CN103387771B - 一种防锈颜料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防锈颜料及其制备方法，其防锈能力强、生产成本低且对环境无污染。本发明的防锈颜料按重量份计，包括以下成分：磷铁粉15%～40%，三聚磷酸铝8%～22%，磷酸锌8%～22%，硫酸钡10%～20%，碳酸钙10%～35%，氧化锌7%～15%，钛白粉10%～16%，颜料分散剂1%～5%，偶联剂0.2%～1.5%，改性硅基纳米粉料1%～10%。本发明的生产中采用全自动配料装置精确给料，很好地保证了产品质量的稳定性。利用二次研磨加工及偶联剂喷雾给料技术，使得产品具有很好的均匀性，从而确保其优异的产品质量。本发明利用工业生产副产品磷铁作为主要原料制备防锈颜料，产品防锈能力强、生产成本低且对环境无污染，具备良好的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及颜料，具体涉及一种防锈颜料。
背景技术
金属腐蚀所造成的损失随着工业发展而日趋严重。据统计，全球每年因腐蚀造成的金属损失量占全年金属产量的20 %～40 %，经济损失约为地震、水灾、台风等自然灾害总和的6 倍，我国每年因金属腐蚀造成的经济损失约占GDP的5%，所以金属防腐蚀显得十分重要。目前防腐蚀措施虽然很多，但应用最广、最经济和最方便的仍然是涂料保护方法。在这种方法中，防锈颜料是影响其保护效果的关键因素。
传统的防锈颜料，如红丹、黄丹、铬酸锌、铬酸锶、硅铬酸铅、高铅酸钙、铅粉等，一般含铅、铬及镉等元素，虽然防锈性能优异，但有毒、污染环境和危害健康，世界各国已相继推出环保法规逐渐淘汰或全面禁止使用。因此，开发生产无毒、高效的环境友好型防腐蚀颜料已经成为当务之急。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种防锈能力强、生产成本低且对环境无污染的防锈颜料。
为达到上述目的，本发明一种防锈颜料，按重量份计，包括以下成分：
磷铁粉15%～40%，三聚磷酸铝8%～22%，磷酸锌8%～22%，硫酸钡10%～20%，碳酸钙10%～35%，氧化锌7%～15%，钛白粉10%～16%，颜料分散剂1%～5%，偶联剂0.2%～1.5%，改性硅基纳米粉料1%～10%；
所述的偶联剂是单烷氧基脂肪酸钛酸酯类偶联剂；
所述的改性硅基纳米粉料是纳米二氧化硅。
本发明还提供了上述防锈颜料的制备方法，包括以下步骤：
a)将磷铁粉粉碎至600目，在风力吹送下通过分析机进行分析，风送粒径均匀的磷铁粉，并提升至配料仓备用；
b)将钛白粉、磷酸锌，硫酸钡、碳酸钙、氧化锌、改性硅基纳米粉料、颜料分散剂和偶联剂加入配料仓备用；
c)将磷铁粉、碳酸钙及钛白粉按比例精确给料，加入混合仓，启动混合装置，混合30～60分钟；
d)将改性硅基纳米粉料加入，高速混合60～90分钟；
e)用喷雾方式按配比喷入偶联剂，并同时搅拌30～50分钟，卸料入仓；
f)对物料进行二次研磨，研磨后的粉料经由二次风送分级，回收入仓，得成品。
本发明具有以下优点：
其一，由于改性硅基纳米粉料与其他成分颗粒粒径的不同，产生互补效果，大大改善了载体粉的体积填充致密度，从而极大提高涂膜的致密度，可有效阻止腐蚀物渗入涂膜，起到比传统涂料更好的物理防锈作用；其二，产品用于富锌涂料中，由于磷铁具有优异的导电性，在漆膜内形成良好的导电通道，极大提高锌粉牺牲阳极的电化学保护效率。其三，产品中的磷酸根与钢铁表面产生的铁离子生成固体磷酸铁络盐，在钢铁表面形成牢固的保护层，可有效地隔绝腐蚀物渗入。其四，产品对钢铁具有较强的相亲性和附着力，可直接在钢铁表面被氧化成一层钝化膜，阻止电化学腐蚀的产生。多重防腐机理的协同作用保证了产品的超强防腐蚀能力。
生产中采用精确给料技术，很好地保证了产品质量的稳定性。
