片状金属颜料及其在防腐涂层中的应用研究进展
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新型涂层材料的研究进展及应用随着人们环保意识的增强和减少资源消耗的意识日益提高,新型涂层材料的研究和应用已经成为近年来工业和科技界的热点问题。
本文将分别从新型材料研究的背景、新型涂层材料的分类、新型涂层材料应用进行探讨。
一、新型材料研究的背景传统的涂层材料主要包括有机涂料、无机涂料、电泳涂料等,但也存在一些不可避免的环境污染和威胁人体健康的隐患,例如:氧化亚铅、三氧化二锑、三氧化砷等有毒物质,因此需要研究一些环保、安全、高效的新型涂层材料。
新型涂层材料的研究有着广泛的应用前景,可以用于建筑、汽车、飞机、船舶、电子、医疗等多个领域,因此对于科技和经济的发展都具有重要的作用。
二、新型涂层材料的分类新型涂层材料的分类较为广泛,按照材料性质和应用环境等因素分类,可以分为以下几种类型:1. 环保涂层材料环保新型材料指不包含有害物质、不对环境产生污染、不对人体健康有害的涂层材料。
这类涂层的主要组成部分是预聚体、酸酐、水性树脂等,其应用范围非常广泛,包括建筑、汽车、电子、医药等多个领域。
2. 超疏水涂层材料超疏水材料指材料表面接触角大于150度,能够实现物体表面的自清洁,大大减少了清洗的工作量和时间。
超疏水材料的由来得益于仿生学研究,可以通过表面纳米结构处理、表面化学修饰、表面纳米表面转移等方式制造得到。
3. 防腐蚀涂层材料防腐蚀涂层材料主要应用于船舶、钢铁、石化等领域。
传统的防腐蚀涂料采用的防腐剂大多为毒性较强的重金属,因此对环境和人体都存在严重的危害,新型环保防腐涂层材料的出现对产业的发展起到了积极的推动作用。
4. 自修复涂层材料自修复涂层材料是指能够在被切割、划伤或磨损后自行修复的材料,从而延长了工业用品的使用寿命。
这类涂层材料广泛应用于汽车、飞机、电子、医疗等领域。
三、新型涂层材料的应用新型涂层材料的应用范围广泛,不同的材料适用于不同的工业领域,其中的应用前景十分广阔,以下是一些新型涂层材料的应用情况:1. 纳米涂层材料纳米涂层材料的出现,开创了一种全新的涂层应用模式。
金属表面涂层材料的研发及应用近年来,金属表面涂层材料的研发及应用受到越来越多的关注。
随着科技的发展和进步,人类对材料的需求也变得越来越高。
金属表面涂层材料作为一种重要的材料,具有很多优点。
一、金属表面涂层材料的种类及特点金属表面涂层材料主要分为七类:化学镀层、电镀层、热浸镀层、热喷涂、冷喷涂、化学气相沉积及物理气相沉积。
这些涂层材料在不同的应用领域有着广泛的用途。
化学镀层是利用电化学方法,在表面形成具有一定厚度的金属层,常用的金属有铜、镍、铬等。
它的主要特点是成本低、易于操作、镀层能够紧密地附着于基体表面、能够在复杂的形状和制造工艺上得到应用。
电镀层是将金属离子在基体表面沉积,形成具有一定厚度的金属层。
电镀层包括镀铬、镀铜、镀镍等。
它的主要特点是制备工艺简单、具有良好的机械性能、密着性好、外观美观。
热喷涂是一种利用热能使金属粉末的凝结与基体表面结合而形成涂层的方法。
热喷涂具有优异的耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能,可以用于航空航天、汽车零部件、机械制造等领域。
冷喷涂是将金属粉末通过高速气流喷射于基体表面,再与基体表面结合而形成的涂层。
冷喷涂具有良好的附着力、较高的密着性、低热影响区域、涂层光亮度好等特点。
化学气相沉积是指将化学反应气体通过加热的方法,使其在表面形成具有一定厚度的复杂陶瓷涂层。
化学气相沉积具有极高的硬度、高的热稳定性、优异的耐磨损及抗蚀性能,多用于制备高温工作零件。
物理气相沉积是指利用物理手段在表面形成具有一定厚度的陶瓷涂层或金属涂层。
物理气相沉积涂层具有较高的附着力、较高的硬度、较高的耐磨性,同时还具有抗高温、耐腐蚀、抗氧化等优良特性。
二、金属表面涂层材料的应用针对各种不同的应用领域,金属表面涂层材料的种类也各不相同。
