[发明专利]一种钙离子交换二氧化硅防锈颜料的制备方法

说明书

本发明公开了一种钙离子交换二氧化硅防锈颜料的制备方法，包括以下步骤：S1.配料：配制二氧化硅含量为10～20wt％的水玻璃溶液，配制浓度为30～90wt％的硫酸溶液；S2.合成：向反应釜中加入水，调整体系pH值为1～4，搅拌均匀；调节混合溶液的pH值至7，然后加入钙离子交换剂，并在90℃下离子交换1～8小时；S3.调节体系pH值至2.5，然后加入有机硅改性助剂，反应0.5～3小时。本发明钙离子交换二氧化硅防锈颜料的制备方法操作简单，设备要求低，生产效率高，且通过表面有机疏水改性处理可以提升二氧化硅与树脂的相容性，提高漆膜的致密度，减少漆膜水份的渗透，进一步提升了防锈性能。

技术领域

本发明属于化工防锈颜料技术领域，具体涉及一种钙离子交换二氧化硅防锈颜料的制备方法。

背景技术

据统计全球每年因生锈所造成损失的钢铁量占到了年产量的四分之一，因此如何保护好钢铁，减少因生锈而造成的损失成为一个重要的话题。目前最常用的方法是对金属表面进行表面涂层防腐处理，防止金属表面与空气中的水份和氧气直接接触，此外涂层中的防锈颜料可以起到更深层次的防腐效果。传统的防锈颜料有红丹，铅粉，铬酸盐等，但这类防锈颜料普遍具有较强的毒害，污染环境并危害人体健康。随着环保立法的进程，很多国家已经开始严禁使用此类防锈颜料。

目前较常使用的无毒防锈颜料主要分为两种，物理防锈颜料和化学防锈颜料。物理防锈颜料主要有氧化铁红、云母粉、玻璃鳞片、不锈钢鳞片等。此类防锈颜料的防锈机理是利用其化学惰性，在金属表面形成一层致密的防护层，但此类防锈颜料的防锈性能一般。化学防锈颜料主要有磷酸盐防锈颜料、硼酸盐防锈颜料等。此类防锈颜料的作用机理主要是利用其化学性能，与金属发生作用，在金属表面形成一层致密的钝化膜来阻止金属的进一步腐蚀。但由于其难溶性，防锈性能也不够好。此外，还有近些年来备受关注的新型的离子交换型防锈颜料，其中钙离子交换二氧化硅无毒防锈颜料就是在这样的情况下应运而生，具有不含重金属、无毒无污染、高效、协同效应好等优点。

二氧化硅是一种高活性吸附材料，吸附性强，能吸附多种物质，具有开放的多孔结构，二氧化硅因其制备方法的不同而形成不同的微孔结构。钙离子交换二氧化硅颜料与腐蚀颜料的防腐蚀机理截然不同，当腐蚀性电解质由外部环境进入涂膜时，首先与钙离子交换二氧化硅颜料反应，腐蚀性离子被截留在二氧化硅表面，与吸附在二氧化硅表面的钙离子发生交换作用，释放出具有防腐蚀性的钙离子，形成的防腐蚀钙离子层堆积在金属与涂层二者的界面上，起着阻隔作用，使底材与外部环境相隔离，同时又增强了涂层的附着力。钙离子交换二氧化硅颜料具有以下独特的优点：按“需”释放钙离子，有效而又充分的利用了颜料，二氧化硅在涂层中不溶解，发生在氧化物载体表面的交换反应是分子级水平，对颜料形态并无影响，因此可使涂层长久地保持完整。

如中国专利CN102391698A中提到了钙离子交换型铝硅酸盐防锈颜料的制备方法。但是此专利的整个过程反应步骤复杂，操作时间长，设备要求高，影响了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钙离子交换二氧化硅防锈颜料的制备方法。反应操作简单，设备要求低，生产效率高，得到的防锈颜料应用于树脂漆膜时，显著提高了防锈颜料与树脂漆膜之间的作用力，增加漆膜的交联密度，降低水份对漆膜的渗透。

本发明还提供由上述钙离子交换二氧化硅防锈颜料的制备方法制备得到的防锈颜料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种钙离子交换二氧化硅防锈颜料的制备方法，包括以下步骤：

S1.配料：配制二氧化硅含量为10～20wt％的水玻璃溶液，配制浓度为30～90wt％的硫酸溶液；

S2.合成：向反应釜中加入水，调整体系pH值为1～4，搅拌均匀；将S1配好的水玻璃溶液和硫酸溶液同时并流加入反应釜中，并流总时间为30～120分钟，并流温度为30～90℃；并流完毕后调节混合溶液的pH值至6～8，然后加入钙离子交换剂，并在80～100℃下离子交换1～8小时；