CN1504516A - 一种用于提高防锈漆防锈性能的防锈颜料 - Google Patents

Abstract

一种用于提高防锈漆防锈性能的防锈颜料——复合铁钛粉，其特征是该复合铁钛粉以天然或人工合成的细度为200－1200目的四氧化三铁为载体，添加以纳米氧化硅、氧化钛、氧化钒、氧化钇、氧化锌、氧化铁和碳酸钙，以及涂料用助剂和涂料用填料中的任意一种至任意九种添加剂，所述纳米氧化硅、氧化钛、氧化钒、氧化钇、氧化锌、氧化铁和碳酸钙的粒径为100nm以下。本发明能提高防锈漆防锈性能的防锈颜料，生产出的防锈漆防锈性能优异，性能价格比高，其性能和经济性指标，远优于背景技术。

Description

一种用于提高防锈漆防锈性能的防锈颜料

技术领域

本发明涉及防锈颜料，尤其涉及一种用于提高防锈漆防锈性能的防锈颜料——复合铁钛粉。

背景技术

涂料是最经济、最方便的防腐材料。红丹防锈漆由于防锈性能优秀，使其在防锈涂料界称王近百年。根据全国涂料工业信息中心介绍，我国目前每年防腐漆用量达35万吨以上，还不包括出口的防腐漆，2001年增长率达13％。1990年红丹全国用量达8万吨，近两年红丹的用量在下降，发展的趋势是逐步减少和禁止使用，由于其防锈性能优秀及我国限制铅中毒的工业卫生和环保法规不健全，近两年红丹防锈漆仍占较大比重，占防锈漆的10％左右。据加拿大涂料研究中心介绍，在国外，目前红丹仍占有一定的市场。

由于红丹对环境造成污染，对人类造成极大的危害，近年来，许多国家和部门纷纷淘汰和禁止使用。鉴于环保和工业卫生法规的不断加强，发达国家一直不间断地在开发无毒防锈颜料，像美国的Sherwin-williams公司、Mineral Pigments公司，法国的SNCZ公司，英国的British Petroleum公司、日本的帝国化工公司、德国的Heubach公司，他们都各自开发出了许多无毒防锈颜料。但是他们的开发只是在传统的磷酸盐、钼酸盐、硼酸盐、等防锈颜料的基础上进行改性，生产的无毒防锈颜料制成的防锈漆，其防锈性能有的接近红丹防锈漆，有的略超过红丹防锈漆，但其生产成本很高，在防锈性能方面并没有从技术上有根本性的突破。

我国现有的无毒防锈颜料制成的各种防锈漆，其防锈性能有的不如红丹防锈漆，有的虽然防锈性能和红丹防锈底漆相当，但是价格较贵。由于目前还没有一种无毒的、在防锈性能方面非常优秀且性能价格比方面超过红丹的防锈颜料，因此在部分场合禁止使用红丹防锈漆后，由于没有从根本上解决防锈体系的防锈性能问题，出现了防护费用支出增加、或者防护费用不增加但防锈性能下降的趋势。因此，现有涂料的防锈性能既不能满足装备防腐的要求，也不能满足维修改革的需要。

在国内，对油漆厂家使用的有毒、无毒的防锈颜料进行了调研分析，对国外的防锈颜料性能、价格和市场，也进行了部分调研。防锈颜料按其种类，可分为有毒、无毒两大类，以铅、铬系为代表的防锈颜料具有优良的缓蚀钝化功效。其中，由于红丹的防锈性能优秀，在国内外均有一定的市场，但对环境造成污染。在禁止使用红丹的领域，为了保持红丹防锈体系的防锈水平，只能使用高性能基料或者高性能防锈颜料，这样生产的防锈漆成本上升。如果使生产的防锈漆成本不上升，则防锈体系的性能会下降。根据调研，目前国内外在防锈颜料研究方面，主要是在磷酸盐的基础上进行改性，改性的方向是形成多金属聚磷酸复盐，改性的多聚磷酸(三种)金属盐的防锈性能可略超过红丹，但其价格昂贵，如我们在试验中购得的美国产磷钼酸锌钙、价格高达300元/kg。因此市场迫切需要一种无毒的、性能价格比高的防锈颜料。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种无毒，且防锈性能优异，性能价格比高的用于提高防锈漆防锈性能的防锈颜料——复合铁钛粉。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的，一种用于提高防锈漆防锈性能的防锈颜料——复合铁钛粉，其特征是该复合铁钛粉基本上由天然或人工合成的细度为200-1200目的四氧化三铁组成。

