[发明专利]多磷酸铝钙防锈颜料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多磷酸铝钙防锈颜料及其制备方法，属于涂料技术领域。以质量份数计，它包括如下原料组分：钙盐:300～500份；镁盐:50～100份；钡盐:50～100份；硅酸盐:20～50份；钼酸盐:1～10份；聚磷酸盐:100～300份；邻苯二甲酸锌盐:50～100份；改性剂:3～20份；改性剂包括硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂或两者的混合物。本发明通过对复合后的原料进行改性，制得了性能优异的多磷酸铝钙防锈颜料，在涂料行业可进行大规模推广应用。

技术领域

本发明涉及防锈颜料，属于涂料技术领域，具体地涉及一种多磷酸铝钙防锈颜料及其制备方法。

背景技术

含铅、铬类重金属的防锈颜料由于在防腐蚀涂料中性能出色且价廉，一直是金属防腐蚀涂料最被重视的品种，然而，这类涂料由于对环境的严重污染并危害人类健康而已被逐渐环境友好的防锈颜料所取代。

早起取代铅、铬的防锈颜料包括磷酸锌，其防腐蚀机理与铬酸盐相仿，不过其作用较慢，由于在损伤的涂膜位置上发生初期腐蚀而使钢铁表面昌盛局部阳极和阴极，这样使溶解的亚铁盐和铁盐发生水解，而释放出的质子就与磷酸锌作用产生磷酸和锌离子，这样就起着阴极抑制剂的作用，而磷酸则与金属表面作用生成起保护作用的不溶性磷酸铁。

然而用磷酸锌防锈颜料配制的所有防锈漆早期防锈性能往往不明显，原因是磷酸锌刚开始分解，需要一段时间才能与铁离子反应形成保护膜；而且磷酸锌有延缓常用的环氧防腐蚀涂料固化速率的倾向，特别对于水性环氧防腐蚀涂料更为明显，属于此类作用机理的防锈颜料还有磷酸钙、磷酸铝、磷酸肽、磷酸锆、磷酸铈和硼酸锌等。它们被称为第一代磷酸盐防锈涂料。

第二代磷酸盐防锈涂料的主要代表是磷酸钼锌，一方面该化合物具有前述磷酸锌的防腐蚀机制，另一方面，钼类化合物的存在可增强钢铁表面的耐极化性，同时还减少了钝化所需的临界电流密度以及增加了钝化膜的稳定性。此外，通过对磷酸锌防锈颜料进行改性制得的磷硅酸钙锶、磷硅酸钙锶锌、磷硅酸锶锌铬酸锌等，其性能与铬酸锌之类防锈颜料相媲美。

三聚磷酸盐属于国内外最为注重的改性磷酸盐防锈颜料，这种防锈颜料在涂膜中一旦有水渗透则会离解P₃O₁₀^5-，而三聚磷酸根P₃O₁₀^5-具有较佳的化学活性，可与许多金属离子形成络合物，特别对2价或3价铁离子具有很强的络合能力，这样就会在钢铁表面形成三聚磷酸铁保护膜，而且三聚磷酸根离子P₃O₁₀^5-会发生解聚反应生成从焦磷酸根离子到正磷酸根离子之类产物，这些离子进一步在金属表面形成坚韧的钝化膜，另外，三聚磷酸铝及其改性物还具有对金属如钢铁表面的阳极活性区吸着而形成不溶性络合物的作用，这样可使这些金属表面非活性化，国外曾将此类防锈颜料配在环氧-聚酰胺系涂料中，与铬酸锌在相应涂料进行防腐蚀性能比较发现，三聚磷酸铝及其改性物的防腐蚀性能至少可与铬酸锌相对等，而在国内人们也将此类防锈颜料用于防腐蚀涂料中，在大量应用中发现，这类防锈颜料确实性能突出，同时使所用防腐蚀涂料提高了档次。

尖晶石型防锈颜料包括X·Fe₂O₃通式的一种或多种的化合物或者Y·Al₂O₃或者他们的混合物，其中，X为MgO、ZnO、CaO，Y为CaO、ZnO，这些尖晶石型防锈颜料与磷酸锌之类防锈颜料经盐雾试验、耐湿试验等防腐蚀性评比发现二者性能相当，这类颜料在结构上呈尖晶型，它具有高填孔密度，故在涂层中可使颜料堆积更紧凑，而尽可能“堵死”了外界介质的进入口，由于这些颜料颗粒经常为潮气层所“包装”，又吸附了一些空气，故而形成了颜料/水相/基料介质结合体，就是有酸性介质侵入到此界面，这些颜料即与之反应而消除了隐患，还可防止有机基料的降解，这种尖晶型防锈颜料还可用于水性防腐蚀涂料中。