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
2、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。起电化学作用的防锈颜料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
3、，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。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 近似组成
4、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。锶铬黄是以硝酸锶与铬酸钠
5、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下，加入一定量填料，进行反应而成，也有在
6、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。红丹的施工参考：1、空气喷涂，刷涂均可。2、使用前应将底材处理干净，无
7、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 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，故限制了它的使用。2.铅酸钙铅酸钙 铅
8、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 锌粉为金属锌的粉末，呈淡灰色，主要用于富锌底漆中，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
9、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 四盐基锌黄的分子式为ZnCrO44Zn（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
10、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 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、粒度细、填充性好，可使漆膜致密，降低可渗性等性能。2.铝粉铝粉颜料铝粉铝粉颜料的防锈主要是利用铝粉
11、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
12、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
13、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
14、见种类碳酸钙碳酸钙 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
15、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 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。镁颜料镁颜料 硅酸镁(H2Mg3(SiO3)
16、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
17、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。高岭土高岭土 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 2µm，较粗的可达70µm。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
18、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。通常需要对高岭土进行后续处理，如煅烧，以改善其某些性质。煅烧高岭土的Al2O3含量在42.1 45.3%之间，SiO2为51.0 53.1%，烧灼损失几乎为零，吸油量略高于未经煅烧的高岭土，通常为47 75 g/100 g。煅烧的作用是改进光泽或亮度，同时使涂料有更好的遮
19、盖力和鲜艳光亮度。对高岭土的后处理还包括添加分散剂和在颗粒表面用树脂或疏水性有机物质进行处理，最后分成各种品级，其颗粒大小较平均且分布范围较狭窄。这种品级的高岭土多应用在喷漆、瓷漆以及平漆中。云母云母 云母为铝和钾的正硅酸盐，化学结构式为K2O3Al2O36SiO22H2O。颜料级云母只从白云母或金云母取得，具有片状颗粒结构，这正是其可用作体质颜料的主要原因。主要生产过程是用干磨或湿磨对云母矿进行沉淀，浮悬的云母用离心机回收，然后干燥分选。特级云母或微粒云母的平均颗粒大小分别为5 10µm和10 20µm，也有经过表面处理的品级。云母的折射率为1.58 1.606，相对
20、密度为2.5 2.83，吸油量为30 74 g/100 g，除了微粒级外，325号筛余物为3 30%。云母颗粒的片状结构和对紫外线的不透明度可以增强室外建筑底漆和最后加工涂膜的抗裂性和耐久性。当涂膜曝露在空气中时，小片颗粒的发光特性有时会影响到涂膜的外观。云母颗粒的形状以及化学稳定性使其在多孔表面和金属的底漆、乳胶漆、水性漆、壁纸、金属粉状涂料(如铝、青铜、金箔)等多种体系中都有一定程度的应用。石英石英 用作颜料的氧化硅取自石英石或硅藻石，以及单细胞水产植物的砂质骨架沉积物，合成的胶质氧化硅也可以用作颜料。从水产有机质所得的氧化硅叫作硅藻土或硅藻土氧化硅，在近代颜料应用中具有独特的地位，它们不
21、同于动物性或植物性的颜料。后者有时叫作“化石”树脂，由于原始有机质的种类太多，用于普通颜料的价值较小。从石英或硅藻石所得的氧化硅叫作无定形氧化硅，这一用词虽然不是十分准确，但通常用来和硅藻土进行区分。石英或硅藻石在开采后，第一步通常是煅烧和用水骤冷，使后续的打碎和研磨较为容易，最后用水分选、筛分或空气浮选。氧化硅颜料通常含有99%的纯SiO2。颜料级氧化硅的折射率为1.55，比重为2.55 2.65，吸油量为15 47 g/100 g，3253号筛余物不大于5%。氧化硅的磨蚀性非常好，在常用的涂料基料中难于研磨或分散，因此很少作为涂料的填料。硫酸钡硫酸钡 用作颜料的硫酸钡可从天然矿物中提取，或
22、可通过硫酸钠和硫化钡溶液反应制得，还可以从生产过氧化氢的副产物获得。硫酸钡的折射率较低，是立德粉的主要组分。硫酸钡也是二氧化钛-钡复合颜料的组分，后者为25%锐铁矿型二氧化钛和75%硫酸钡的共沉淀物。当铅白作为室外建筑涂料的主要颜料时，硫酸钡有时可作为掺合剂。由于涂料是以重量销售，硫酸钡因其较高的相对密度而成为一种常用的体质颜料。稳定性好，耐光、耐酸、耐碱，吸油值低，可以和任何基料及颜料共用，广泛应用于防锈漆、底漆和腻子等，可以增加漆膜的厚度和耐磨性能。颜料级硫酸钡是由矿物重晶石获得，也可以用合成的硫酸钡粉沉淀物质制成。通常用湿法研磨矿物，进行漂白、冲洗、干燥、分选。高品质的硫酸钡颜料或重晶石
23、颜料至少含有96%的硫酸钡，其余的主要是氧化硅和石膏，以及微量的氧化铁。其它的一些体质颜料 其它一部分体质颜料具有独特的性质而在涂料中有小范围的应用，这些填料包括碳酸钡、铝水化物、亮白、缎白和丝白。碳酸钡碳酸钡 碳酸钡可从碳酸钡矿或通过合成沉淀获得，其用途和硫酸钡相似。铝水化物铝水化物 “铝水化物”也叫作氢氧化铝，或“轻质氧化铝水化物”，通常是在硫酸铝溶液中加过量的碱沉淀制得。铝水化物的主要用途是作为基料，在其上沉淀印刷油墨生产中用到的染料和有机调色剂。铝水化物具有较高的吸油量，化学性质非常活泼，价格较贵，在纺织品和纸张的涂料、以及橡胶的填料中有一定程度的应用。亮白亮白 亮白是25%铝水化物和
24、75%硫酸钡粉的复合颜料，具有较细的组织和耐腐蚀性，主要用在印刷油墨中。缎白为铝水化物和硫酸钙的共沉淀物，主要用在纸的涂装。丝白是用氯化钙和钠氧化硅反应制得，主要用于印刷油墨。玻璃珠玻璃珠 除上述各种体质颜料外，还有一种在特殊涂料(如交通标志涂料)中作为填料的玻璃珠，对入射光有相当程度的反射。当涂料表面磨蚀后，玻璃珠就曝露出来，成为微小的反光球，使夜晚交通标志线的能见度大为改善。通常的品级有100%过70号筛、85 100%过80号筛、15 55%过1440号筛和0 10%过230号筛，相对应的粒径分别为0.21、0.177、0.105和0.063 mm。玻璃珠还可以在广告板、邮箱、方向指针等的涂料中起填料的作用。
