CS245071B1

CS245071B1 - Anti-corrosion pigment

Info

Publication number: CS245071B1
Application number: CS845787A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Trojan; Pavol Mazan
Original assignee: Miroslav Trojan; Pavol Mazan
Priority date: 1984-07-27
Filing date: 1984-07-27
Publication date: 1986-08-14
Also published as: CS578784A1

Abstract

Použití cyklo-tetrafosforečnanu dizinečnatého Jako antikorozního pigmentu v průmyslu nátěrových hmot.Use of dizinc cyclotetraphosphate as an anti-corrosion pigment in the paint industry.

Description

Vynález se týká použití cyklo-tetrafosforečnanu dizinečnatého jako antikorozního pigmentu.The invention relates to the use of dizinc cyclotetraphosphate as an anti-corrosion pigment.

FosforeČnanové antikorozní pigmenty patří k tzv. komplexotvorným pigmentům. Fosforečná složka váže ionty železa uvolněné korozí železného materiálu. Antikorozní účinky vykazují v menší míře i zinečnaté ionty, které ovlivňují činnost tzv. katodických a anodických míst na povrchu železného materiálu. V současné době nabývá na významu použití jednoduchých fosforečnanů některých kovů jako antikorozních pigmentů. Mají nahradit široce používané olovnaté pigmenty, jež se sice vyznačují výbornými antikorozními vlastnostmi, ale jejich použití přináší nepříznivé hygienické důsledky. Zatím nejvíce používaným fosforečnanovým antikorozním pigmentem je jednoduchý fosforečnan zinečnatý, nejčastěji ve formě dlhydrátu —Zn3(PO4)2.2H2O. Jeho použití však má řadu nevýhod. Antikorozní schopnosti tohoto fosforečnanu nedosahují účinků olovnatých pigmentů. Obsahuje také zinečnatou a fosforečnou složku v nepříznivém molárním poměru tři ku dvěma, takže obsah méně účinné a přitom surovinově náročné zinečnaté složky je neúměrně vysoký. Vedení srážecích pochodů při přípravě této sloučeniny, vzhledem k nutnosti jejího získávání ve formě dihydrátu, je poměrně náročnou operací. Příprava navíc vyžaduje použití čistých výchozích surovin. Sloučenina je také částečně rozpustná ve vodných prostředích, což může při použití tohoto pigmentu v širokém měřítku rovněž přinášet nepříznivé hygienické, eventuálně ekologické důsledky. Nutnost použití fosforečnanu zinečnatého v hydratované formě omezuje také teplotní oblast jeho aplikace. Je proto prakticky nepoužitelný do nátěrových hmot vystavených působení zvýšených teplot (nad 140 stupňů Celsia). Ze stejného důvodu může docházet ke komplikacím už při závěrečné úpravě pigmentu (například mletím) i při dispergaci pigmentu do nátěrové hmoty. Koncentraci jednoduchého fosforečnanu jako antikorozního pigmentu je třeba volit, k dosažení účinného antikorozního působení, 10 až 20 hmot. %.Phosphate anti-corrosion pigments belong to the so-called complexing pigments. The phosphorus component binds iron ions released by corrosion of iron material. Zinc ions also exhibit anti-corrosion effects to a lesser extent, which affect the activity of the so-called cathodic and anodic sites on the surface of iron material. Currently, the use of simple phosphates of some metals as anti-corrosion pigments is gaining importance. They are intended to replace the widely used lead pigments, which are characterized by excellent anti-corrosion properties, but their use brings adverse hygienic consequences. So far, the most widely used phosphate anti-corrosion pigment is simple zinc phosphate, most often in the form of dihydrate —Zn3(PO4)2.2H2O. However, its use has a number of disadvantages. The anti-corrosion capabilities of this phosphate do not reach the effects of lead pigments. It also contains zinc and phosphorus components in an unfavorable molar ratio of three to two, so that the content of the less effective and yet raw material-intensive zinc component is disproportionately high. Conducting precipitation processes in the preparation of this compound, due to the necessity of obtaining it in the form of a dihydrate, is a relatively demanding operation. In addition, the preparation requires the use of pure starting materials. The compound is also partially soluble in aqueous environments, which can also bring unfavorable hygienic and possibly ecological consequences when using this pigment on a large scale. The necessity of using zinc phosphate in hydrated form also limits the temperature range of its application. It is therefore practically unusable in coatings exposed to elevated temperatures (above 140 degrees Celsius). For the same reason, complications can arise during the final treatment of the pigment (for example, by grinding) and when dispersing the pigment into the coating. The concentration of simple phosphate as an anti-corrosion pigment should be selected to be 10 to 20 wt. % to achieve effective anti-corrosion action.