所述天然的四氧化三铁采用高纯度磁铁矿精矿粉(Fe₃O₄，俗称“磁化铁”)，它具有很大的利用价值和应用潜力，在我国磁化铁资源丰富、价格低廉，它化学性能比较稳定，不对环境造成污染，且本身对钢铁就具有相亲性，容易得到对钢铁的良好附着力。

在上述方案中，所述复合铁钛粉是以天然或人工合成的细度为200-1200目的四氧化三铁为载体，添加以纳米氧化硅、氧化钛、氧化钒、氧化钇、氧化锌、氧化铁和碳酸钙，以及涂料用助剂和涂料用填料中的任意一种至任意九种添加剂，所述纳米氧化硅、氧化钛、氧化钒、氧化钇、氧化锌、氧化铁和碳酸钙的粒径为100nm以下。

在上述方案中，所述添加剂优选为纳米氧化硅、氧化钛、氧化钒、氧化钇、氧化锌、氧化铁和碳酸钙中的任意一种至任意七种，用量为复合铁钛粉总重量的0.1-10.0％。

在上述方案中，所述添加剂还可以选择为涂料用助剂和涂料用填料中的任意一种或任意两种，用量为复合铁钛粉总重量的0.1-50％。

试验结果分析

用天然磁铁粉生产的复合铁钛粉检测报告：

武汉综合岩矿测试中心、湖北省地质实验研究所检验报告部分数据

    As＝0.00002％       Cu＜0.001％     Pb＜0.02％

    Sn＜0.005％         Cd＜0.02％      Cr＜0.01％

其它各项检验数据请见检验报告。

试验结果分析：检验结果表明，用磁化铁制成的复合铁钛粉具有良好的品质，重金属含量极低，不对环境造成污染，是一种环保型防锈颜料。

配方举例：

经过研究防锈漆的大量配方，将研制成的复合铁钛粉代替红丹粉用于最普通的醇酸防锈底漆中，对其进行了试验测试，经筛选优化得其参考配方为：

醇酸漆料    45％            铁钛粉    40％

填    料    5％             溶  剂    6％

催 干 剂    2％             其  它    2％

经鹤龟涂料有限公司按国标要求制作样片(实际干膜厚度65-70μm)和测试，其主要技术指标与红丹醇酸漆相比较如下表：

名称	附着力级	柔韧性	冲击强度kg.cm	硬度	耐盐水(d)(NaCI3％)
						红丹醇酸防锈漆	2	合格	50	0.25	7
醇酸铁钛粉防锈漆	1	合格	50	0.30	58

后来，经过研究和试验，又筛选了一批复合铁钛粉适用于各种漆料的配方。

性能比较：

由于防锈颜料的防锈性能不便于直接对比，只有通过制成防锈漆，按照国家标准进行制样并测试其性能。对于一般的防锈漆，常规指标基本相当，重点指标是比较耐盐水浸泡和耐盐雾的时间。

