CN103804957B - 一种氧化铁防腐颜料改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种氧化铁防腐颜料改性方法。（1）将改性剂环氧树脂或聚酰胺树脂与氧化铁在球磨罐中混合均匀后加入磨珠，在60～200℃的温度下进行球磨处理；（2）将球磨后的浆料用二甲苯-正丁醇混合液反复抽滤清洗；（3）将抽滤产物在烘干得到改性后的氧化铁。为了解决由于氧化铁颜料在环氧树脂中分散性及相容性差，使氧化铁在环氧涂层中的使用受限制的问题，本发明提供了一种将氧化铁表面接枝有机树脂的方法。该改性方法采用高温机械力化学法对氧化铁进行表面改性处理，工艺简单、成本低廉，适用于批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种氧化铁的改性方法。
背景技术
环氧树脂由于具有耐海水腐蚀、漆膜附着力强等优点，在涂料领域得到广泛的应用。但是单纯的环氧涂层对金属的防护能力有限，为了提高涂层的防护性能，通常会向涂层中加入各种颜填料。氧化铁由于具有来源广泛，价格便宜，性质稳定，耐高温，遮盖力强，颗粒细微等优点，添加到涂料中可以提高涂膜的致密度，降低可渗透性，提高涂层的力学性能，常作为物理防锈颜料在涂料领域广泛应用。但氧化铁作为无机物颜填料与有机树脂的相容性较差。将氧化铁直接添加到环氧树脂中氧化铁会发生团聚，同时树脂界面上会出现微裂纹和孔洞，水分子、氧气和各种离子在裂纹处积累，导致涂层的耐蚀性能下降。
现在对氧化铁改性使用较多的是化学法，但化学法过程较复杂，不适合涂料的大批生产。机械力化学法是利用机械力的不同作用方式，引入机械能量的累积，增加颗粒表面的活性点和活性基团，激发和增强与有机基质或有机表面改性剂的化学反应。机械力化学法可以对多种无机物实现改性，公开号为CN1803937的专利文件中的技术方案采用机械力化学法以硬脂酸为改性剂改性碳酸钙，制得了超细改性碳酸钙。因此，前期探索是以环氧树脂或聚酰胺树脂为改性剂，采用高能球磨法对氧化铁进行研磨，但均未实现氧化铁表面的改性。所以，常温机械力化学法不适合用于氧化铁的接枝改性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对氧化铁的表面改性效果好，工艺简单、成本低廉，适用于批量生产的氧化铁防腐颜料改性方法。
本发明的目的是这样实现的：
（1）将改性剂环氧树脂或聚酰胺树脂与氧化铁在球磨罐中混合均匀后加入磨珠，在60～200℃的温度下进行球磨处理；
（2）将球磨后的浆料用二甲苯-正丁醇混合液反复抽滤清洗；
（3）将抽滤产物在烘干得到改性后的氧化铁。
本发明还可以包括：
1、环氧树脂或聚酰胺树脂与氧化铁的质量比为(10～0.2):1。
2、所述球磨处理的球磨机转速为100～600r/min，球磨时间为1～10h。
3、所述二甲苯-正丁醇混合液，二甲苯与正丁醇的质量比为7:3。
为了解决由于氧化铁颜料在环氧树脂中分散性及相容性差，使氧化铁在环氧涂层中的使用受限制的问题，本发明提供了一种将氧化铁表面接枝有机树脂的方法。该改性方法采用高温机械力化学法对氧化铁进行表面改性处理，工艺简单、成本低廉，适用于批量生产。
本发明的主要技术特征包括以下几方面的基本内容：
1、研磨混合物的配制
本发明中的改性剂有机树脂直接与氧化铁按一定比例在球磨罐中混合。
2、改性过程
本发明通过加热保温装置保证研磨的温度，并通过调整球磨机的研磨转速和研磨时间来实现改性过程。
本发明通过对氧化铁表面进行有机树脂的接枝改性处理，使氧化铁表面形成有机树脂膜，可以有效地提高改性氧化铁颗粒在有机树脂涂层中的分散性和相容性，降低氧化铁涂层的孔隙率，从而阻碍腐蚀介质通过微孔向涂层/基体界面渗透，提高氧化铁涂层的防护性能。本发明中所用的改性剂为环氧树脂或聚酰胺树脂，其价格低廉，在有机涂层中相容性好；高温机械力化学法工艺简单、易于实施，成本较低。采用本发明对氧化铁表面进行有机树脂的接枝改性处理，不仅使涂层自身的耐腐蚀性能大幅度提高，而且为后续的颜填料改性提供良好的基础，对促进有机防腐涂层的工程化应用具有重要意义。
附图说明
图1为未研磨氧化铁和高温研磨氧化铁的红外光谱曲线。
图2为未研磨氧化铁和高温研磨氧化铁的Zeta电位。
图3为未研磨氧化铁涂层和高温研磨氧化铁涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡1056小时的电化学阻抗谱。
