防锈、体质颜料讲解
锌铬黄
近似组成为K2O· 4ZnO· 4CrO3· 3H2O。它有一定的水溶性,可以释放 六价铬离子,对金属表面具有阳极钝化作用,防止金属生锈。常用于配制锌黄防 锈底漆,用以防护钢铁和轻金属。它是以微细的氧化锌制成水浆,然后加入铬酸 或重铬酸钾反应而成的。
四盐基锌黄
近似成分为4Zn(OH)2· ZnCrO4,水溶解度较锌铬黄低, CrO3含量达17%。常用于制备磷化底漆。四盐基锌黄是以微细的氧化锌 制成水浆加入一定量的铬酸反应而成。
体制颜料
体质颜料,通常又称为填料,从本世纪起逐渐变成重要,它们包括许多化合 物,从自然界得来、直接制造或作为副产品获得。这些物质主要是钡、钙、 镁、或铝的盐类,硅或铝的氧化物,或从前两类物质衍生的错合双盐类。 在涂料、油墨、油毡、塑料物质、纸和纸涂料、油布、油灰、擦光和洗刷物 质、橡胶产品、水泥、塑胶、陶器等领域中有广泛的用途。它们的有用程度 现在和白色不透明颜料相接近,并且体质颜料的种类和数量以及在传统工业 中的用途将有更近一步的发展。这些颜料有两种通性:折射率比1.75为低(通 常是1.45 ~ 1.70),颜色是白或几乎是白的。体质颜料其它性质的变化范围很 广,如相对密度、容量值、颗粒形状、颗粒大小、粒径分布、吸油量、化学 活性等等。 自从1930年起,随着生产技术的发展,体质颜料在颜色、均匀度、颗粒大小、 粒径分布、表面处理等方面有很大的改进。体质颜料最早是从自然界获得, 而目前由其它化学工艺副产品得到的体质颜料逐渐增多,其中很多体质颜料 需要专门的生产。常用的体质颜料有碳酸钙、硅酸镁、硅酸铝、硫酸钙、结 晶氧化硅、硅藻土、硫酸钡等。
常见种类 碳酸钙
天然的称为重质碳酸钙,人造的称为轻质碳酸钙。重质的碳酸钙又 称大白粉质地粗糙,主要用于厚漆和腻子。轻质碳酸钙的颗粒细,着色 力和遮盖力都比重质碳酸钙好;不溶水,但遇酸即溶;易吸潮,呈微碱 性,所以不能与耐碱性颜料共用,多用于平光涂料和水性涂料中。 碳酸钙主要是从石灰石矿获得,也可以作为某些制造流程的副产品, 或直接用二氧化碳对石灰乳浆反应制得。天然碳酸钙的制造可以用干磨 法或湿磨法。干磨法中干磨好的产品经空气分选机分离出过大的颗粒返 回重磨。利用湿磨法可以产生更细、更鲜艳的、筛分更好的品级。石灰 石在有水存在的条件下研磨,利用锥形或管状研磨机将磨制品连续的放 出,用离心机分选,过大的颗粒和进料一起送回重磨。湿磨法的另一重 要优点是可通过进一步的浮选改进产品颜色和化学纯度。
红丹
红丹又名铅丹、铅红,分子式Pb304,是红橙色的结晶粉末,有毒。比重9.1,在 500℃分解成一氧化铅和氧,不溶于水,抗腐蚀性强,耐高温,但不耐酸。红丹防锈漆是 一种用红丹与干性油混合而成的油漆。它渗透性、润湿性好,漆膜柔软、附着强,但干燥 较慢。另外由于红丹比重大,容易沉淀,而且贮存过久会变厚,涂刷性也较差。由改性醇 酸树脂、防锈颜料、体质颜料、催干剂,有机溶剂等组成。附着力好,防锈性能高,耐水 性强,在常温下自然干燥快。主要用于机械设备,钢结构、管道等。
6.四盐基锌黄 四盐基锌黄的分子式为ZnCrO4· 4Zn(OH)2,是不含 碱金属的锌黄颜料。主要用于磷化底漆中。其高含量的Zn(OH)2能参 与磷酸和聚乙烯醇缩丁醛的反应,所形成的络合物能很好地钝化金属表 面,并提高其附着力。四盐基锌黄是一种优良的轻金属防锈颜料。
