三烷氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三烷氧基硅烷、γ-氨丙基三烷氧基硅烷中的至少一种；

10.根据权利要求7所述的一种用于金属表带的金属颜料的制备工艺，其特征在于，步骤s4采用分阶段固化，包括先于60-90℃预固化20-90min，再于90-120℃终固化30-180min。