有机释放膜上铝膜的溶解与粉碎

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1、http://www.paper.edu.cn有机释放膜上铝膜的溶解与粉碎11,2,122徐娟，陈振兴，沐俊应，梁氏秋水，朱宏伟1中南大学化学化工学院，长沙（410083）2中山大学化学与化学工程学院，广州（510275）E-mail：xj2005519@126.com摘要：镜面铝浆由于其优越的镜面效果得到广泛的应用。采用有别于传统球磨法的全新工艺——有机释放膜过渡法制备了镜面铝浆。结果发现，通过丙酮溶解丙烯酸树脂基有机释放膜，获得厚度十分均匀的铝膜或铝鳞片。超声振荡可加快薄膜溶解速度。通过超声振荡和强力机械搅拌可粉碎铝膜。制得的镜面铝浆平均粒度（d50）

2、为11.9µm，粒度分布宽度为1.22。关键词：镜面铝浆，溶解，粉碎，平均粒径，粒度分布中图分类号：TM914.41.引言镜面铝颜料具有高闪亮性、粒度分布窄、径厚比大、良好的金属光泽性和高遮盖率等优点，可形成独特的类似于电镀和不锈钢的镜面效果，使其在超高亮度的喷涂和印刷油墨中有广泛的应用。这种颜料采用有别于传统铝浆的特殊生产工艺—有机释放膜过渡法加工而成。[1]有机释放膜过渡法是先利用PVD（物理气相沉积）法制备纳米级铝薄膜，再把纳米级铝薄膜收集起来，经粉碎得到纳米级片状铝粉。工艺流程为：原料准备形成有机释放膜纳米铝膜的形成洗脱粉碎收集即先在要沉积铝膜的基

3、片上涂一层合成树脂，形成有机释放膜，再用物理气相沉积法使铝丝或铝块气化，沉积在合成树脂上形成铝膜，然后将铝膜放入有机溶剂中使树脂溶解，得[2-3]到表面光滑的铝膜，将膜粉碎，得到厚度为纳米级的铝粉。美国的RichardE最早采用这[4]种方法制备了高亮度的铝颜料，JoergSeubert和AndreaFetz用此法制备出了30-50nm的片[5][6]状铝粉。用薄膜过渡法制备纳米片状铝粉具有以下优点：所用设备比较简单，易于操作；制出的粉体纯度高，径厚比大，粒度分布比较窄，表面平整光滑，对光几乎成镜面反射。国外于2004年实现了镜面铝颜料的产业化。我国镜面型

4、铝颜料完全依靠进口，并且很少研究。为制备高品质的镜面铝颜料，我们针对薄膜过渡工艺中有机释放膜上铝膜的溶解和粉碎进行了研究。2.原理2.1铝膜的脱落铝膜的脱落过程包括有机溶剂的扩散和有机释放膜的溶解两个过程。有机溶剂是通过铝膜微孔逐渐扩散到有机释放膜表面的。单位时间、单位面积扩散传递的有机溶剂量（即扩散通量）与浓度梯度和扩散系数有关。因此具有较小粘度、分子量和分子直径的有机溶剂，可在极细的微孔中扩散，渗透能力极强，是十分理想的溶剂。此外，因为铝膜厚度为纳米级，扩散距离小，有机溶剂的扩散速率较大。有机释放膜的溶解与一般的溶解过程有所不同。开始溶解时，由铝膜微孔

5、扩散过去的少量有机溶剂与有机释放膜形成点接触，形成有机释放膜的局部溶解。随着有机释放膜溶解过程的进行，溶解速率迅速增大，直至有机释放膜的全部溶解。适度加热、搅拌或超声振荡可加快铝膜的脱落。-1-http://www.paper.edu.cn2.2铝膜的粉碎铝膜的粉碎与传统铝粉的粉碎完全不同。金属铝具有很好的延展性，容易被压制成片，[7]铝粉的磨制过程可大致分为三个阶段，即成饼阶段、薄化阶段和破碎阶段。但用薄膜过渡法制备铝粉时，由于铝膜厚度为纳米级，在粉碎过程中铝粉厚度几乎不变，只发生二维空间上的破碎，而不像体积粉碎那样发生三维破碎，从而省掉了成饼和薄化两阶

6、段而直接进入破[8]碎阶段。基于此粉碎过程与通常的体积粉碎模型、表面粉碎模型和均一粉碎模型完全不同，我们把它称为平面粉碎模型。铝膜内部存在着许多细微的裂纹，由于这些裂纹的存在使得裂纹周围产生应力集中，当应力达到铝膜的抗拉强度时，裂纹将扩展，裂纹的扩展一旦开始，就必将导致粉碎。在粉碎过程中，铝膜主要受到冲击和研磨两种力的作用（如图1所示）。（a）颗粒间相互摩擦（b）物料冲击固定壁（c）高速运动冲击（d）物料相互冲击图1铝膜粉碎示意图3.实验3.1实验原料2铝膜：厚度为38nm，含铝量为0.1g/m；丙酮，环己酮，乙酸乙酯，异丙醇，乙醇，二甲苯：均为分析纯。3

7、.2实验方法取一定面积的铝膜，用电子天平（精度为0.1mg）称量它的质量，然后放入有机溶剂中振荡溶解(用秒表计时），用显微镜观察溶解后的薄膜上是否还含有铝，待铝脱落完全后将薄膜表面清洗干净，取出晾干，用电子天平称量溶解后的薄膜质量，计算铝膜的脱落速度；将脱落下来的铝膜真空抽滤后，加入一定量的乙酸乙酯分别进行以下两个粉碎实验。一、用工作频率40KHz，超声电功率100w的超声清洗器对样品继续进行超声粉碎并取样检测；二、用增力电动搅拌器在转速2000rpm时对样品进行细粉碎并在不同时间取样检测。用DMM-220正置金相显微镜观察其表面形貌；用英国马尔文Mast

8、ersizer2000激光粒度分析仪检测粉体的粒度，粒度分布宽度计