7.偏硼酸钡 偏硼酸钡的分子式为BaB2O4· H2O,常用硅酸盐对其进行 表面处理,也称为改性偏硼酸钡。偏硼酸钡为白色防锈颜料,溶液呈碱 性,遮盖力、着色力较低。因它具有一定的水溶性,常和四盐基铬酸锌、 铝粉等合用。偏硼酸钡是一种新型的防锈颜料,具有防锈性能好、无毒、 易分散、防霉、防污、抗粉化等优点,主要用于防霉漆、耐热漆和水性 漆中。
锶铬黄
主要成分为铬酸锶(SrCrO4),呈柠檬黄色。水溶解度高于四盐 基锌黄而低于锌铬黄,CrO3含量可达49%。常用于配制防护轻金属的底 漆。由于能耐 400℃高温,也可用于塑料着色。锶铬黄是以硝酸锶与铬 酸钠溶液反应而生成的沉淀。
磷酸锌
Zn3(PO4)2· 2H2O,在70年代开发的无公害防锈颜料。白色粉末,毒性极 低,使用比较安全。磷酸锌对Fe2+有形成缓蚀络合物的作用。常同其他防锈颜料 配合使用,配制各种防锈底漆以替代有毒的品种。磷酸锌是以细微的氧化锌水浆 加入磷酸或其盐类反应生成的,制成超微粉可提高其防锈效果。
钼酸锌
ZnMoO4、xZnO· ZnMoO4,主成分为钼酸锌的无公害的防锈颜料, 白色粉末。形其防锈作用主要是钼酸离子能同铁离子成络合物,并且能 起类似锌铬黄的阳极钝化作用。常与磷酸锌等颜料配合使用,配制各类 无毒防锈底漆。生产方法是氧化锌水浆与钼酸盐在酸的存在下,加入一 定量填料,进行反应而成,也有在生产过程中加入钙或锶的盐类,使之 部分形成钼酸钙或钼酸锶,以增进其防锈性能。
高岭土
高岭土又称黏土、瓷土,为天然矿物,主要成分是水和硅酸铝,为 细微的鳞片状或柱状晶体结构,通常A12O3含量为37.5 ~ 44.5%,SiO2 为44.8 ~ 53.1%,并含有少量的铁、钠、钾、钛、钙和镁的氧化物,折 射率约为1.56,比重为2.58 ~ 2.63,吸油量的范围较广,从25到 70g/100 g,颗粒大小较细的为0.2~ 2 µm,较粗的可达70 µm。它能阻止颜料在贮存过程中发生的沉淀现象,还有消光作用, 可以用于平光底漆及半光面漆中,也可以用于乳胶漆。 高岭土的颜色差别较大,从白色以至乳白色或灰色。高岭土的化学 性质不活泼,填充率较大,加上价格便宜,所以被广泛的应用。在涂料 中的应用包括室内平光漆、半光漆、底漆、仓栅漆、货车漆等。由于有 良好的干遮盖力,高岭土也广泛的用于水性漆、乳胶漆以及造纸工业和 纺织涂料。颜色性能较差的高岭土多应用在油毡、地板配料和油布中。
一些颜料的选择要点: 一、化学活性防锈颜料
1.红丹 红丹又名铅丹,主要成分是Pb3O4,是一种防锈性能 较好的防锈颜料,尤其是和亚麻油配制的防锈涂料,防锈性 能很好,甚至在钢铁表面残留一些锈蚀或氧化皮的情况下涂 覆,仍具有较好的防锈效果。红丹不仅是涂料中防锈性能最 好的防锈颜料,而且还可用于蓄电池、搪瓷、光学玻璃等工 业的防锈。但由于红丹有毒,故涂均可。 2、使用前应将底材处理干净,无油污,灰尘,铁锈等。 3、可用X-6醇酸稀释剂调整粘度。 4、喷涂面漆时,如果光泽太高,须用120目砂纸打磨均匀或在前道漆表干后,实干 前进行施工。 5、红丹防锈漆,不能直接用在锌、铝底材上,且单独使用耐候性差,应与面漆配套 使用。
石膏
