納米CaZn-,2-(PO-,4-)-,2-生態(tài)防銹顏料的制備、表征及應(yīng)用.pdf

1、磷酸鋅作為一種性能優(yōu)良的無毒防銹顏料，由于其具有耐水性好、抗蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，又有阻化、閃光效果，因此，已被廣泛用于油性和水性涂料中并對鋼結(jié)構(gòu)提供保護(hù)作用，是目前用量最大、應(yīng)用最廣泛的生態(tài)型防銹顏料。長期以來，國內(nèi)外科學(xué)工作者以含鉛、鉻（Ⅵ）等有毒重金屬防銹顏料的社會(huì)公害問題為背景，對磷酸鋅無毒防銹顏料進(jìn)行了大量的科學(xué)研究。
　　 但是，目前所生產(chǎn)的磷酸鋅產(chǎn)品存在著顆粒粒徑大，粒度分布不均勻，形狀不規(guī)則，原料成本高等缺點(diǎn)。此外，一方

2、面，由于磷酸鋅防銹顏料的溶解度低和水解性差，導(dǎo)致顏料的防銹活性不高；另一方面，由于顏料顯效延時(shí)，即形成有效保護(hù)膜的速度太慢，不能用于臨時(shí)性保護(hù)涂料的各種保養(yǎng)底漆中和克服所謂的“閃銹”問題。所以，磷酸鋅防銹顏料的開發(fā)應(yīng)用受到了很大限制，無法全面取代傳統(tǒng)的有毒防銹顏料。
　　 為了達(dá)到全面取代傳統(tǒng)的含鉛、鉻等有毒重金屬防銹顏料的目的，必須對磷酸鋅進(jìn)行改性，從而提高磷酸鋅系防銹顏料的活性，其基本途徑有以下四種：第一是調(diào)整顆粒尺寸和形貌

3、；第二，鹽基化，即制備堿式水合正磷酸鋅；第三，化學(xué)改性，即增加陽離子或增加陰離子或同時(shí)增加陽離子和陰離子；第四，與其它防銹顏料進(jìn)行組合，形成組合防銹顏料。
　　 本文采用一種新的合成方法——超聲化學(xué)沉淀兩步反應(yīng)法合成了納米磷酸鋅鈣產(chǎn)品，以ZnO、Ca（OH），2為原料，首先在超聲波輻射作用下合成出了中間產(chǎn)物——Ca[Zn（OH）3]2·2H2O，再利用化學(xué)沉淀法與稀磷酸按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行反應(yīng)，從而制備出了CaZn2（PO4）2納米

4、粉體。實(shí)驗(yàn)中，考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、攪拌速度、沉淀劑滴加速度、超聲輻射作用以及超聲輻射時(shí)間等因素對反應(yīng)過程和最終產(chǎn)物所產(chǎn)生的影響，并找出了制備具有較好分散性的納米磷酸鋅鈣粉體的最佳工藝。借助于XRD、SEM、TEM、TG、IR等分析方法對中間體和最終產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征和分析。X-射線衍射物相分析和紅外光譜分析表明，產(chǎn)品為磷酸鋅鈣。SEM和TEM形貌觀察表明，經(jīng)超聲作用后所得產(chǎn)品為球形，最小顆粒粒徑在50nm左右。此外，我們還

5、對實(shí)驗(yàn)過程的反應(yīng)機(jī)理和超聲波的作用原理進(jìn)行了分析研究。在本實(shí)驗(yàn)中通過兩個(gè)途徑來提高防銹顏料的活性：一是通過超聲輻射作用來減小顆粒尺寸，從而合成出納米顏料顆粒，粒徑分布狹窄且分散性非常好：二是通過增加Ca2+進(jìn)行本體摻雜。該方法具有工藝簡單先進(jìn)，能耗小，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；而且生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品附加值高，對環(huán)境友好。
　　 最后，將合成出的納米磷酸鋅鈣應(yīng)用于醇酸樹脂水性漆中測其防銹性能，并通過SEM、XRD等技術(shù)對漆膜和金屬表面進(jìn)行表征

6、，分析探討顏料的防銹機(jī)理。配漆試驗(yàn)表明，采用本方法制備的納米磷酸鋅鈣防銹顏料比市售正磷酸鋅具有更好的防銹性能，其防銹效果同鋅鉻黃相似，從而避免了原來防銹體系中使用有毒顏料，實(shí)現(xiàn)了水性漆防銹顏料體系的無毒化，是一種非常具有開發(fā)前景的無毒防銹顏料品種。而防銹機(jī)理研究結(jié)果表明，在與涂層相鄰的金屬表面生成了一層復(fù)雜致密的保護(hù)膜覆蓋在金屬表面。此外，Ca2+、Zn2+離子可以和樹脂形成難溶性的絡(luò)合物，作為陰極抑制劑來抑制陰極電化學(xué)反應(yīng)，起到保護(hù)基