防锈、体质颜料讲解

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1、防锈颜料、体质颜料 成员：张新炜 蒋立 龚亮嘉 v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

2、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。 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 2CaOPbO2,同红丹有近似的化学结构。这是在20世纪50年代初期试图 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。

3、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。 碱式硅铬酸铅 一种包核颜料,核心部分为SiO2,表面部分为PbCrO4PbO和 PbSiO33PbO。即以二氧化硅颗粒为核心，在其表面上生成碱式铬酸铅和三碱 式-硅酸铅,呈橘黄色粉末状,含铅量43。这是20世纪60年代开发的代红丹防锈 颜料。生产方法是以细微的石英粉(二氧化硅)为核心,以氧化铅及铬酸盐类作用在 其颗粒表面,生成一层碱式铬酸铅（PbCrO4PbO和PbCrO44PbO）沉淀。经过 高温煅烧，石英粉颗粒即与其表面上的沉淀形成PbCrO4PbO和PbSiO33PbO 的牢固包膜。 锌铬黄 近似

4、组成为K2O4ZnO4CrO33H2O。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)2ZnCrO4,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。 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

5、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)22H2O,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、xZnOZnMoO4,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

6、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。 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。 红丹的施工参

7、考： 1、空气喷涂，刷涂均可。 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。 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

8、瓷、光学玻璃等工 业的防锈。但由于红丹有毒，故限制了它的使用。 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。 以上三种防锈颜料均为铅系防锈颜料，虽然它们 具有优良的防锈性能，但对人体都具有较大的毒性 ，因此限制了这类颜料的应用，而逐步被其它防锈 颜料所取代。 4.锌粉 锌粉为金属锌的粉末，呈淡灰色，主要用

9、于富锌底漆中，阳极保 护钢铁，而本身的氧化物又可起封闭作用，阻止腐蚀介质的渗入。 5.锌铬黄 锌铬黄简称锌黄，是亮柠檬黄色到暗黄色的晶体。最常见的是 带绿光的柠檬黄色锌铬黄，系铬酸锌的复盐。锌铬黄内不含氧化钾或含 少量氧化钾的为中性锌铬黄，黄色昏暗，吸油量大，遮盖力和耐旋光性 均不好，吸潮性大，但对铝、镁轻金属的防锈性强。锌铬黄溶于烯酸、 稀碱，微溶于水，遇水能放出少量铬酸根离子，与钢铁表面结合可使其 钝化。它对大气暴露效果好，是保养底漆最适宜的防锈颜料，也是轻金 属的防锈颜料，目前普遍用于有色金属底漆中。 6.四盐基锌黄 四盐基锌黄的分子式为ZnCrO44Zn（OH）2，是不含碱 金属的锌黄

10、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BaB2O4H2O，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。 二、物理性防锈颜料 1.铁红铁 红颜料的防锈主要是利用其化学性能稳定、质地坚硬、

11、粒度细 、填充性好，可使漆膜致密，降低可渗性等性能。 2.铝粉铝粉颜料的防锈主要是利用铝粉所具的鳞片状结构，增加漆膜的 封闭性，并具有较强的反射紫外线的能力，提高漆膜的抗老化性。 近年来，随着国家对绿色生态技术的重视及人们环保意 识的增强，环境友好型高性能防锈漆已成为防腐涂料技术发 展的重要方向和研究热点。 防锈颜料是防锈漆的基本成分之一。传统防锈颜料可分为活 性类与惰性类。惰性颜料在涂层中充当填料仅起屏蔽作用而 不起化学作用，且不受气候的影响，如氧化铁红、铝粉、石 墨等。而活性颜料通过在被保护的金属表面上形成钝化膜， 或形成金属皂来阻止腐蚀，如红丹、锌铬黄、氧化锌、碱性 碳酸铅等。红丹和铬酸

12、盐颜料虽然防锈效果良好但都有毒性 。红丹会使人铅中毒，并损伤孩童智力；六价铬盐致癌，已 被欧美各国禁用，而在铲除该类旧漆皮时，必须用大幅幕布 将整个物体包封，收集旧漆皮以免铅铬屑落入江水或土壤中 。 鉴于含铅、铬防锈颜料对环境产生严重污染并危害人类的健 康，采用环境友好型复合防锈颜料替代传统防锈颜料已成为 研制环保型防锈漆的重要手段。另外，无溶剂化和水性化也 已成为环保型防锈漆的研发方向。 v体制颜料 v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

13、双盐类。 v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。 v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

14、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

15、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。 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，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