片狀鋁粉作為一種重要的金屬顏料,因具有優(yōu)異的金屬光澤和和良好的隨角異色效應(yīng),在汽車油漆、印刷油墨和化工涂料等領(lǐng)域已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用,同時,低發(fā)射率的鋁粉顏料也是近年來報(bào)道最多的紅外隱身顏料。傳統(tǒng)的溶劑型鋁粉顏料顏色單一,已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的審美及健康環(huán)保的追求,水性和彩色鋁粉顏料得以發(fā)展推廣。制備水性鋁粉顏料的關(guān)鍵是提高其耐腐蝕性;而鋁粉顏料對可見光的高反射限制了其在可見光波段的隱身。因此,使用金屬氧化物對鋁粉表面進(jìn)行處理提高其耐腐蝕性的同時降低其反射率,制備多波段隱身的彩色水性鋁粉顏料成為研究熱點(diǎn)。所以本課題以H_2O_2為錨固劑,FeCl_2·4H_2O和無水SnCl_4為前驅(qū)體,分別制得了氧化鐵包覆的水性鋁粉顏料(Al@Fe_2O_3)和氧化錫包覆的水性鋁粉顏料(Al@SnO_2)。主要做了如下工作:(1)鋁粉的預(yù)處理:控制系統(tǒng)溫度45℃,在弱酸性條件下H_2O_2氧化鋁粉表面形成氫氧化鋁作為錨固點(diǎn);隨著包覆介質(zhì)pH的升高,氫氧化鋁的結(jié)構(gòu)由水鋁石型向勃姆石型過渡;(2)Al@Fe_2O_3的制備:在弱酸性條件下,以FeCl_2·4H_2O溶液為前驅(qū)體,異丙醇/H_2O為介質(zhì),制備了Al@Fe_2O_3彩色水性鋁粉顏料。通過X衍射、光學(xué)顯微鏡分析和耐腐蝕性測試等手段討論了包覆介質(zhì)的pH值和前驅(qū)體中n(Fe~(2+)):n(Fe~(3+))對包覆層物相和包覆效果的影響,并探討了Fe~(3+)誘導(dǎo)Fe~(2+)的氧化-轉(zhuǎn)化機(jī)理。結(jié)果表明包覆介質(zhì)的pH過高以及過量的Fe~(3+),有利于Fe_2O_3晶種自聚成Fe_2O_3顆粒,不利于無定型Fe_2O_3錨固在鋁粉表面。精準(zhǔn)地控制包覆介質(zhì)的pH=4.70,n(Fe~(2+)):n(Fe~(3+))=12:1,Fe~(3+)可誘導(dǎo)Fe~(2+)氧化-轉(zhuǎn)化成Fe~(3+),有利于無定型Fe_2O_3錨固在鋁粉表面形成致密的包覆層,所得產(chǎn)物Al@Fe_2O_3具有優(yōu)異的耐腐蝕性、低光澤度、卡其色,可用做隱身顏料。(3)Al@SnO_2的制備:在弱酸條件下,以SnCl_4/異丙醇為前驅(qū)體,異丙醇/水為反應(yīng)介質(zhì),制得了以鋁片為核,SnO_2為殼,Al(OH)_3或Sn(OH)_2為橋的Al@SnO_2水性鋁粉顏料。通過光學(xué)顯微鏡分析、耐腐蝕性測試和光催化降解測試等手段探討了包覆介質(zhì)pH以及M_(SnO2)/S_(Al)對Al@SnO_2包覆效果以及光催化活性的影響。結(jié)果說明:包覆介質(zhì)pH過高或M_(SnO2)/S_(Al)過大,均可導(dǎo)致SnO_2晶種自聚成顆粒,不利于SnO_2在鋁粉表面的錨固,耐腐蝕性降低。較低包覆介質(zhì)pH,有利于SnO_2以Sn(OH)_2為橋錨固在鋁粉表面,耐腐蝕性較好但不利于光催化活性的提高;當(dāng)M_(SnO2)/S_(Al)過小,SnO_2包覆層不完整耐腐蝕性較差。