下面我们来重点介绍一下几个常见的应用领域。
1、汽车领域:在汽车零部件上应用金属表面涂层材料,可以提高零部件的耐腐蚀性、耐磨性和抗高温性能。
2、航空航天领域:在航空航天领域,热喷涂、化学气相沉积等金属表面涂层材料能够提高船体的降阻性、减小摩擦系数,延长结构寿命。
新型防腐蚀材料的制备和性能研究近年来,新型防腐蚀材料的研究受到越来越多的关注。
这是因为传统的防腐蚀材料,在面对海洋、酸雨、工业几十年来的腐蚀作用时,存在很大的缺陷。
而新型防腐蚀材料可以取代传统材料,解决受腐蚀影响的工业设备的耐久性问题,提高物质的使用寿命。
本文将介绍新型防腐蚀材料的制备和性能研究。
一、制备方法1.1 热喷涂法热喷涂法是一种采用高温和高压的方法,将金属粉末喷射到物体表面的一种方法。
这种方法最初被用于生产飞机发动机的涡轮叶片,用于防止叶片的腐蚀。
现在,热喷涂法被广泛应用到冶金、矿业、石油、造船等行业,被用来制备高性能的表面涂层。
1.2 电化学法电化学法是一种通过电极反应完成镀层或沉积化学物质的方法。
这种方法比较经济,耗时少,对材料的损坏较小。
目前,在金属防腐蚀中,主要采用镀铬、镀镍、镀铜等方法进行防腐蚀。
这些方法相对其他防腐蚀方法更能有效地防腐蚀。
二、性能研究2.1 耐蚀性新型防腐蚀材料的耐蚀性是衡量其优劣的重要指标。
表面的腐蚀抵抗能力通常可以通过其钝化膜的形成来进行评估。
对于部分金属来说,钝化膜可以起到防腐蚀的作用,这种锈膜可以大大地减少金属与空气、水分、酸碱溶液等的接触,减缓其腐蚀速率。
因此,在材料的设计和制造过程中,钝化膜的形成是非常重要的。
2.2 热稳定性和机械性能在各种极端环境下,新型防腐蚀材料需要保持其稳定性和机械性能。
因此,高温、高压、高湿度、辐射等应该是必须被考虑的条件;而在应用过程中,各种力学方式也要得到重视,如撕裂、弯曲、拉伸等。
这种稳定性和机械性能对于其在实际应用中的耐用程度起着关键的作用。
2.3 其它性能指标除了上述两种性能指标,还有一些其他的性能指标也需要被考虑到。
这些指标包括:耐磨性、电导率、磁性、异物侵入、温度响应速度等。
根据实际需求,需要进行有针对性的测试和评估。
三、总结在新型防腐蚀材料的制备和性能研究方面,需要研究和应用多种方法和技术。
这些方法和技术需要根据各种不同的因素来进行选择,如材料的种类、使用环境、生产成本等。
摘要本论文以马口铁印刷的涂料涂布作为研究对象,详细地介绍并分析了影响涂料涂布成膜的各因素及涂布质量的问题。
影响印铁涂料涂布成膜的因素主要有成膜物质、颜料、辅助剂和溶剂。
抓住影响涂料涂布成膜的主导因素,在杭州中粮美特容器有限公司实习期间完成印铁涂料黏度的变化控制实验和铁皮小片膜重的测试实验。
印铁涂料黏度的变化控制实验,得出了涂料黏度值随时间的变化的曲线图;小片膜重的测试实验检测了膜重的分布是否符合正态分布。
关键词:马口铁; 成膜物质; 颜料; 溶剂; 黏度; 膜重ABSTRACTThis thesis draws the opaquing of coatings to be the research object for the coating of the tinplate printing, introducing and analyzing the influence of brushing to draw each factor. The coating becomes the film and draws the problem of the opaquing quantity in a specific way. The factor ,that influence coating opaquing for tinplate become the film, mainly have results to show the material of becoming film, pigment, the assistance agents and