对环境友好的防锈颜料及作用机理

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1、对环境友好的防锈颜料及作用机理对环境友好的防锈颜料及赵金榜（上海市涂料研究所，!"""#!）作用机理锌粉摘要介绍了几种低毒或无毒防锈颜料代替重金属防锈颜料的机理，讨论了其作用和发展方向。防锈颜料$%#!&’(磷酸盐颜料三聚磷酸盐离子交换型防锈颜料关键词分类号#前言含铅、铬类重金属的防锈颜料由于在防腐蚀涂料防腐蚀涂料更为明显。属于此类作用机理的防锈颜料还有磷酸钙、磷酸铝、磷酸钛、磷酸锆、磷酸铈和硼磷酸锌等。钝化作用则通过强氧化剂如亚硝酸盐和钼酸盐之类强氧化剂作用而获得，这些钝化剂促进了钢铁表面钝化层的生成，此钝化层形成一种附

2、着力极佳的氧化铁改性涂层，而这些促进物或其还原产品有时杂入其中，以钼酸盐为例，其原理如下所示，它们还形成*+(,与-.!,的混合氧化物。———————————————————————————————————————————————中性能出色且又价廉，一直是金属防腐蚀涂料最被重视的品种，然而在跨入!)世纪的今天，这类防锈颜料由于对环境的严重污染并危害人类健康而已逐渐被环境友好的防锈颜料所取代，目前世界各工业发达国家以及一些发展中的国家正努力进行对环境友好的防锈颜料的开发及其作用机理的研究，以期其防腐蚀性能达到甚至超过这些重金属防锈颜

3、料的防腐蚀性能，抑或可达到具有若干功能的预期效果。本文简括国内外从事这方面工作的较新成果及其作用机理。$$%#论述磷酸盐防锈颜料早期代铅和代铬防锈颜料是采用磷酸锌，其防腐蚀机理与铬酸盐相仿，不过其作用较慢：由于在损伤的涂膜位置上发生初期腐蚀而使钢铁表面产生局部阳极和阴极，这样使溶解的亚铁盐和铁盐发生水解，而释出的质子就与磷酸锌作用产生磷酸和锌离子，这样就起着阴极抑制剂的作用，而磷酸则与金属表面作用生成起保护作用的不溶性磷酸铁：;-.7:!39#<!,———#;-.7:!39=73:9<,,:,—#!:(834,(56!

4、,56(78349!,#:/——-.(78349!不溶性磷酸盐然而用磷酸锌防锈颜料配制的所有防锈漆早期防锈性能往往不明显，原因是磷酸锌刚开始分解，需要一段时间才能与铁离子反应形———————————————————————————————————————————————成保护膜，而且磷酸锌有延缓常用的环氧防腐蚀涂料固化速率的倾向，当然也增大了其使用期，其原因是锌离子为胺类所络合而不能使胺类与环氧树脂反应。这特别对于水性环氧—#(-.而这种防腐蚀机理与铬酸盐防锈颜料作用机制相同，像钼酸盐、钨酸盐之类的防锈颜料的防腐蚀效果堪与铬酸盐防

5、锈颜料相匹敌。事实上，一方面它们的氧化作用弱，而铬酸盐防锈颜料在去氧环境下形成氧化膜要比钼酸盐、钨酸盐等即使在去氧环境不十分强的环境下形成氧化膜要强，一旦形成氧化膜后则钼酸盐、钨酸盐的氧化膜要比铬酸盐的氧化膜更难以受到/01、因此可为代铬酸盐防锈颜料234!1等腐蚀离子的破坏，万方数据!"带来一定的希望。属于这类系统的防锈颜料有：钼酸锌、钼酸锌钙、钨酸锌等。称为第二代磷酸盐防锈颜料的主要代表是磷酸钼锌，一方面该化合物具有前述磷酸锌的防腐蚀机制，另一方面，钼化合物的存在可增强钢铁表面的耐极化性，同时还减少了钝化所需的临界电流密度以及

6、增加了钝化膜的稳定性，特别在氯化物的存在下它能改进底材的抗腐蚀性，不过用此配制防腐蚀涂料时不宜使用氧化锌颜料，因为它吸水性大，又由于同离子效应而会使磷酸钼锌的溶解度降低，起不到应有———————————————————————————————————————————————的防腐蚀作用，倒是使用氧化铁和硫酸钡之类填充料还可起到附加的屏蔽效应。现在，这种防锈颜料在国外已用于高性能防腐蚀涂料系统。人们在对磷酸锌防锈颜料进行改性来提高其防锈性能方面也取得了一些成绩，例如制成的防锈颜料能在钢铁等金属表面的阳极活性区吸着而形成不溶性络合盐，

7、从而使金属表面产生非活性化效果，这类防锈颜料有磷硅酸钙锶、磷硅酸钙锶锌、磷硅酸锶锌等，据称这类防锈颜料的防腐蚀效果用于环氧!聚酰胺涂料体系，其性能堪与铬酸锌之类防锈颜料相媲美，人们还建议使用这类防锈颜料时，如果与硅灰石粉（偏硅酸钙）作为填充料一起使用，而不是用滑石粉、硫酸钡和碳酸钙之类填充料时，则其防腐蚀功能更可发挥出来。这些防锈颜料既可用于溶剂型涂料系统，也可用于水性防腐蚀系统。#$#三聚磷酸盐国内外最为注重的改性磷酸盐防锈颜料研究开发莫过于三聚磷酸铝"#$%&’()*?%$%(及其改性物（多用锌或铝硅酸盐改性），这种防

8、锈颜料在涂膜中一旦有水渗透则会按下式离解："#$%&’()*———#"#’;;%$;;&+!’()*而三聚磷酸根离子&’()*+!具有较佳的化学活性，—————————————————————————————————————