精準(zhǔn)地控制(M_(SnO2)/S_(Al))=(0.07-0.10)g·m~(-2),包覆介質(zhì)的pH=5.0-5.8,以Al(OH)_3為橋在SnO_2殼和鋁片核之間形成適量的Al(III)摻雜SnO_2,并錨固在鋁粉表面形成均勻致密的SnO_2包覆層,所得產(chǎn)物Al@SnO_2具有優(yōu)異的耐腐蝕性、低光澤度、卡其色和優(yōu)異的光催化活性,可用作多波段的隱身顏料,且完成降解任務(wù)后的Al@SnO_2的耐腐蝕性和色相均變化不大,可以回收進(jìn)一步作為水性鋁粉顏料使用。(4)玻璃粉負(fù)載SnO_2光催化劑的制備:前人工作曾先在鋁粉表面包覆一層SiO_2,再以SiO_2為橋制備了Al@SiO_2@Fe_2O_3,但以Al(OH)_3為橋的報(bào)道較少,所以在弱酸性介質(zhì)中,以自制玻璃粉(Glass Powder,GP)為載體,Al(OH)_3為橋,以SnCl_4/異丙醇為前驅(qū)體制備合成了玻璃粉負(fù)載SnO_2(GP@SnO_2),通過光催化降解測試、PL和UV-Vis等途徑探討了介質(zhì)pH、n[Al(OH)_3]/n(SnCl_4)和m(SnO_2):m(GP)對GP@SnO_2負(fù)載效果和光催化活性的影響。結(jié)果表明:n[Al(OH)_3]/n(SnCl_4)直接影響Al(III)摻雜SnO_2的量,隨著n[Al(OH)_3]/n(SnCl_4)的增大,SnO_2殼和GP核之間形成Al(III)摻雜SnO_2的量增大;當(dāng)介質(zhì)的pH過高,SnO_2晶種的供給速率過快導(dǎo)致自聚成SnO_2大顆粒,當(dāng)m(SnO_2):m(GP)過大,錨固面太少,二者均不利于SnO_2晶種錨固在玻璃粉表面。當(dāng)m(SnO_2):m(GP)過低,GP表面的負(fù)載的SnO_2包覆層薄且稀疏,負(fù)載效果下降。當(dāng)介質(zhì)pH=5.8-6.0,m(SnO_2):m(GP)=0.17時,SnO_2晶種以玻璃粉表面的Al(OH)_3為核結(jié)晶,并在SnO_2殼和GP核之間形成適量的Al(III)摻雜SnO_2,提高了SnO_2表面的氧空位濃度,促進(jìn)了光生電子與空穴的分離,有利于SnO_2光催化活性的提高。所以本文分別以Fe_2O_3和SnO_2為包覆層成功合成了具有優(yōu)異耐腐蝕性和光學(xué)性質(zhì)的多功能鋁粉顏料,為今后大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ620.1
【部分圖文】：

圖 1-1 金屬氧化物包覆鋁粉流程圖-1 Flow chart for encapsulation process of metal oxides coated on aluminum pigment FeCl2·4H2O 為前驅(qū)體，氨水為沉淀劑，制備 Al@Fe2O3鋁粉顏料e3+)對包覆層物相和錨固效果的影響，包覆介質(zhì) pH 對 Al@Fe2O3耐腐

圖 2-1 測試和觀察的角度Fig. 2-1 The testing and observation angles色度系統(tǒng)，每種顏色可以由 L*、a*、b*按一定比例混合。其中 L*指明 b*值的大小變化分別代表紅綠色相和黃藍(lán)色相的變化，a*和 b*的值

第 2 章 氧化鐵包覆鋁粉顏料的制備與表征在 FeCl2·4H2O 前驅(qū)體中引入在 Fe3+制得的樣品 A、B 和 C 系列只顯示了金屬鋁的衍射峰，說明鋁粉表面的氧化鐵包覆層主要為無定型 Fe2O3，充分說明了引入 Fe3+有利于在鋁粉表面形成無定型 Fe2O3包覆層。2.3.2 pH 對 Al@Fe2O3包覆效果的影響
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2861964