涂料颜料
第二代无毒活性磷酸盐防腐颜料研究进展
本网讯:摘要:第二代活性磷酸盐颜料是当前取代红丹和锌铬黄等传统有毒颜料有效品种之一,以其突出的性能在涂料工业的应用中日益受到重视并取得了长足进展。根据国外的发展状况,简要综述了第二代磷酸盐的种类、制备、性能及其应用研究,重点介绍了以磷酸铝锌和磷酸钼锌为代表的第二代磷酸盐颜料的耐腐蚀特征以及与第一代颜料的比较结果,结合我国的资源对今后磷酸盐防腐颜料的发展方向提出了建议。
关键词:磷酸盐防锈颜料;磷酸铝锌;磷酸钼锌;腐蚀抑制剂
0.引言
长期以来,金属防腐蚀涂层中防锈颜料的性能与安全问题一直是人们讨论和研究的焦点,寻找高效、多功能及环境友好的含铅、铬防锈颜料(红丹、锌铬黄)的有效替代品成为国内外颜料行业亟待解决的难题。迄今为止已经研究的非铅、非铬颜料有磷酸盐、钼酸盐、硼酸盐、铁酸盐、离子交换颜料等,其中磷酸盐系列颜料无论是在品种、性能还是使用范围上都占了重要地位。磷酸盐颜料典型的例子是1959年英国Harri2son研制的磷酸锌和1970年日本神户大学小林正光研制的三聚磷酸铝。长期的应用实践[1]表明两种颜料均存在以下不足:遮盖力低,早期防锈力较差,特别是在水性涂料中,不能很好克服早期的“闪锈”问题,必须与其他颜料如氧化锌、铁红、锌铬黄等混合使用。随着涂料水性化、长效重防腐蚀、高固体分化的环保进展,涂层要求底面合一、可装饰化,对磷酸盐的性能提出了更高的要求。自1986年以来先后开始对磷酸锌、三聚磷酸铝进行改进研究,因此产生了第二代磷酸盐防锈颜料。
1第二代磷酸盐防锈颜料简介
关于磷酸盐的作用机理[2],比较一致的看法是:磷酸盐在涂层渗入的水中水解,得到的磷酸根与金属离子作用形成非动态螯合物保护膜,实现对金属基体的保护。由于磷酸盐的毒性低,LD50<20g/kg(老鼠),属于实际无毒级产品,而且与各种树脂相容性较好,用于带锈底漆效果尤为明显,这类磷酸盐在高温下生成更加稳定而不挥发的焦磷酸盐,在涂装钢材的切割、焊接时也不会产生对人体有害的气体,不引起环境污染,因此已被列入各国安全规范中。磷酸钼锌、磷酸铝锌、磷酸锌钙等系列第二代无毒磷酸盐颜料,尽管在组成上增加了新的活性组分,但该类化合物仍具有上述磷酸盐的防腐蚀机制,且钼、铝、钙等离子的存在可增强钢铁表面的耐极化性,减少钝化所需的临界电流密度以及增加钝化膜的稳定性,特别在氯化物的存在下能够改进底材的耐腐蚀性。表1列出了德国Heubach公司20世纪90年代后推出的几种典型的第二代磷酸盐颜料。从表1可以看出,第二代磷酸盐颜料侧重颜料的组成特别是构成离子的种类和含量以及产品pH值、电导率等物理指标,说明构成离子的含量对颜料的性能和成本起关键作用,颜料的物理指标也直接影响了颜料的使用性能。
表1几种典型的第二代无毒活性磷酸盐颜料
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