利用二次研磨加工及偶联剂喷雾给料技术，使得产品具有很好的均匀性，从而保障其质量稳定。
本发明利用工业生产副产品磷铁作为主要原料制备防锈颜料，生产成本低。产品配方中无重金属和有机污染物，因而具备无毒、无害的特性。
具体实施方式
实施例一
其原料包括以下组分：
磷铁粉：400kg；三聚磷酸铝：80 kg；磷酸锌：80 kg；硫酸钡：100 kg；碳酸钙：145 kg；氧化锌：70 kg；钛白粉：100 kg；颜料分散剂：10 kg；偶联剂：5 kg；改性硅基纳米粉料：10 kg。
所述的颜料分散剂可以使用市售各种颜料分散剂，本实施例中，使用上海献捷化工科技有限公司生产的超颜料分散剂，牌号HD310；偶联剂是单烷氧基脂肪酸钛酸酯类偶联剂，本实施例中，采用南京仁信化工有限公司牌号为YDH-105的产品。所述的改性硅基纳米粉料是指纳米二氧化硅；以上原料均为市售产品，易于购买。
具体制备方法：
a)将磷铁粉粉碎至600目，在风力吹送下通过分析机进行分析，风送粒径均匀的磷铁粉，并提升至配料仓备用；
b)将钛白粉、磷酸锌，硫酸钡、碳酸钙、氧化锌、改性硅基纳米粉料、颜料分散剂和偶联剂加入配料仓备用；
c)将磷铁粉、碳酸钙及钛白粉按比例精确给料，加入混合仓，启动混合装置，混合30～60分钟；
d)将改性硅基纳米粉料加入，高速混合90分钟；
e)用喷雾方式按配比喷入偶联剂，并同时搅拌50分钟，卸料入仓；
f)对物料进行二次研磨，研磨后的粉料经由二次风送分级，回收入仓，得成品。
生产过程中少量损耗，制得成品960kg。
实施例二
其原料包括以下组分：
磷铁粉：190 kg；三聚磷酸铝：80 kg；磷酸锌：88 kg；硫酸钡：100 kg；碳酸钙：350 kg；氧化锌：70 kg；钛白粉：100 kg；颜料分散剂：10 kg；偶联剂：2 kg；改性硅基纳米粉料：10 kg。
本实施例中，颜料分散剂采用山东省泰和水处理有限公司牌号为TH-904的产品，偶联剂采用美国Kenrich石油化学公司牌号为KR-TTS的市售产品。
生产工艺如下：
a)将磷铁粉粉碎至600目，在风力吹送下通过分析机进行分析，风送粒径均匀的磷铁粉，并提升至配料仓备用；
b)将钛白粉、磷酸锌，硫酸钡、碳酸钙、氧化锌、改性硅基纳米粉料、颜料分散剂和偶联剂加入配料仓备用；
c)将磷铁粉、碳酸钙及钛白粉按比例精确给料，加入混合仓，启动混合装置，混合30分钟；
d)将改性硅基纳米粉料加入，高速混合60分钟；
e)用喷雾方式按配比喷入偶联剂，并同时搅拌30分钟，卸料入仓；
f)对物料进行二次研磨，研磨后的粉料经由二次风送分级，回收入仓，得成品。
生产过程中少量损耗，制得成品965kg。
实施例三
其原料包括以下组分：
磷铁粉：245kg；三聚磷酸铝：140 kg；磷酸锌：90 kg；硫酸钡：110 kg；碳酸钙：150 kg；氧化锌：75 kg；钛白粉：110 kg；颜料分散剂：15 kg；偶联剂：15 kg；改性硅基纳米粉料：50 kg。
颜料分散剂、偶联剂与实施例一相同。
生产工艺如下：
a)将磷铁粉粉碎至600目，在风力吹送下通过分析机进行分析，风送粒径均匀的磷铁粉，并提升至配料仓备用；
b)将钛白粉、磷酸锌，硫酸钡、碳酸钙、氧化锌、改性硅基纳米粉料、颜料分散剂和偶联剂加入配料仓备用；
c)将磷铁粉、碳酸钙及钛白粉按比例精确给料，加入混合仓，启动混合装置，混合30～60分钟；
d)将改性硅基纳米粉料加入，高速混合70分钟；
e)用喷雾方式按配比喷入偶联剂，并同时搅拌40分钟，卸料入仓；
f)对物料进行二次研磨，研磨后的粉料经由二次风送分级，回收入仓，得成品。
生产过程中少量损耗，制得成品980kg。
实施例四
其原料包括以下组分：
