涂料用无毒防锈颜料的研究进展

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1、涂料用无毒防锈颜料的研究进展环氧类重防腐蚀涂料抗蚀性能的影响，发现当鳞片质量分数在10%〜30%时，随颜料含量的增加，涂层的抗渗透性能增强；当鳞片含量继续増加至35%〜40%时，涂层的抗渗透性能随颜料含量的增加反而降低；鳞片含量为30%时，涂层的抗渗透性能最好。张松［31］等人的研究表明玻璃鳞片的片径对涂料的保护作用产生重要影响，使用片径较小的玻璃鳞片时，涂料具冇更好粘结强度、附着力等机械性能。1.5不锈钢鳞片不锈钢鳞片是用超低碳不锈钢经雾化后再碾磨而成，町冇干态和浆料两种形式。由于不锈钢中的饼形成一种钝化防锈膜，能H行修复损伤。不锈钢鳞片可用于

2、环氧、聚氨陆、氯化橡胶、含氟树脂等多种基料中，与其它颜料的相容性也很好。涂料中使用的不锈钢鳞片的号度在3um以F,宽度和长度在lOOum以卜一,其在涂料中的含量以5%〜40%(质量)为宜，尤以9%〜16%更好。由于不锈钢鳞片有耐腐蚀、抗氧化、耐高温、耐化学和耐摩擦等性能，加之它在涂膜屮能形成多层结构，因此，在性能可靠的底漆上涂了不锈钢粉面漆Z后，整个涂膜使用寿命可达20年，大大节省了维修费用［19,32］。与玻璃鳞片防腐涂料相比，不锈钢鳞片防腐涂料在涂层致密性、耐険性、机械强度、耐热性和耐候性方面均有捉高，是一种极具应用前景的髙性能涂料，但不锈钢

3、鳞片生产工艺要求较高，成木很高，其大量使用受到限制，一般用于严重化学腐蚀环境中的保护涂料。2化学防锈颜料化学防锈颜料基于其本身所具冇的化学活性，在金属腐蚀过程中，与金属表面的金属离子反应生成一层致密的钝化膜磷化膜來抑制其腐蚀过程的进行，或者依据电化学原理，通过牺牲阳极來达到保护金属的目的。防锈颜料还可以与某些漆料中的成分进行化学反应，生成性能稳迄耐水性好的渗透性小的化合物。有些颜料成膜过程中形成阻蚀型络合物，提高了防锈效果。常川的无毒化学防锈颜料有：磷酸盐、钥酸盐、硼酸盐、离子交换型颜料等。2.1磷酸盐系列2.1.1磷酸锌磷酸锌是-•种重要的防锈

4、颜料，作为涂料工业含铅、锯防锈颜料的替代品Z—,从1965年沿用至今，广泛用于油性和水性底漆作为化学防锈颜料，有助于改进和提窩其防锈性能，是目前用量最大、应用最广泛的无毒防锈颜料。标准磷酸锌防锈颜料为正磷酸锌白色粉末，主要冇二水介物型(Zn3(P04)2・21120)和二水合物与四水合物(Zn3(P04)2-4H20)的混合型。它的防锈机理［37,38］十分复杂。正磷酸锌颜料的主要防锈机理：［Fe(H20)6］2+-*［Fe(H20)5(OH)］++H+Zn3(P04)2+H+-H3P04+Zn2+H3P04+FeTe(H2P04)2+112Fe

5、(I12P04)2+H20fFeHP04+H3P04+H20FeHP04+H20-Fe3(P04)2+H3P04+H20这一机理认为，在损伤的涂膜位置发生初期腐蚀，而使金屈表面产生局部的阳极和阴极，使溶解的亚铁盐和铁盐发生水解，释放出质子，再与止磷酸锌逐步反应，依次生成水溶性的一代磷酸亚铁和二代磷酸亚铁，最终生成不溶性的三代磷酸亚铁，从而在金属底材表面发生钝化，生成Me(金属)Tn-P205这种组成复杂、致密而又具有牢固附着性的磷化膜。除此Z外，有人认为，除磷化Z外，它们述能与基料屮的竣基和轻基以及腐蚀环境中的某些离子发生反应，生成络合物，而这种

6、络合物能与腐蚀产物发生反应，在底材表而上形成紧密附着的保护膜。有人指出，正磷酸锌的防锈作用主要由于它存在结晶水，缓慢水解定成了氮氧化锌和二代磷酸锌离子，后打通过形成由具有附着性的缓蚀作川的络合物纽成的保护膜而实现阳极保护。还有人认为，正磷酸锌减缓了钱离子透过涂膜的扩散速度，从而起到了缓蚀作用。由于普通磷酸锌的粒子较大(15〜45um)，其形状呈砖形，比表面积较小，分散性差，并且其溶解度低和水解性差，防锈活性不足，形成冇效保护膜的速度太慢，在偏碱性的水性底漆中，不能克服所谓的“闪锈”问题，英防锈性能达不到传统的锌锯黄的水平，难以全面取代传统的有毒防

7、锈颜料［39］。基于这一原因，国内外的研究人员进行了相关的改进工作。M.C.Deya［40］等人研究了用三聚磷酸根离子利焦磷酸根离了取代正磷酸锌的磷酸根离了，考察磷酸根阴离子类型对其防腐蚀性能的影响，结果发现，用三聚磷酸根离子和焦磷酸根离子取代正磷酸根离子后,其防腐蚀性能提高了，并且焦磷酸锌具有最佳的防腐蚀性能，而正磷酸锌防腐蚀性能最差。为了进--步提岛磷酸锌的防锈效果，达到全而取代传统含重金屈防锈颜料的K的，需耍对它进行改性或将它与其它金属复合。骆明［36］利川共沉淀直接法合成新一代磷酸锌系防锈颜料磷酸铝锌，通过制备醉酸防锈漆进行对比试验，结果

8、表明，该颜料比普通磷酸锌具有更优异的防锈性能，并且兀防锈效果接近锌铭黄和ZPA,且成本相对低廉。M.Bethencourt［41］等人研