十类涂料专用防锈颜料性质、用途及防锈原理

第一节、红丹1，红丹的组成及性质红丹又名铅丹、樟丹，化学名称为四氧化三铅，红丹外观为橘红色粉末，相对密度...





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 第一类：红丹



1.红丹的组成及性质

红丹又名铅丹、樟丹，化学名称为四氧化三铅，红丹外观为橘红色粉末，相对密度为 8.6。制漆后具有较强的附着力和遮盖力，长期光晒产生晶格变化，由橘红色变为灰暗色。另外，红丹不溶于水和醇，溶于过热的碱，在酸性条件下部分溶解生成水和盐，沉淀部分即为 PbO2。

2.红丹在涂料中的应用

红丹用于涂料的历史悠久，作为防锈颜料一直沿用至今，尤其是和亚麻油配制的防锈漆，防锈性能很好。它的特点是对于钢铁的表面处理要求不高，涂在具有残留铁锈的表面上仍有很好的防锈效果。

红丹具有以下几个方面的作用原理 

(1) 红丹在阳极区和阴极区均能发生作用，但这种作用并不是单靠它的离解度，而是主要靠晶格离子的交换作用。

(2) 红丹在阴极区的作用是能破坏新生的过氧化氢，抑制钢铁表面不再氧化。


 第二类：改性硼酸钡



改性偏硼酸钡属无毒防锈颜料的一种。所谓无毒防锈颜料即为磷酸盐、钼酸盐、硼酸盐和铁的氧化物等。 改性偏硼酸钡是用无定型水合二氧化硅将偏硼酸钡包覆后制得的白色粉末。

改性偏硼酸钡的防锈机理：碱性物质曾被用于作为涂料在钢铁表面对锈蚀的抑制剂，这些抑制剂包括氢氧化胺、各种胺类及改性偏硼酸钡。

改性偏硼酸钡在涂料中的用途

改性篇硼酸钡应用于涂料工业，其突出的特征具有多种效能，改性偏硼酸钡在涂料中具有防锈、防霉、防菌、防污染、抗粉化、防止变色、阻燃等作用，系多功能的防锈颜料。

1. 防锈作用 ：用于底漆中，有优良的防护作用

2. 防霉作用：漆膜的耐久性和装饰物受霉菌和细菌的侵蚀

3. 抗粉化作用

4. 阻燃作用 ：硼酸盐的阻燃性最早用于纺织品和其它涂层


 第三类：铬酸盐类颜料



这类颜料开始出现时均作为着色颜料，如锌铬黄呈柠檬黄色，比较耐光，并可耐硫化氢气体，从 1860 年起又有采用锌黄同铁蓝拼成锌绿。但是锌铬黄的着色力、遮盖力均比不上铅铬黄。 1908 年，Heckel 和 Cushman 建议锌铬黄有类似于重铬酸钾的防蚀作用，他们推断如锌铬黄配入底漆中，当水渗透过面漆而进入底层，能由锌铬黄供给足够的铬酸根离子，使金属表面得到钝化，从而阻止锈蚀的过程进行下去，因此锌铬黄可以利用水分来扩散有阻蚀作用的铬酸根离子。实践证明锌铬黄底漆确定有抗锈作用。

锌铬黄的防锈机理可用它同钢铁所发生的化学和电化学反应来说明。钝化作用是在阴极区发生的电化学过程所引起的，从而使铁离子与铬酸离子(Cr+6)在钢铁表面形成一层金属氧化物的水合物，由于这类铬酸盐都能提供铬酸根离子，配制成涂料后，在钢铁表面起钝化作用，有防锈、防腐蚀的功能，因此这类颜料已成为防锈颜料中的一个大类，主要品种有锌铬黄、锶铬黄、钡铬黄和钙铬黄。

一、锌铬黄    

锌铬黄的化学组成开始时一直未能确定，因铬酸锌(ZnCrO4)的溶解度很大，不能单独作为颜料，而必须制成碱式盐或同铬酸钾生成的复合盐，才具有颜料的性质。由于原料配比和配制法上的差异，可以制得不同化学组分的锌铬黄颜料。用于防锈底漆，磷化底漆。锌铬黄主要用于配制种类防锈底漆。以酚醛树脂为基料的可以制成锌黄酚醛底漆，以醇酸树脂为基料的可制成锌黄醇酸烘干型或自干型底漆。

同样以过氯乙烯树脂、环氧酯、聚氨酯树脂为基料，可以制成各类锌黄过氯乙烯底漆、锌黄环氧底漆、锌黄聚氨酯底漆。这类底漆的配方中常配入氧化铁红颜料，底漆外观常相似于铁红底漆，但由于含有锌铬黄组分，防锈效果得到了显著的增强。锌铬黄已成为仅次于红丹的重要防锈颜料。

二、钡铬黄  

钡铬黄有两种，一种主要成分是铬酸钡，另一种主要成分是铬酸钡钾，是铬酸钡同铬酸钾的复合盐，都作为防锈颜料用。

三、钙铬黄  

钙铬黄的主要成分是铬酸钙(CaCrO4)，外观呈柠檬黄色粉末。


 第四类：磷酸锌



传统的防锈颜料由于它们的毒性限制它们的应有，所以研制了无毒、无公害的防锈颜料，包括磷酸盐系、硼酸盐系、钼酸盐系、金属粉末、金属氧化物等。其中对磷酸盐生产和应用的研究占有重要地位。

