2.1.2 Свойства пигментной алюминиевой пудры пап-2

П

Рисунок 2.4 − Вид частиц алюминиевой пудры ПАП-2

а) б)

Рисунок 2.5 –Морфология поверхности частиц алюминиевой пудры ПАП-2

игментная алюминиевая пудра состоит из частиц алюминия пластинчатой формы с неровными краями (рисунок 2.4), В процессе обработки первичного алюминия в шаровой мельнице происходит не только деформирование частиц, но и их частичное разрушение, поэтому их размер находится в достаточно широких пределах – от ~10×10 мкм до ~20×40 мкм. Кроме того в процессе деформирования происходит внедрение отдельных мелких фрагментов частиц в поверхность деформируемой частицы (рисунок 2.5), что приводит к возникновению отверстий в пластине (рисунок 2.5, а), а также увеличению толщины пластин на локальных участках (рисунок 2.5, б). Толщина частиц пудры стандартом не регламентируется, однако является важным параметром для расчета процесса синтеза наноструктурной керамики.

П

Рисунок 2.6 − Измерение толщины частиц алюминиевой пудры ПАП-2

рограммный комплекс обработки и анализа изображений «Autoscan» позволяет с высокой точностью производить измерения толщины пластин. Как следует из результатов измерения (рисунок 2.6), толщина частиц находится в пределах 120…160 нм, вследствие чего, согласно вышеприведенным расчетам, полное превращение алюминия в гидроксид должно происходить за 1,5…2 ч.

Пудра ПАП-2 применяется в качестве алюминиевых пигментов широкого назначения (светоотражающие, коррозийно-защитные, термостойкие, декоративные и другие краски), в составе эмалей, лаков, шпатлевок и для производства газобетона. Согласно ГОСТ 5494–95 размер пластин составляет в среднем (50…100)×(10…20) мкм, а их поверхность покрыта слоем -Al2O3 толщиной ~20 нм. Ориентировочная цена пигментной пудры марки ПАП-2 ~137–140 рос.руб./кг. Алюминиевую пудру выпускают пяти марок: ПАП-1, ПАП-2, ПАГ-1, ПАГ-2 и ПАГ-3.

Технология получения алюминиевых пудр включает пульверизацию алюминия азотно-кислородной смесью под давлением до 6,5 МПа при температуре до 700 °С со строго определенным содержанием кислорода, рассев пульверизата, его размол и полировку в размольно-сепарационной установке (включает шаровую мельницу и полировальный барабан) также в атмосфере газовой смеси азота и кислорода.

Н

Таблица 2.2 − Технические требования к пудре ПАП-2

Химический состав, %
Активный алюминий, %, не менее	-
Примеси, %, не более
Железо	0.5
Кремний	0.4
Медь	0.05
Марганец	0.01
Влага, не более	0.2
Жировые добавки	3.8
Гранулометрический состав (номера сеток по ГОСТ 6613)
Остаток на сите , %, не более
№ 008	-
№ 0056	0.3
№ 0045	0.5
Всплываемость, %, не менее	80

а этапе механического измельчения и деформирования пульверизата в шаровой мельнице частицы порошка алюминия покрывают тонким слоем стеарина или парафина (~3 % масс.), вводимого также в атмосфере смеси азота и кислорода со строго контролируемым содержанием в ней кислорода (2 – 8 % об.). Стеариновый слой защищает от значительного окисления поверхность частиц алюминиевой пудры на этапе их выгрузки из мельницы и препятствует их агрегации. Кроме того слой органики предохраняет пудру от самовозгорания, которое может происходить при ее хранении в больших объемах, а также от контакта с атмосферной влагой и химической реакции с ней. Значительная часть пудры агрегирована в комки 100−500 мкм.

Основные показатели качества пудры алюминиевой ПАП-2 согласно ГОСТ 5494–95 приведены в таблице 2.2. Как следует из таблицы, содержание активного алюминия в пудре ПАП-2 стандартом не регламентируется, но фактически составляет от 65 до 95 % в пудре одной партии. Важным параметром пигментных пудр является кроющая способность, т.е. площадь поверхности, которую покрывает единица массы пудры. Согласно ГОСТ 5494–95 пудра ПАП-2 имеет кроющую поверхность до ~1,0 м2/г, следовательно при грубой оценке удельная поверхность пудры составляет ~2 м2/г. Для удаления жировой пленки (парафина) алюминиевую пудру прокаливают в электрических печах в течение 2−4 час при температуре от 190 до 250 °С. Прокаливание повышает реакционную способность и улучшает смешиваемость алюминиевой пудры с водой, например, при получении газосиликатных строительных материалов. Возможно использование непрокаленной пудры путем придания ей гидрофильных свойств предварительной обработкой в водном растворе ПАВ, понижающей поверхностное натяжение на границе парафин − вода.