solvent. holding tight to affect the predominant factor of the coating make the brushing to become the film, and during the time of practice in Hang Zhou Zhong Liang meter pack & container ltd, completes experiment of the sticky of coating and the testing heavy of the sheet iron crumb films. Finishing to print the variety control experiment of the coating of iron sticks, gets a value of coating with time of the curve diagram; The heavy test experiment of the crumb film examines the film to distribute whether matches distribute of M~N(u,δ2)。
新型防腐涂层材料的制备与性能研究随着社会发展和工业化进程的推进,防腐涂层在许多领域中发挥着重要作用,如船舶、建筑、汽车、油田等。
然而,传统的防腐涂层往往存在着一些问题,如易脱落、耐候性差、环境污染等。
因此,研究和开发新型防腐涂层材料成为了一个重要课题。
在新型防腐涂层材料的制备方面,研究人员进行了广泛的探索和实验。
其中,合成有机高分子防腐涂层材料成为了研究的热点之一。
这些材料具有优异的耐蚀性、耐化学腐蚀性和附着力,能够有效地延长被保护物体的使用寿命。
研究人员通过聚合、交联等化学方法,制备出具有不同特性的高分子材料,并通过改变其结构、粒径和形貌来调控其性能。
例如,通过将纳米颗粒掺杂入高分子基体中,可以增强涂层的抗菌性能和耐高温性能,提高其在恶劣环境中的稳定性。
除了有机高分子材料外,无机材料也被广泛应用于新型防腐涂层的研究中。
金属氧化物如二氧化钛、氧化铝等具有较高的抗腐蚀性能和光催化性能,能够有效地抑制金属的腐蚀过程,同时还具有杀菌、自洁等功能。
研究人员通过控制材料的合成方法和制备条件,调控其晶体结构、比表面积和离子导电性能,从而提高涂层的防腐蚀性能和光催化性能。
此外,纳米材料也被引入到防腐涂层的研究中,通过与有机高分子材料或无机材料进行复合,进一步提高涂层的性能。
新型防腐涂层材料的性能研究也是一个关键的领域。
研究人员通过一系列的测试和评估,对新型材料的耐腐蚀性能、机械性能、耐磨性、耐高温性等进行了全面的评价。
在耐腐蚀性能方面,他们通过使用电化学腐蚀测试、盐雾试验等方法,评估涂层在腐蚀介质中的表现。
在机械性能方面,他们通过硬度测试、拉伸测试等手段,评估涂层的力学性能和耐久性。
同时,他们还对涂层的光学性能、导电性能等进行了研究和表征。
新型防腐涂层材料的研究不仅局限于制备和性能的研究,还涉及到涂层在实际应用中的可行性。
研究人员通过在实际场景中对涂层进行长期跟踪观察和评估,分析其在不同环境中的耐久性和稳定性。
铬黄在金属涂层中的应用研究摘要:铬黄是一种常见的无机颜料,具有良好的耐候性和化学稳定性,因此在金属涂层中被广泛应用。
本文通过对铬黄在金属涂层中的应用进行研究,探讨了铬黄的特性、制备方法以及其在不同金属涂层中的应用效果。
关键词:铬黄、金属涂层、耐候性、化学稳定性1. 引言金属涂层是一种常用的表面处理技术,可以提供金属材料表面的保护、装饰和功能改善。
铬黄作为一种独特的颜料,被广泛应用于金属涂层中,不仅可以提供丰富的颜色选择,还能增加涂层的耐候性和化学稳定性,具有广阔的应用前景。
2. 铬黄的特性铬黄是一种由铬酸铅结晶而成的黄色颜料,具有良好的耐候性和化学稳定性。
它在低温下也能保持颜色的鲜艳度,不易退色。
此外,铬黄具有优异的光稳定性,能够抵抗紫外线、湿热和化学品的侵蚀。
