纳米复合铁钛防锈颜料研制及产业化发展

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1、纳米复合铁钛防锈颜料研制及产业化发展金广泉，曹跃云（海军工程大学科研部，武汉430033）摘要：介绍了纳米T102复合铁钛防锈颜料的制备原理、工艺、技术指标；描述了铁钛防诱涂料的配方、性能检验和产业化进展情况。关键词：纳米T102；磁化铁；复合铁钛粉；防锈颜料；防锈涂料1概述涂料是最经济、最方便的防腐材料。防锈漆在金属防护体系屮具有极其重要的地位。红丹防锈漆由于防锈性能优秀，使其在防锈漆料界称王近百年。但由于红丹污染环境，危害人类，近年来，许多发达国家一直在不问断地开发无毒防锈颜料，像美、法、英、日、德等国，都各自开发出了许多无毒防锈颜料，它包括磷酸盐系、硼酸盐系、钼酸盐系、金属粉末、金属氧

2、化物等，其中磷酸盐系列防锈颜料是最具代表性的品种。但是他们的开发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。改性的多聚磷酸金属盐的防锈性能略超过红川•，但其生产成本很高，在防锈性能方而并未从技术上取得根本性的突破。国内油漆厂家使用的防锈颜料分为有毒、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，但对环境造成污染。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，虽然有的防锈性能和红丹防锈底漆相当，但是价格较贵,这就使得防锈性能下降或表而防护费用增加，因此，现有涂料的防锈性能远不能满足国民经济建设对防腐的需要。新一代的环保防锈颜料一一复合铁

3、钛粉得到了推广应用，而且市场前景看好。2复合铁钛粉2.1复合铁钛粉的制备原理在制备传统防锈漆的实践屮发现，同时使用多种防锈颜料制备防锈漆，其防锈性能往往比使用单一品种的防锈颜料要好，显示出多品种的协同效应。在制备防锈涂料的过程中,防锈颜料的“复合”和颜料粒径的“搭配”对涂膜性能的影响是非常重要的。如果选用2种或2种以上的防锈颜料，其中一种可以选用粒径较大且较廉价的颜料作为主料，另一种或儿种可以选用粒径相对较小的材料作为分散相辅料，这样既可以达到材料“复合”，又能达到粒径“搭配”的目的。在金属防锈体系中，主要是用涂料來阻止氧、水和氯离子对金属的氧化腐蚀，阻断电流流动对金属的电化学腐蚀。如果用纳

4、米材料作为分散相，以合理的配比分散到涂料中，这种涂料的性能一定会超过常规涂料的性能。显然，运用纳米技术，通过复合改性研制无毒的、性能价格比高的防诱颜料是可行的。2.2复合铁钛粉的制备经过分析与试验，选用来源广、价廉II有一定防锈性能的磁化铁作为主颜料。纯磁铁矿精矿粉（Fe304,俗称“磁化铁”）具有很大的利用价值和应用潜力，在我国资源丰富，可以满足巨大的市场需求;价格低廉，可以抵消因引入纳米材料而提高原料成本的因素，增强市场竞争力；化学性能比较稳定，不污染环境，且它本身对钢铁就具有亲和性，使涂层对钢铁具有良好的附着力。Fc3O4也可视为铁酸铁，如果直接在钢铁表而氧化就会生成一层钝化膜，可肌止

5、电化学腐蚀的发生。它可像红丹一样，根据需要制造不同类型的防锈漆，工艺简单；制造的防锈漆施工工艺和配套性与传统防锈漆一样；贮存、保管、运输的要求与同类产品相同。因此，完全适合作为制备复合铁钛粉的载体。在主颜料选定后，选择纳米Ti02作为复合改性的纳米材料。在此选用国内某公司生产的纳米TiO2,平均粒径在40-60nm由南京大学现代分析中心测定。文献对纳米颗粒的团聚与分散作了详细的阐述，还对纳米颗粒表面改性方法进行了介绍。对纳米TiO2表而改性的方法很多，其中之一是利用有机物分子中的官能团在粉体表画的吸附来对颗粒表面进行分子修饰，使颗粒表酣产生新的功能层，有机物分子具有一定刚度的碳链，利用有机基

6、M的空间阻碍作用，阻止颗粒相互接近，以达到阻11:凝聚的FI的。据此，采用偶联剂对纳米Ti02进行分子修饰处理，再将处理后的纳米TiO2与磁铁粉进行混合，然后，用振动磨进行复合加工处理。不同的分子修饰方法、分散比例和加工时间，其效果差别较大。经过透射电子显微镜观察的纳米TiO2在磁化铁粉中的分散状态见图2。clc2ffll偶肤刑处纳米TiO:对分敵性的影响图1图1屮，al、a2磁铁粉屮加未处理的纳米Ti02,有团聚现象。bl、b2磁铁粉巾加入经适量偶联剂处理过的纳米Ti02,分散均匀。Cl、c2磁铁粉巾加入过量的偶联剂处理过的纳米Ti02,出现团聚。从图2可以看出，经适量偶联剂修饰的纳米Ti

7、02在磁化铁粉巾分散均匀，无团聚现象；不经偶联剂处理或过量处理的纳米Ti02均有团聚现象，证明用适量偶联剂处理Ti02对其稳定分散是有效的。川铁钛粉配制醇酸、环氧和丙烯酸防锈漆，用扫描电镜观察涂膜表面（见图2），铁钛粉在涂料屮分散均匀状态和相对照的红丹防锈漆相当/检测结果均巾武汉大学测试屮心提供。坏氧铁tt坏氧红wW酸铁认醪酸红ft内烯酸铁钛内鏢齩扛丹1»2铁钛粉KWW故、环氯、内烯酸防锈漳电後扫描经过反复实