三种红丹防锈漆国家标准中耐盐水时间

名称	耐盐水时间(h)
		醇酸红丹防锈漆	96
酚醛红丹防锈漆	120
		环氧红丹防锈漆	168

复合铁钛粉制成的防锈漆检测报告

    *国家涂料质量监督检验中心检测报告

        环氧铁钛防锈漆耐盐水时间为80天

    *机械工业部武汉市材料保护研究所试验报告

        环氧铁钛防锈漆耐盐雾时间为670小时

        醇酸铁钛防锈漆耐盐雾时间为436小时

    *铁道部产品质量监督检验中心车辆检验站检验报告

        环氧铁钛防锈漆耐盐雾时间大于500小时

国家和有关部门权威机构检测结果表明，复合铁钛粉制成的防锈漆各项常规指标等于或优于原有红丹同类防锈漆，特别是耐盐水浸泡时间和耐盐雾时间比原同类产品大大延长。

铁钛粉适用性试制测定：

经过实验室试制，铁钛粉可方便的适用于现有油性、酯胶、酚醛、醇酸、环氧、聚氨酯、过氯乙烯、氯化橡胶等漆料制作防锈底漆。按照国家标准检测，各项常规指标等于或优于原有红丹同类防锈漆，特别是耐盐水浸泡时间和耐盐雾时间比原同类产品大大延长(见表1)。

表一部份产品实测技术指标

目项		指标								检法测方
											复合铁钛酚醛防锈化	复合铁钛醇酸防锈漆	复合铁钛环氧酯防锈漆	复合铁钛环氧防锈漆	复合铁钛聚氧酯防锈漆	复合铁钛氯化橡胶锈漆	复合铁钛氯磺化乙烯防锈漆	复合铁钛过氯乙烯防锈漆
		粘度		60-100	40-80	50-90	50-90	50-90	60-100										50-90	50-90	GB/T1723-93(乙法)
细度μm不大于										60	50	60	60	50	60	50	50	GB1724-79(89)
		遮盖力g/cm2不大		60	50	60	60	70	60										60	60	GB/T 1726-79
干燥时间，小时，不大于	干表									6	4	4	4	4	4	0.5	0.2	GB 1728-79(89)
		实干	48	24	24	36	24	24	24										24

	硬干	7d						14d
											硬度，不小于		0.35	0.2	0.3	0.3	0.4	/	0.2	0.4	GB/T 1730-93(B法)
冲击强度，公斤、厘米不小于		50	50	50	50	50	50	50	50	GB/T 1732-93
											附着力级不大于		1	1	1	1	1	1	1	1	GB 1720-79(89)
柔韧性mm		1	1	1	1	1	1	1	1	GB/T 1731-93
											耐盐水性(3％Nal)浸泡漆膜不起泡无脱落d		10	58	80	80	＞40	＞40	＞40	＞40	GB/T 1763-79(89)甲法

在制漆过程中，由于铁钛粉仅作为一种防锈颜料添加在漆料中，所以整个制漆工艺过程和原制漆工艺过程一样，不需增添和改进任何设备。

其它试验：

耐盐雾性能和结合力比较试验：

将铁钛粉、磁化铁粉、红丹按照常规配方分别制成环氧铁钛防锈漆、环氧磁化铁粉防锈漆和环氧红丹防锈漆，送武汉材料保护研究所进行检测，比较三者之间耐盐雾和结合力性能，测定结果见下表：

名称	耐盐雾试样变化状况	结合力(Mpa)
			环氧铁钛防锈漆	330h试样无变化	4.96
环氧红丹防锈漆	280h试样出现1～2mm小泡	4.12
			环氧磁化铁粉防锈漆	110h试样密布1mm左右小泡	3.5

检测表明：

环氧铁钛防锈漆耐盐雾性能和结合力均优于环氧红丹防锈漆和环氧磁化铁粉防锈漆。

铁钛粉与三聚磷酸铝和磷钼酸锌钙的比较：

将铁钛粉、三聚磷酸铝和磷钼酸锌钙分别按10％、20％的重量组分，分别制成醇酸防锈漆，在实验室进行耐盐水(NaCI3％)浸泡试验和武汉材料保护研究所耐盐雾试验。试验表明，铁钛防锈漆防锈性能优于三聚磷酸铝防锈漆和磷钼酸锌钙防锈漆，而三聚磷酸铝防锈漆防锈性能最次。