磷铁粉：200 kg；三聚磷酸铝：130 kg；磷酸锌：93 kg；硫酸钡：105 kg；碳酸钙：100 kg；氧化锌：150 kg；钛白粉：160 kg；颜料分散剂：10 kg；偶联剂：12 kg；改性硅基纳米粉料：40 kg。
颜料分散剂、偶联剂及生产方法与实施例一相同。生产过程中少量损耗，制得成品955kg。
上述实施例所制备的产品，经检测，达到如下指标：
表一 颜料的常规性能检测
| 项目 | 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 |
| 遮盖力（g/m2） | 65 | 60 | 64 | 58 |
| 密度（g/m3） | 3.8 | 4 | 4.2 | 4.1 |
| 筛余物（45μm筛孔）（%） | ≤0.5 | ≤0.5 | ≤0.5 | ≤0.5 |
| 水悬浮液pH值 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 105℃挥发物（%） | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 吸油量（g/100g） | 15 | 14 | 15 | 13 |
| 耐酸性（级） | 4 | 5 | 4 | 5 |
| 耐碱性（级） | 3～5 | 4 | 5 | 5 |
| 水萃取液电阻率（Ωm） | 80 | 78 | 84 | 75 |
从上表可以看出，本发明具备较好的防锈能力。
将上述颜料和普通防锈颜料利用如下配方制漆喷板进行防锈性能检测。
表二：防腐中灰底漆配方
| 原料 | 样漆（重量组分） |
| 环氧树脂（50%） | 50 |
| 样品 | 45 |
| 炭黑 | 0.5 |
| 有机土 | 1 |
| 二甲苯 | 10 |
| 丁醇 | 5 |
将上述样漆与200#聚酰胺环氧固化剂（按照重量比6∶1调漆，用普通钢板制成样板，漆膜厚45±3微米，将上述制得的样板进行耐盐水和盐雾测试，性能检测数据如表三所示。
表三：耐盐水和盐雾测试
| 样品 | 盐水（h，不起泡不脱落不生锈） | 盐雾（h，不起泡不脱落不生锈） |
| 普通粉料制得的样漆 | 400 | 200 |
| 实施例一制得的样漆 | 1500 | 720 |
| 实施例二制得的样漆 | 1460 | 700 |
| 实施例三制得的样漆 | 1620 | 750 |
| 实施例四制得的样漆 | 1540 | 760 |
从上述检测数据可以看出，本发明具有优异的防锈性能，产品质量稳定。本发明利用工业生产副产品磷铁作为主要原料制备防锈颜料，产品防锈能力强、生产成本低且对环境无污染，具备良好的市场前景。
Claims (2)
1.一种防锈颜料，按重量份计，由以下成分组成：
磷铁粉15%～40%，三聚磷酸铝8%～22%，磷酸锌8%～22%，硫酸钡10%～20%，碳酸钙10%～35%，氧化锌7%～15%，钛白粉10%～16%，颜料分散剂1%～5%，偶联剂0.2%～1.5%，改性硅基纳米粉料1%～10%；
所述的偶联剂是单烷氧基脂肪酸钛酸酯类偶联剂；
所述的改性硅基纳米粉料是纳米二氧化硅。
2.权利要求1所述防锈颜料的制备方法，包括以下步骤：
a)将磷铁粉粉碎至600目，在风力吹送下通过分析机进行分析，风送粒径均匀的磷铁粉，并提升至配料仓备用；
b)将钛白粉、磷酸锌，硫酸钡、碳酸钙、氧化锌、改性硅基纳米粉料、颜料分散剂和偶联剂加入配料仓备用；
c)将磷铁粉、碳酸钙及钛白粉按比例精确给料，加入混合仓，启动混合装置，混合30～60分钟；
d)将改性硅基纳米粉料加入，高速混合60～90分钟；
e)用喷雾方式按配比喷入偶联剂，并同时搅拌30～50分钟，卸料入仓；
f)对物料进行二次研磨，研磨后的粉料经由二次风送分级，回收入仓，得成品。
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