磷酸锌的防锈机理  

磷酸锌的防锈机理有种种说法。Meyer 在 1963 年提出磷酸锌在涂料体系中与羧酸形成复合物，认为磷酸锌在涂层内部缓慢离解为磷酸离子，缩合磷酸离子与金属表面反应，形成复杂的有粘附性的 Me-Zn-P2O5化合物覆盖膜，使金属钝化，或在金属表面和漆料之间构成复杂的络合物。

磷酸锌的用途 

磷酸锌是磷酸盐防锈颜料中最重要品种。国外认为磷酸锌从磷酸盐中被挑选出来是一个重大的发展和促进，甚至把它看作是涂料工业发展的里程碑之一。 它可配制各种防锈漆。磷酸锌的折射率小，透明度高，因此在涂料中调色比较容易，可以和其它颜料拼用，配制各种颜色。磷酸锌同多种基料配漆，包括氯化橡胶，加固化剂的环氧树脂，中油度醇酸和氨基甲酸酯树脂配漆。 用于水性涂料中，和其它标准防腐蚀漆的对照实验说明：在大多数情况下磷酸锌防锈效果可与红丹、铅酸钙媲美，在某些方面还优与红丹。

磷酸锌是具有较好的稳定性的无色无毒的防锈颜料，它的耐水性和防蚀性较好，在同一涂层上具有防护和装饰双重作用。磷酸锌为中性，与任何漆料都有亲和性，因此可使涂料保持良好的稠度。磷酸锌具有阻化、闪光效果，能与金属形成粘附性良好的鳞片状结晶。


 第五类：云母氧化铁



云母氧化铁的化学成分是三氧化二铁，由于其片状结构类似云母，故称云母氧化铁。它的结晶体为薄片状或板状，完整的晶面外观为正六角形。 这种致密的涂层还能有效的防止紫外线对涂膜的降解作用，并具有耐候性、防锈性。云母氧化铁在常温下轻微受酸浸蚀，几乎不受碱浸蚀，并耐高温，加热至 1000℃时也不变颜色。


 第六类：碱式硅铬酸铅



碱式硅铬酸铅是包核颜料中最为典型的一个品种。 它的惰性物 SiO2仅存在于核心中， 其表面层几乎完全是由铅化合物组成， 碱式铅盐的稳定性和三氧化铬离子的抗腐蚀性能使之成为一种新型的防锈。优良的分散性保证其各防腐蚀充分发挥作用。 碱式硅铬酸铅主要用于涂料工业，用于制备各种类型的钢铁防锈涂料。该颜料可与各种颜料配合使用，几乎能同所有的漆料结合，包括溶剂型和水性漆。

该颜料具有如下优点：优良的耐久性、高度的防锈性能、相对较低的着色强度以及重量轻而在经济上具有优越性。


 第七类：聚磷酸铝、钼酸锌、硼酸锌



聚磷酸铝为白色粉末，无毒、无臭、难溶于水，相对密度为 3.0 ~ 3.1。 聚磷酸铝是一种无公害、白色、防锈性能优良的颜料。盐水试验结果表明，其防锈效果有时优于红丹底漆，相当于锌黄，其贮存稳定性和耐候性能良好，可以说是一种较好的无毒防锈颜料。 此外，聚磷酸铝广泛用于输油管道、桥梁、铁路、船舶、车辆、化工设备以及建筑行业的内外墙涂料等。实践证明，在用于电冰箱底漆及建筑用乳漆等方面效果良好。

钼酸锌(ZnMoO4)含 Zn 29%、Mo 42.6%、O 28.4%，白色粉末。纯品虽然也可以作为防锈颜料使用，但价格太高。

硼酸锌在涂料中的应用开始于 1926 年，作为膨胀型阻燃材料使用，不仅能消烟阻燃、而且具备防锈、防霉、防污的性能，与磷酸锌复配得当时其防锈性能大于磷酸锌或相等于锌铬黄，是一种良好的无毒防锈颜料。


 第八类：其它磷酸盐类及含磷防锈颜料



除了最重要的磷酸锌防锈颜料以外，尚有不少磷酸盐类的防锈颜料在开发和应用，如磷酸铬、磷酸钡、磷酸钙、磷酸镁、磷酸铝铁、磷酸铝锌、磷酸钙锌、磷酸镁锌、硅酸钙锌、硅酸锶钙等。


 第九类：离子交换防锈颜料



离子交换防锈颜料的主要组成是含钙离子的沸石或无定形的硅胶，所以又称为 Ca/SiO2颜料。 以硅胶型的离子交换颜料同环氧酯的树脂配制成的环氧树酯底漆具有良好的耐盐水性，并不亚于锌黄环氧酯底漆 。


 第十类：玻璃鳞片



同云母氧化铁类似，玻璃鳞片也可以算是一种屏蔽型的防锈颜料，它的作用取决于物理性质，用它配成的涂料由于玻璃鳞片整齐排列成层，使外界的水分和氧以及腐蚀性物质在侵入漆膜时受到阻碍而起到保护基材的作用。

玻璃鳞片的组成有中碱玻璃和无碱玻璃两种。中碱玻璃又称为化学玻璃(C 玻璃)，可以耐酸；无碱玻璃又称电工玻璃(E玻璃)，有良好的电绝缘性。两者主要的区别是配料有所不同。

玻璃鳞片可与各类树脂配制成厚浆型的重防腐涂料，也用于配制各种防腐蚀的内衬，以解决工程上的腐蚀问题。以玻璃鳞片配制的环氧沥青涂料，可用做重防腐涂料的中间层，取得良好的防腐效果。

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