耐湿热试验：

将醇酸红丹防锈漆、醇酸铁钛防锈漆和环氧铁钛防锈漆送武汉材料保护研究所进行耐湿热试验，其检测结果为：

醇酸红丹防锈漆138h试样出现小泡

醇酸铁钛防锈漆720h试样小泡密布

环氧铁钛防锈漆1920h试样无变化

检测结果表明，铁钛防锈漆的耐湿热性能优于红丹防锈漆。

在铜、铝材上的涂敷试验：

将环氧铁钛防锈漆涂敷于黄铜、铝板试样上，在实验室进行浸泡盐水(NaCI3％)试验。经观察，从2002.7.11-2002.9.3(54天)铜片试样边缘出现一直径为2-3mm气泡，中央部分无变化；从2002.7.11-2002.9.15(66天)铝片试样表面无变化。

其它载体的替代试验：

用对磁化铁进行复合处理的工艺和制漆方法，对石英粉和氧化铁红分别进行复合处理，然后分别制成醇酸防锈漆，进行浸泡盐水(NaCI3％)试验，试验结果表明，其耐盐水能力仅3天。

铁钛防锈漆的配套性和施工工艺试验：

由于油漆的配套性与漆料和溶剂的类别有关，与防锈颜料无关。铁钛粉作为一种防锈颜料可适合于多种漆料，通过刷涂实验证明，铁钛防锈漆具有良好的配套性和施工工艺性。

通过以上实验及检测表明，铁钛粉作为一种防锈颜料及其制作的各种防锈漆的各项指标均能满足本发明发明目的的要求。

优点效果：

1、复合铁钛粉可以成为替代红丹的无毒防锈颜料。用其制成的各类防锈漆，价格合理、防锈性能大大优于以红丹为代表的各类传统防锈漆。成为新一代的新型系列高级防锈漆。

2、用复合铁钛粉制成各类防锈漆时，不改变原普通防锈漆的生产工艺，不另外增加设备，所生产的防锈漆能喷、能刷、施工方便，且对被涂物表面无特殊要求。

3、本项目的发明点是“点石成金”。寻找到我国资源丰富，价格低廉、对人类无毒害的磁铁粉作为红丹的替代品，经过添加新材料，运用新工艺和特殊技术处理，使一种普通的原料性能倍增，身价倍增，适用于原来红丹所适用的一切种类的防锈漆中。本发明以铁代铅。将迫使称王近百年的优秀防锈颜料—红丹退出市场，在环保方面是对人类的一大贡献，造福人类，造福社会。同时也大大节约了铅用量，减少了铅资源的消耗。

4、铁钛粉制成的各类防锈漆，具有特别优异的防锈性能，使得传统的防锈漆提高更高档次，这是对涂料防锈领域的贡献。

5、由复合铁钛粉制成的各类防锈漆，可用于舰船、港湾码头、机场地勤、车辆、坦克、二炮、洞库、工厂等各种装备和设施，用途广泛，使用量大。经过精心设计的防锈体系将满足装备、设施表面的中、长效的防护的需要。

6、由于复合铁钛粉为黑色，因此只能制备海灰、深铁红、深军绿等深色油漆，而不适宜制作浅色防锈底漆。

具体实施方式

实施例1：取粒径为200目的载体粉Fe₃O₄99.9克，取纳米Y₂O₃0.1克，将纳米Y₂O₃用偶联剂进行表面处理，然后与载体粉Fe₃O₄混合到完全均匀，即制成本发明所述的复合铁钛粉100克。

实施例2：取粒径为400目的载体粉Fe₃O₄98克，取纳米SiO₂1克、纳米TiO₂1克，将纳米SiO₂、TiO₂用偶联剂进行表面处理，然后与载体粉Fe₃O₄混合到完全均匀，即制成本发明所述的复合铁钛粉100克。

实施例3：取粒径为600目的载体粉Fe₃O₄95.5克，取纳米CaCO₃1.5克、纳米Y₂O₃0.5克、纳米Fe₃O₄2.5克，将纳米CaCO₃、Y₂O₃、Fe₃O₄用偶联剂进行表面处理，然后与载体粉Fe₃O₄混合到完全均匀，即制成本发明所述的复合铁钛粉100克。