Uvedené nedostatky odstraňuje tento vynález, spočívající v použití cyklo-tetrafosforečnanu dizinečnatého jako antikorozního pigmentu. Při použití do nátěrových hmot má tato látka příznivé základní pigmentové vlastnosti — měrnou hmotnost (3,36 g/cm³), měrný povrch (0,11 m²/g) a spotřebu oleje (19,5 g lněného oleje na 100 g cyklo-tetrafosforeěnanu). Jde o prakticky bílou látku, s více než 80% odrazivostí v celé oblasti viditelné části spektra, která je snadno dispergovatelná do nátěrových hmot. Lze ji připravit v práškovité formě nebo ji lze do této podoby snadno přivést krátkodobým pomletím. Cyklo-tetrafosforečnan dizineěnatý — c-Zn2P40i2 — obsahuje zinečnatou a fosforečnou složku v molárním poměru jedna ku dvěma, tj. poměr podstatně příznivější ve prospěch účinnější fosforečné složky. Jeho příprava není tak technologicky náročná na přesné dodržování podmínek reakcí a na kvalitu výchozích surovin. Lze například využít i odpadního hydroxidu zinečnatého, či odpadních kalů z hydrometalurgie po cementacích zinkovým prachem a také méně kvalitní a zředěnou kyselinu fosforečnou. Cyklo-tetrafosforečnan dizineěnatý je téměř nerozpustný ve vodných prostředcích, takže při jeho použití nevzniká nebezpečí vy_:mývání fosforečné a zinečnaté složky z nátěrů. Je také tepelně velmi stabilní látkou (až do teploty 800 °C), což umožňuje jeho výhodnou aplikaci i do antikorozních nátěrů. Vykazuje oproti Zn3(PO4)2.2H2O příznivější hodnoty pLI výluhů nátěru. U železných podložek, opatřených nátěrem s cyklo-tetrafosforečnanem dizinečnatým byly zaznamenány nižší úbytky hmotnosti při zkouškách v kondenzační komoře a v komoře s párami kyseliny chlorovodíkové, než u podložek s nátěry obsahujícími jednoduchý fosforečnan. Lepší výsledky přinesly také zkoušky nátěrů s cyklotetrafosforečnanem v povětrnostních podmínkách. Antikorozního působení je dosaženo, jestliže nátěrová hmota obsahuje alespoň 3 hmot. % cyklo-tetrafosforečnanu dizinečnatého; vhodná koncentrace je pak 5 až 12 hmot. % této látky v nátěrové hmotě.The above-mentioned shortcomings are eliminated by the present invention, which consists in the use of dizinc cyclotetraphosphate as an anticorrosive pigment. When used in paints, this substance has favorable basic pigment properties — specific gravity (3.36 g/cm ³ ), specific surface area (0.11 m ² /g) and oil consumption (19.5 g of linseed oil per 100 g of cyclotetraphosphate). It is a practically white substance, with more than 80% reflectivity in the entire visible part of the spectrum, which is easily dispersible in paints. It can be prepared in powder form or it can be easily brought into this form by short-term grinding. Dizinc cyclotetraphosphate — c-Zn2P40i2 — contains zinc and phosphorus components in a molar ratio of one to two, i.e. a ratio significantly more favorable in favor of the more effective phosphorus component. Its preparation is not so technologically demanding in terms of exact adherence to reaction conditions and the quality of the starting raw materials. For example, waste zinc hydroxide or waste sludge from hydrometallurgy after cementation with zinc dust can be used, as well as lower quality and diluted phosphoric acid. Cyclozinc tetraphosphate is almost insoluble in aqueous media, so there is no risk _of washing out the phosphorus and zinc components from coatings when used. It is also a very thermally stable substance (up to a temperature of 800 °C), which allows its advantageous application in anti-corrosion coatings. Compared to Zn3(PO4)2.2H2O, it exhibits more favorable pLI values of coating leachates. Iron substrates coated with cyclozinc tetraphosphate showed lower weight losses in tests in a condensation chamber and in a chamber with hydrochloric acid vapors than substrates coated with simple phosphate. Better results were also obtained in tests of coatings with cyclotetraphosphate in weather conditions. Anti-corrosion effect is achieved if the coating contains at least 3 wt. % of dizinc cyclotetraphosphate; a suitable concentration is then 5 to 12 wt. % of this substance in the coating.

V dalším jsou pak uvedeny příklady srovnávacích zkoušek olejových nátěrových hmot obsahujících jako antikorozní pigment jednak cyklo-tetrafosforečnan dizinečnatý a jednak komerční antikorozní pigment dihydrát fosforečnanu zinečnatého a některé další srovnávací zkoušky s těmito pigmenty. Olejová nátěrová hmota byla ke zkouškám zvolena proto, že její pojivo má z antikorozního hlediska v nátěrech jen nepatrné ochranné účinky vůči kovovému podkladu a tak jsou výsledky posuzování antikorozních schopností pigmentu zkresleny co nejméně.The following are examples of comparative tests of oil-based coatings containing as anticorrosive pigments dizinc cyclotetraphosphate and commercial anticorrosive pigments dihydrate of zinc phosphate, and some other comparative tests with these pigments. The oil-based coating was chosen for the tests because its binder has only slight protective effects against the metal substrate from an anticorrosive point of view, and thus the results of the assessment of the anticorrosive properties of the pigment are distorted as little as possible.