图4a—图4b为未研磨氧化铁涂层和高温研磨氧化铁涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡5个月后的扫描照片。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细的描述：
实例一：
（1）球磨改性过程：在不锈钢球磨罐中加入200g的环氧树脂和20g的氧化铁搅拌均匀，再加入400g玛瑙珠。将球磨罐固定于行星式球磨机上，将球磨控制器上的转速设定在600r/min，研磨时间1h。温度调节器的温度设定为60℃，装上加热保温套。当温度升至预设值时开始球磨。
（2）改性氧化铁粉末的获得：将球磨后的浆料用二甲苯-正丁醇混合液反复抽滤清洗，直到多余的环氧树脂全部清除。将抽滤后的改性氧化铁置于烘箱内烘干。
（3）改性氧化铁涂层的制备：将改性后的氧化铁粉末、环氧树脂、二甲苯和正丁醇在球磨罐中混匀，加入磨珠。用球磨机分散后，将研磨液倒出称重，加入固化剂聚酰胺。搅拌均匀后分别涂于预先喷砂处理过的Q235钢片上和清洗干净的硅胶板上，涂层固化后待用。
实例二：
（1）球磨改性过程：在不锈钢球磨罐中加入4g的聚酰胺树脂和20g的氧化铁搅拌均匀，再加入120g玛瑙珠。将球磨罐固定于行星式球磨机上，将球磨控制器上的转速设定在100r/min，研磨时间10h。温度调节器的温度设定在200℃，装上加热保温套。当温度升至预设值时开始球磨。
（2）改性氧化铁粉末的获得：将球磨后的浆料用二甲苯-正丁醇混合液反复抽滤清洗，直到多余的聚酰胺树脂全部清除。将抽滤后的改性氧化铁置于烘箱内烘干。
（3）改性氧化铁涂层的制备：将改性后的氧化铁粉末、环氧树脂、二甲苯和正丁醇在球磨罐中混匀，加入磨珠。用球磨机分散后，将研磨液倒出称重，加入固化剂聚酰胺。搅拌均匀后分别涂于预先喷砂处理过的Q235钢片上和清洗干净的硅胶板上，涂层固化后待用。
实例三：
（1）球磨改性过程：在不锈钢球磨罐中加入20g的环氧树脂和20g的氧化铁搅拌均匀，再加入200g玛瑙珠。将球磨罐固定于行星式球磨机上，将球磨控制器上的转速设定为500r/min，研磨时间为5h。温度调节器的温度设定在120℃，装上加热保温套。当温度升至预设值时开始球磨。
（2）改性氧化铁粉末的获得：将球磨后的浆料用二甲苯-正丁醇混合液反复抽滤清洗，直到多余的环氧树脂全部清除。将抽滤后的改性氧化铁置于烘箱内烘干。
（3）改性氧化铁涂层的制备：将改性后的氧化铁粉末、环氧树脂、二甲苯和正丁醇在球磨罐中混匀，加入磨珠。用球磨机分散后，将研磨液倒出称重，加入固化剂聚酰胺。搅拌均匀后分别涂于预先喷砂处理过的Q235钢片上和清洗干净的硅胶板上，涂层固化后待用。
图1未研磨氧化铁和高温研磨氧化铁的红外光谱图表明，经过高温研磨氧化铁表面接枝了环氧树脂的特征官能团，说明高温研磨实现了氧化铁的改性。
图2中，未研磨氧化铁的Zeta电位在19mV，高温研磨氧化铁的Zeta电位为42mV，可见经过高温研磨氧化铁的分散稳定性提高。
由图3可以看出，在腐蚀介质中浸泡1056h后，未研磨的氧化铁环氧涂层低频阻抗模值由3.0×1010Ω.cm2下降至9.7×106Ω.cm2，下降了至少3个数量级；而高温研磨后的改性氧化铁环氧涂层低频阻抗模值由2.6×1011Ω.cm2下降至3.7×1010Ω.cm2，仅下降了1个数量级。由此说明，高温研磨后改性氧化铁涂层耐蚀性能大幅度得到提高。
由图4a-图4b可以看出，未研磨的氧化铁涂层的氧化铁与环氧树脂之间相容性差，经过5个月的浸泡氧化铁与树脂之间出现明显的孔隙；而高温研磨后的改性氧化铁涂层的氧化铁与树脂之间未出现孔隙。说明高温研磨后的改性氧化铁与树脂之间的界面缺陷减少，从而提高了涂层的耐蚀性能。
综上可以看出，本发明能够实现氧化铁的改性，从而改善氧化铁与环氧树脂之间的界面相容性，降低界面缺陷，提高氧化铁涂层的耐蚀性能。
Claims (3)
1.一种氧化铁防腐颜料改性方法，其特征是：
(1)将改性剂环氧树脂或聚酰胺树脂与氧化铁在球磨罐中混合均匀后加入磨珠，球磨罐装上加热保温套，在60～200℃的温度下进行球磨处理，环氧树脂或聚酰胺树脂与氧化铁的质量比为(10～0.2):1；
(2)将球磨后的浆料用二甲苯-正丁醇混合液反复抽滤清洗；
(3)将抽滤产物在烘干得到改性后的氧化铁。
2.根据权利要求1所述的氧化铁防腐颜料改性方法，其特征是：所述球磨处理的球磨机转速为100～600r/min，球磨时间为1～10h。
3.根据权利要求1或2所述的氧化铁防腐颜料改性方法，其特征是：所述二甲苯-正丁醇混合液，二甲苯与正丁醇的质量比为7:3。
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