实施例4：取粒径为800目的载体粉Fe₃O₄90克，取纳米SiO₂5.8克、纳米ZnO3.2克、纳米V₂O₅1.0克，将纳米SiO₂、ZnO、V₂O₅用偶联剂进行表面处理，然后与载体粉Fe₃O₄混合到完全均匀，即制成本发明所述的复合铁钛粉100克。

实施例5：取粒径为1000目的载体粉Fe₃O₄92克，取纳米TiO₂1.2克、纳米Fe₃O₄3.9克、纳米V₂O₅0.5克，将纳米TiO₂、Fe₃O₄、V₂O₅用偶联剂进行表面处理，然后与载体粉Fe₃O₄混合到完全均匀，即制成本发明所述的复合铁钛粉100克。

上述实施例中所述纳米材料指将添加剂细化至粒径100nm以下，所述偶联剂采用硅烷偶联剂或酞酸酯偶联剂。

实施例6、取粒径为1200目的天然磁铁粉Fe₃O₄ 100克，即制成本发明所述的复合铁钛粉100克。

实施例7、取粒径为500目的载体粉Fe₃O₄ 95克，取膨润土2克，将它们混合均匀，即制成本发明所述的复合铁钛粉100克。

实施例8、取粒径为300目的载体粉Fe₃O₄ 90克，取碳酸钙10克，将它们混合均匀，即制成本发明所述的复合铁钛粉100克。

实施例9、取粒径为500目的载体粉Fe₃O₄ 50克，取滑石粉50克，将它们混合均匀，即制成本发明所述的复合铁钛粉100克。

实施例10、利用本发明所述的复合铁钛粉生产醇酸铁钛防锈漆的原料配方为：

醇酸漆料35-50％             复合铁钛粉10-50％

助剂    5％                 溶剂5-10％

填料    5-20％

实施例11、利用本发明所述的复合铁钛粉生产环氧酯铁钛防锈漆的原料配方为：

环氧酯漆料35-55％           复合铁钛粉10-50％

助剂      5％               溶剂      5-10％

填科      5-20％

实施例12、利用本发明所述的复合铁钛粉生产环氧树脂铁钛防锈漆的原料配方为：

乙组分：

环氧树脂20-60％             复合铁钛粉10-45％

溶剂    5-10％              助剂      1-5％

填料    5-10％

甲组分：

固化剂40-80％               溶剂      20-40％

甲∶乙＝2-4∶6-8

综上所述，本发明不但新颖，而且实用，其创新之研究成果，确能提高防锈漆防锈性能的防锈颜料，生产出的防锈漆防锈性能优异，性能价格比高，其性能和经济性指标，远优于背景技术，具有实质性特点和显著的进步。

Claims (4)

1、种用于提高防锈漆防锈性能的防锈颜料——复合铁钛粉，其特征是该复合铁钛粉基本上由天然或人工合成的细度为200-1200目的四氧化三铁组成。

2、一种用于提高防锈漆防锈性能的防锈颜料——复合铁钛粉，其特征是该复合铁钛粉以天然或人工合成的细度为200-1200目的四氧化三铁为载体，添加以纳米氧化硅、氧化钛、氧化钒、氧化钇、氧化锌、氧化铁和碳酸钙，以及涂料用助剂和涂料用填料中的任意一种至任意九种添加剂，所述纳米氧化硅、氧化钛、氧化钒、氧化钇、氧化锌、氧化铁和碳酸钙的粒径为100nm以下。

3、照权利要求2所述一种用于提高防锈漆防锈性能的防锈颜料——复合铁钛粉，其特征是所述添加剂为纳米氧化硅、氧化钛、氧化钒、氧化钇、氧化锌、氧化铁和碳酸钙中的任意一种至任意七种，用量为复合铁钛粉总重量的0.1-10.0％。

4、按照权利要求2所述一种用于提高防锈漆防锈性能的防锈颜料——复合铁钛粉，其特征是所述添加剂为涂料用助剂和涂料用填料中的任意一种或任意两种，用量为复合铁钛粉总重量的0.1-50％。