納米復(fù)合磷酸鋅鈣防銹顏料的制備、表征及性能.pdf

1、全世界每年因金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失隨著工業(yè)的發(fā)展日趨嚴(yán)重，使得開發(fā)優(yōu)異的金屬防腐蝕方法顯得尤為重要。目前防腐蝕方法很多，其中最有效、應(yīng)用最廣泛的是涂料保護(hù)方法，其中防銹顏料是影響保護(hù)效果的最重要因素。傳統(tǒng)的防銹顏料如紅丹、鉻酸鹽、鋅鉻黃等雖然具有良好的防銹性能，但由于造成環(huán)境污染和危害人類的身體健康而受到限制，已逐漸被生態(tài)防銹顏料所取代。
　　 磷酸鋅作為一種新型的無毒防銹顏料具有良好的性質(zhì)，可用于醇酸、環(huán)氧、酚醛、氯化橡膠、氨

2、基等各種樹脂基料，已廣泛應(yīng)用于涂料工業(yè)。但是由于普通磷酸鋅的遮蓋力低、溶解度低、水解性差；早期防銹力較差，特別是在水性涂料中，不能很好克服早期的‘閃繡’問題，導(dǎo)致不能全面取代傳統(tǒng)的有毒防銹顏料。因而人們對無毒無公害的防銹顏料的開發(fā)和研究成為發(fā)展趨勢。
　　 為了提高磷酸鋅系防銹顏料的活性，世界各國在磷酸鋅改性工作上做出了很大的努力并取得了進(jìn)展，改性的方法主要有4種：調(diào)整顆粒尺寸和改變晶體顆粒形狀；鹽基化；化學(xué)改性；磷酸鋅基組合顏

3、料。
　　 本文首先采用超聲波輔助技術(shù)以Ba(OH)2·8H2O和H3BO3為原料合成了-BaB2O4納米粉體，該方法的特點(diǎn)是在反應(yīng)體系中添加H2O2和表面活性劑PEG-400，并采用超聲合成的方法，同時(shí)避免了顆粒的硬團(tuán)聚和軟團(tuán)聚現(xiàn)象。首先配制一定溶度的Ba(OH)2·8H2O和H3BO3的溶液，然后在超聲并攪拌的條件下，將H3BO3溶液滴加到Ba(OH)2·8H20溶液中，按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)行反應(yīng)制備出BaB2O4納米粉體。IR分

4、析證明初始產(chǎn)物為BaB2O4-H2O2。TG-DTA-DTG分析證明BaB2O4-H2O2在553℃左右發(fā)生分解反應(yīng)，失去結(jié)晶雙氧水。經(jīng)XRD分析得-BaB2O4的空間群分別為R3c(161)和C2/c(15)。TEM形貌觀察，粒子均勻，分散性較好，平均粒徑小于70nm。本文還對H2O2的作用、滴加速度、非晶態(tài)轉(zhuǎn)化為晶態(tài)的溫度和超聲波與表面活性劑的影響作了初步探討，并找出了制備具有較好分散性的納米偏硼酸鋇粉體的最佳工藝。
　　

5、為了尋找更簡單的偏硼酸鋇的制備方法，本論文首次采用低溫固態(tài)的方法制備了偏硼酸鋇納米粉體。該方法易操作且產(chǎn)率高。稱取摩爾比為1∶2的氫氧化鋇與硼酸，在室溫條件下混勻，研磨至由固狀變?yōu)闈駹?，再由濕狀變?yōu)檎吵頎睿缓笤倮^續(xù)研磨1h;將上步所得產(chǎn)物在室溫或100℃下烘干，得不同晶態(tài)的低溫相偏硼酸鋇納米粉體。XRD分析表明，在室溫和100℃條件下干燥時(shí)得到的產(chǎn)品分別為BaB2O4·4H2O和BaB2O4。TEM形貌觀察，粒子均勻，分散性較好，平均

6、粒徑為70nm。本文還對研磨時(shí)間（1/6，1/3，1/2和2h），轉(zhuǎn)晶現(xiàn)象進(jìn)行了初步探討，并找出了制備具有較好分散性的納米偏硼酸鋇粉體的最佳工藝。
　　 然后，本文將采用超聲波輔助-化學(xué)共沉淀法合成的納米磷酸鋅鈣（CaZn2(PO4)2)和納米偏硼酸鋇（BaB2O4)粉體復(fù)合，制備出納米復(fù)合生態(tài)防銹顏料。通過XRD，TEM和TG-DTA等對樣品進(jìn)行了表征。本文采用超聲波輔助-化學(xué)共沉淀法制備出納米復(fù)合生態(tài)防銹顏料：CaZn2(P

7、O4)2-CaB2O4。通過XRD，TEM對樣品進(jìn)行了表征。本實(shí)驗(yàn)采用兩個(gè)途徑來提高顏料的活性：一是合成納米級(jí)顏料，其粒徑分布狹窄且分散性好；二是將兩種顏料復(fù)合，利用顏料間的協(xié)同作用提高其防銹性能。
　　 最后為檢驗(yàn)產(chǎn)品性能，委托河北晨陽集團(tuán)對兩種復(fù)合產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了檢驗(yàn)并做了制漆實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)在水性醇酸漆中進(jìn)行，同時(shí)與德國進(jìn)口ZPA顏料和國產(chǎn)磷酸鋅產(chǎn)品做對比。制漆實(shí)驗(yàn)證明，用該復(fù)合顏料制備的水性防銹漆的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國