石膏应用在涂料中已经有几世纪,目前其主要是用于二氧化钛-钙复 合颜料中的钙组分,在立德粉和硫化锌颜料中也有少量的应用。石膏很 少作为一种单独的颜料使用,主要是因为它们在水中的溶解度和对水的 敏感性。硫酸钙在自然界中以石膏的形式存在,经选择后(对颜色),经 粉碎、湿磨、水分选、干燥、筛分或用空气浮选成为成品。石膏在约 650℃完全脱水,成为无水物,也叫作“烧死”的硫酸钙,以此形式应 用在上述几种复合颜料中。硫酸钙也可以用钙离子和硫酸离子反应制得,
起电化学作用的防锈颜料最主要是锌粉。以锌粉为颜料的 防锈漆,在钢铁表面形成导电的保护涂层。锌的化学反应在 涂层表面形成锌盐及锌的络合物等,这些生成物是极难溶的 稳定物并沉淀在涂层表面上,以防止氧、水和盐类的侵蚀, 从而起到防锈效果,使钢铁得到保护。
主要品种: 铅酸钙 2CaO· PbO2,同红丹有近似的化学结构。这是在20世纪50年代初期试图
防锈颜料、体质颜料
成员:张新炜 蒋立 龚亮嘉
防锈颜料
防锈颜料的主要功能是防止金属腐蚀、提高漆膜对金属表面的保护作 用。防锈颜料的作用可以分为两类:物理性防锈和化学性防锈,其中化 学性防锈颜料又可以分为缓蚀性和电化学作用型两种。 物理性防锈颜料是借助其细密的颗粒填充漆膜结构,提高了漆膜的致 密性,起到了屏蔽作用,降低了漆膜渗透性,从而起到了防锈作用,如 氧化铁红、铝粉、玻璃鳞片等。 化学缓蚀作用的防锈颜料,依靠化学反应改变表面的性质或反应生成 物的特性来达到防锈目的。化学缓蚀作用的防锈颜料能与金属表面发生 作用如钝化、磷化,产生新的表面膜层、钝化膜、磷化膜等。这些薄膜 的电极电位较原金属为正,使金属表面部分或全部避免了成为阳极的可 能性;另外薄膜上存在许多微孔,便于漆膜的附着。常用的化学缓蚀颜 料有铅系颜料、酪酸盐颜料、磷酸盐颜料等。
成为水合沉淀物,然后烧成无水物。
镁颜料
硅酸镁(H2Mg3(SiO3)4)可从天然产物中获得,其中含有滑石、皂石 以及其它一些组分,其颗粒形貌主要有两种,纤维状或针状、片状或云 母状。典型的硅酸镁产品一般含有7.0% CaO,某些特殊用途的高达 15.0%。硅酸镁的相对密度为2.60 ~ 2.98,吸油量变化很大,从20以至 89 g/100 g,折射率约为1.59,颗粒大小的分布较宽。硅酸镁对普通的 涂料基料具有化学惰性,除非CaO的成份明显的超过6.0%。 由于硅酸镁耐久度好,并且不会在常用的油性基料中出现沉淀,适 合用于室外涂料。而因为组织结构较粗,硅酸镁不能用于瓷漆,但新开 发的细颗粒品级使硅酸镁的应用范围扩大。硅酸镁在外墙漆中最主要的 用途是增加薄膜强度,防止开裂,主要原因是其纤维状或针状,片状或 云母状的颗粒对涂膜的开裂产生了抑制作用。在室内平光漆中,硅酸镁 用来控制光泽或亮度,防止流挂,同时减少流动和流平。
2.铅酸钙 铅酸钙的分子式为Ca2PbO4,呈乳白色至淡棕色,对钢铁防 锈性不如红丹,可在钢铁、轻金属、木材、水泥等表面打底用的底漆中
使用,但不宜用于潮湿的表面,用于镀锌表面效果最好。 3.铅粉 主要成分为氧化亚铅,呈灰色,略带黄或绿色调,与脂肪酸的化 合力很强,使涂膜坚韧耐久。在涂漠中能吸收渗入的氧生成氧化铅,在 阴极区起缓蚀作用。
寻找一种含铅量较低、防锈效果近似于红丹的代用材料的研究成果。奶黄色粉末, 相对密度5.71,含铅量59%。主要用于代替红丹配制防锈漆。铅酸钙是以氧化钙 或碳酸钙和氧化铅经 700℃高温反应而制成的。