Příklad 1Example 1

Byly srovnávány některé vlastnosti cyklo-tetrafosforečnanu dizinečnatého a komerčního antikorozního pigmentu dihydrátu fosforečnanu zinečnatého a vlastnosti olejových nátěrů z nich připravených. Nátěrová hmota obsahovala (hmot. %): 29 % lněného oleje, 43 % pigmentu železité červeně, 10 % pigmentu zinkové běloby, 7 % mastku, 1 % sikativ a 10 % zkoušených pigmentů (v případě jednoduchého fosforečnanu bylo jeho množství v nátěrové hmotě zvýšeno tak, aby 10 hmot. % odpovídal fosforečnan bezvodý).Some properties of dizinc cyclotetraphosphate and the commercial anticorrosive pigment zinc phosphate dihydrate and the properties of oil paints prepared from them were compared. The paint composition contained (wt. %): 29% linseed oil, 43% iron red pigment, 10% zinc white pigment, 7% talc, 1% siccatives and 10% of the tested pigments (in the case of simple phosphate, its amount in the paint composition was increased so that 10% wt. corresponded to anhydrous phosphate).

komerční Zn3(PO4)2 . 2 1Í2O commercial Zn3(PO4)2 . 2 1Í2O c-Zn2P40i2 c-Zn2P40i2 Spotřeba lněného oleje (g ole- Consumption of linseed oil (g ole- je/100 g pigmentu) is/100 g pigment) 21,0 21.0 19,5 19.5 pH výluhu pigmentu pH of pigment leachate 6,57 6.57 5,40 5.40 — 8 dní po vložení ocel. plechu — 8 days after inserting the steel sheet 6,72 6.72 6,19 6.19 — 8 dní po vyjmutí ocel. plechu — 8 days after removing the steel sheet 6,21 6.21 5,20 5.20 pH výluhu nátěrů pH of paint leachate — po 1 dni — after 1 day 5,53 5.53 5,57 5.57 — po 8 dnech — after 8 days 5,57 5.57 5,69 5.69 inhibiční vlastnosti výluhů pig- inhibitory properties of pig- extracts mentu — korozní úbytky oceli ment — corrosion losses of steel po 8 dnech ve výluhu (mg/g) after 8 days in the extract (mg/g) 2,567 2,567 1,072 1,072 Příklad 2 Example 2 začni komoře po dobu 28 dnů (ČSN číslo start the chamber for 28 days (ČSN number 03 8131) a v 03 8131) and in prostředí par kyseliny chloro- chloro-acid vapor environment Byly provedeny korozní zkoušky nátěrů, Corrosion tests of the coatings were carried out, vodíkové po hydrogen po dobu 8 dní (ČSN 67 3094). a period of 8 days (ČSN 67 3094). připravených podle příkladu 1, v konden- prepared according to example 1, in condensa- komerční Zns( PO4 )2.2 H2O commercial ZnS( PO4 )2.2 H2O C-Z112P4O12 C-Z112P4O12

Korozní úbytky oceli v kondenzační komoře po 28 dnech (mg/g) 2,109 1,125Corrosion losses of steel in the condensation chamber after 28 days (mg/g) 2.109 1.125

Korozní úbytky oceli v komoře s párami kys. chlorovodíkové po 8 dnech (mg/g) 4,411Corrosion losses of steel in a chamber with hydrochloric acid vapor after 8 days (mg/g) 4.411

2,8852,885

Příklad 3Example 3

Připravená nátěrová hmota, obsahující (hmot. %): 27 % lněného oleje, 46 % titanové běloby rutilového typu, 6 %mastku, 1 % sikativ a 20 % cyklo-tetrafosforečnanu dizinečnatého, nanesená na ocelovém plechu tloušťky 0,6 mm válcovaném za studená, byla hodnocena podle ČSN 67 3004. Zkouška A podle této normy (v kondenzační komoře) byla hodnocena 1 bodem, zkouška B (v roztoku chloridu sodného a peroxidu vodíku) 2 body a zkouška C (hmotnostní úbytky oceli ve vodné suspenzi nátěrového filmu) 3 body. Antikorozní — inhibiční vlastnosti nátěrové hmoty obsahující cyklo-tetrafosforečnan dizinečnatý jsou podle normy hodnoceny jako výborné a lze ji zařadit do klasifikační třídy 1 (ČSN 67 3004 Fe 1).The prepared coating composition, containing (wt. %): 27% linseed oil, 46% rutile titanium white, 6% talc, 1% siccatives and 20% dizinc cyclotetraphosphate, applied to a cold-rolled steel sheet with a thickness of 0.6 mm, was evaluated according to ČSN 67 3004. Test A according to this standard (in a condensation chamber) was evaluated with 1 point, test B (in a solution of sodium chloride and hydrogen peroxide) with 2 points and test C (weight loss of steel in an aqueous suspension of the coating film) with 3 points. The anti-corrosion - inhibitory properties of the coating composition containing dizinc cyclotetraphosphate are evaluated as excellent according to the standard and can be classified into classification class 1 (ČSN 67 3004 Fe 1).

Claims

Use of disodium cyclotrophosphate as an anticorrosive pigment.