[發明專利]納米氧化物包覆云母氧化鐵防銹顏料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310263649.8
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103305046A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 丁宇;丁士文
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: C09D5/08
• 分類號: C09D5/08;C09D1/00;C09C1/24;C09C3/06
• 代理公司: 石家莊匯科專利商標事務所 13115
• 代理人: 王琪

技術領域

本發明涉及金屬防銹技術領域，尤其是一種防銹顏料。

背景技術

全世界每年因金屬腐蝕所造成的經濟損失達到7000億美元，約為地震、火災、臺風等自然災害損失總和的6倍。因此，大力開發優異的金屬腐蝕防護方法顯得至關重要，其中防止金屬腐蝕最有效、最常用的方法之一是在金屬表面涂敷防腐蝕涂層。而在防腐涂層中，起關鍵作用的是防銹顏料，尤其對于新興的水性防腐涂料尤為如此。

此前我國防銹顏料的開發整體水平落后于西方發達國家，仍然以紅丹、鉻酸鹽、鐵系顏料、磷酸鋅等傳統防銹顏料為主。紅丹因其污染嚴重，對人體的傷害很大，目前已被許多國家相繼淘汰和禁止使用；磷酸鋅防銹顏料雖然無毒，但由于改性技術原因，性能并不理想，加上價格太貴，難以推廣；而三聚磷酸鋁也因價格原因未能大量應用。國外公司如美國的Halox、Sherwin－williams、Mineralpigments、德國的Hrubach、法國的SNCZ、英國的BritishPetroleum、日本的帝國化工公司均推出了一系列無毒防銹顏料，有的性能不錯，甚至已可與鉻酸鹽相比，但均因價格太高，國內尚未引進。我國防銹涂料業亟待一種無毒無害、性能優異而又價格低廉的防銹顏料來提升防銹涂料產品的整體水平，增強行業的國際競爭力。

從理論上分析和在制備防銹涂料的過程中發現，防銹顏料的“復合”和顏料粒徑的“搭配”對涂膜性能的影響是非常重要的。如果選用2種或2種以上的材料，其中一種可以選用粒徑較大且較廉價的顏料作為主料，另一種或幾種可以選用粒徑相對較小的材料作為分散相輔料，這樣既可以達到材料“復合”，又能達到粒徑“搭配”的目的。在金屬防銹體系中，主要是用涂料來阻止氧、水和氯離子對金屬的氧化腐蝕，阻斷電流流動對金屬的電化學腐蝕。如果用納米材料作為分散相，以合理的配比分散到涂料中，這種涂料的性能一定會超過常規涂料的性能。顯然，運用納米技術，通過復合改性研制無毒的、性能價格比高的防銹顏料是可行的。

在涂料中加入適量的納米材料，除了提高涂料自身性能，更能使其獲得更高的性能。如涂料不易老化，提高附著力、遮蓋力、粘度，更加耐鹽堿、耐高溫、耐污染等，這樣使傳統涂料的性能有了顯著提高。比如將納米材料用在底漆中，可以增加底漆與基材的附著力，提高機械強度，且納米級的顏料與底漆的強作用力及填充效果，有助于改進底漆一涂層的界面結合；納米材料在面漆中可起到表面填充和光潔作用，提高面漆的光澤，減少阻力等。

本申請人曾經以磷酸鈣為基礎材料，制備了納米氧化物包覆的復合顏料，性能雖然不錯，但是在某些特殊防銹涂料中，還是不能代替有毒的鋅鉻黃。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種性能優良、成本低廉、較國內、國際同類產品均具有明顯競爭優勢的金屬防銹涂料；本發明同時提供此金屬防銹涂料的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

納米氧化物包覆云母氧化鐵防銹顏料，該防銹顏料為納米級氧化物包覆在微米級云母氧化鐵上形成的復合防銹顏料；納米級氧化物與微米級云母氧化鐵的重量比為(1-10):100。

作為本發明的一種優選技術方案，所述氧化物為二氧化鈦或氧化鋅，其粒徑為10-30nm；所述云母氧化鐵的粒徑為3-8μm。

上述納米氧化物包覆云母氧化鐵防銹顏料的制備方法：將硫酸氧鈦和／或硫酸鋅溶液緩慢加入到云母氧化鐵溶液中，攪拌反應；邊攪拌邊將氫氧化鈣和／或氧化鈣加入上述反應體系中，生成納米二氧化鈦和／或納米氧化鋅即包覆在云母氧化鐵表面；過濾反應溶液，濾餅經烘干即得。

作為上述制備方法的一種優選技術方案，云母氧化鐵溶液中云母氧化鐵與水的重量比為1:（1.5-2.5）；硫酸氧鈦和／或硫酸鋅溶液的摩爾濃度為0.5-0.9mol／L；云母氧化鐵與硫酸氧鈦和／或硫酸鋅的重量比為1:（0.04-0.08）；云母氧化鐵與氫氧化鈣和／或氧化鈣的重量比為1:（0.01-0.02）；所得濾餅在90-110℃下烘干。

作為上述制備方法的一種優選技術方案，其步驟在于：

A、稱取100g的400目云母氧化鐵紅，加入200水，攪拌均勻；

B、將硫酸氧鈦4.9g溶解于50ml的水中；

C、在攪拌下將硫酸氧鈦溶液慢慢滴入盛有云母氧化鐵的反應器中；

D、持續攪拌1小時后加入1.4g的氧化鈣；

E、繼續攪拌30分鐘后過濾，在100℃烘干得到包覆納米二氧化鈦的紅色云母氧化鐵防銹顏料。

作為上述制備方法的一種優選技術方案，其步驟在于：