环保型亚磷酸钙防锈涂料的研制

环保型亚磷酸钙防锈涂料的研制

涂敏端,郭立军,万克锋,张秋菊 (四川联合大学化工系,成都610065)
陈嘉甫 (华翎磷酸盐公司,成都610000)

1  前 言
涂料保护是一种应用十分广泛的防腐蚀方法[1 ] 。传统涂料所用的防锈颜料多为含铬、铅、镉等颜料[2 ] ,例如红丹、铅粉,及锌、钡、铅的铬酸盐等。这些颜料调制成的涂料具有良好的防腐蚀性,是行之有效的防锈颜料。但是,这些颜料本身有毒,在生产和使用过程中会污染环境和危害健康,许多国家已严格限制其使用。因此开发无毒、低毒、防腐蚀性能优良的防锈颜料和涂料已成为当务之急。已开发出低毒的磷酸锌、磷酸铝、钼酸锌、硼酸钙等防锈颜料,但由这些颜料配制的涂料,其防腐蚀性尚不理想。亚磷酸钙是90 年代开发的一种高效、无毒防锈颜料,美国、日本均有专利报道亚磷酸钙在涂料中应用的研究[6~8 ] 。我们近两年来才开展了亚磷酸钙颜料的制备及性能的研究。本文将用亚磷酸钙防锈颜料配制环保型亚磷酸钙防锈涂料,并与传统的红丹、锌铬黄等防锈涂料进行对比。

2  实验部分
211  亚磷酸钙的制备
实验室条件下制备亚磷酸钙的流程如图1 所示。

在系统研究中和反应的温度、原料液浓度、原料配比、反应时间、搅拌条件等因素对亚磷酸钙的影响基础上,制得色白、纯净的亚磷酸钙。经化学分析、X射线衍射分析和热分析证明,所得的产品为一水亚磷酸氢钙,分子式为CaHPO3·H2O。

212  防锈涂料配制
将防锈颜料、填料及树脂混合后经砂磨机磨细(细度≤60 μm) ,过滤,加入溶剂、助剂,调至适宜粘度,制得防锈涂料。该涂料包括以下组分:醇酸树脂成膜物;亚磷酸钙主防锈颜料;磷酸盐辅助防锈颜料;钛白、滑石粉等颜填料;溶剂;助剂(改进涂料防腐性能的添加剂) 。

213  涂料的性能指标
按国标测试涂料各项性能,结果见表1 。由表1可见,所得的亚磷酸钙防锈涂料的附着力、柔韧性、耐盐水性、耐冲击性等主要指标都达到国标要求。

3  亚磷酸钙防锈涂料与传统防锈涂料的比较
为验证亚磷酸钙防锈涂料的防锈效果,与传统的红丹、锌铬黄等防锈涂料进行防锈性能的对比试验。
对比试验1 :
将亚磷酸钙、红丹、锌铬黄、三聚磷酸二氢铝、氧化锌、磷酸锌等颜料分别与醇酸树脂制成各种防锈涂料。将制备好的各种防锈涂料均匀涂刷在马口铁样板上,自然干燥1 d 后,再涂第二道涂料,自然干燥7 d后,用松香、石蜡封边。将制备好的试验样板在3 %NaCl 溶液中浸泡15 d 后取出,按GB 1763 —79 评定锈蚀情况,结果见表2 。
表2  各种防锈颜料在醇酸涂层中的防锈性能比较

 注:防锈性能5 > 4 > 3 > 2 。
由表2 可见,各种涂料样板在3 % NaCl 溶液中浸泡15 d 后,亚磷酸钙和红丹涂层只出现少量小泡,在5倍放大镜下看不到锈蚀,而锌铬黄、三聚磷酸二氢铝、氧化锌、磷酸锌等涂料则都有不同程度的锈蚀。比较这几种涂料的防锈性能,亚磷酸钙涂料的防锈性能与红丹防锈涂料相当,优于锌铬黄、三聚磷酸二氢铝、氧化锌和磷酸锌防锈涂料;锌铬黄防锈涂料的防锈性能优于三聚磷酸二氢铝、氧化锌和磷酸锌防锈涂料。

对比试验2 :
按GB 708 —65 要求制成10 cm ×5 cm 的钢片,用砂纸磨光,丙酮去油脂,无水酒精擦拭干净,晾干后,制成样板备用。将亚磷酸钙、红丹、锌铬黄、磷酸锌等防锈涂料分别涂在试验样板上,自然干燥24 h ,再涂第二道涂料,自然干燥7 d 后,用石蜡、松香封边,作为试验样板。将试验样板浸入3 % NaCl 溶液中,在室温下放置,观察样板的变化,记下涂层首先起泡的时间,结果见表3。
表3  几种防锈涂料的耐盐水性比较

 由表3 可见,在3 % NaCl 溶液中浸泡,亚磷酸钙涂料浸泡264 h 起泡,与红丹涂料相当;锌铬黄涂料240 h起泡, 铝、锌防锈涂料和磷酸锌防锈涂料分别168 h 和120 h 起泡。可见,亚磷酸钙防锈涂料的耐盐水性好。如上所述,亚磷酸钙配制的防锈涂料具有无毒、附着力强、柔韧性好、遮盖力强、耐盐水性好等优点,其防锈性能与传统的红丹防锈涂料相当,优于锌铬黄、磷酸锌等防锈涂料。

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