这使得铬黄成为理想的金属涂层颜料。
3. 铬黄的制备方法目前,铬黄的制备方法主要有两种:化学合成法和物理法。
化学合成法通常采用硝酸铅和硝酸铬为原料,通过沉淀反应生成铬黄颜料。
物理法则是利用高温热解氧化铅和氧化铬的混合物,得到颗粒状的铬黄。
两种制备方法都能够得到良好颜料品质的铬黄。
4. 铬黄在金属涂层中的应用4.1 铬黄在钢铁涂层中的应用铬黄在钢铁涂层中的应用主要体现在装饰和防腐方面。
铬黄颜料可以增加钢铁涂层的光泽度和视觉效果,在表面形成均匀而鲜艳的黄色。
同时,铬黄具有优异的防锈性能,能够有效延缓钢铁的氧化速度,提高涂层的耐候性。
4.2 铬黄在铝合金涂层中的应用铬黄在铝合金涂层中的应用主要体现在抗氧化和耐腐蚀性方面。
铝合金涂层常受到氧化和腐蚀的影响,而铬黄颜料能够增加涂层的致密性和附着力,形成一层保护膜,提高涂层的抗氧化和耐腐蚀性能,延长涂层的使用寿命。
4.3 铬黄在镀锌涂层中的应用镀锌涂层是一种常用的金属涂层,可以提供钢材表面的耐腐蚀保护。
将铬黄颜料添加到镀锌涂层中,可以增加涂层的装饰性和耐候性,同时改善涂层的耐酸碱性和耐腐蚀性能。
这使得镀锌涂层更加适合在恶劣环境下使用。
新型金属腐蚀保护涂层的研究及其应用一、引言金属腐蚀是一个非常普遍的问题,因为金属在各种环境中都会遭受各种形式的腐蚀性攻击,如酸、碱、盐、氧气、水分等,这些因素都会损害金属结构的物理性能和化学性能。
为了保护金属材料,发展了很多种金属腐蚀保护方法,其中最受欢迎的是金属腐蚀防护涂料技术,因为它具有防腐性能和装修效果两大优点。
目前,随着科学技术的不断发展,新型金属腐蚀保护涂层被广泛研究和应用。
二、新型金属腐蚀保护涂层的研究现状当前,有很多种新型金属腐蚀保护涂层正在研究中,例如多孔纳米氧化铝涂层、碳纳米管增强防腐涂层、粘附力强的有机涂层等,这些涂层在防腐性能、装饰性能和耐久性等方面都有很好的表现。
1、多孔纳米氧化铝涂层多孔纳米氧化铝涂层是采用气相沉积法制备的一种新型防腐涂层。
通过将氧化铝纳米颗粒形成一种多孔结构,能够阻止外部物质的进入,进而达到防腐的目的。
实验结果表明,该涂层具有极佳的耐腐蚀性能,在酸、碱等强酸性介质中都能长时间维持完好的状态,能够延长金属材料的使用寿命。
2、碳纳米管增强防腐涂层碳纳米管被广泛应用于各种领域,也在金属腐蚀保护涂层中得到了广泛的应用。
研究表明,纳米碳管是一种非常优秀的防腐增强材料,将其与传统的腐蚀防护涂层结合使用,能够增加涂层的防腐性能和机械强度,提高涂层的耐久性和抗腐蚀性能。
3、粘附力强的有机涂层在金属腐蚀防护涂层的研究中,粘附力被认为是最为重要的因素之一。
目前,研究人员通过改进有机涂层的化学成分,成功研究出一种粘附力非常强的有机涂层。
该涂层不仅能够有效避免金属腐蚀,还能够有效阻止水和空气的进入,降低腐蚀的发生率。
三、新型金属腐蚀保护涂层的应用前景在今后的发展中,新型金属腐蚀保护涂层将会有更广泛的应用。
一方面,涂料生产厂家将会推出更多更好的金属腐蚀保护涂层,这些涂层将会更加环保、高效、耐久、安全,成本也更加亲民。
二方面,随着工业化进程的不断推进,很多领域对金属的腐蚀防护需求也会逐渐增多,新型金属腐蚀保护涂层就可以充分满足这些需求。
新型防腐材料的开发与应用在工业生产中,由于各种机器和设备的长时间使用和环境因素的影响,腐蚀问题一直困扰着工程技术人员。
传统材料耐久性不足,耐腐蚀性能较差,所以为了保障生产安全、延长机器设备使用寿命,防腐材料的研发和应用显得尤为重要。
防腐涂料是目前应用最广泛的防腐材料,但随着市场需求的扩大和环境保护意识的提高,新型防腐材料也日益受到关注。
近年来,新型防腐材料的研发与应用取得了不少成果。
本文将重点介绍新型防腐材料的开发与应用。
一、纳米材料应用于防腐领域纳米是一种尺寸范围在1-100纳米之间的微小粒子,由于其独特的物理性质和化学性质,具备着更强的抗腐蚀性能。
目前,纳米材料在防腐领域的应用主要有以下几个方面:1.纳米环氧涂料传统涂料的粒径在几微米以上,而纳米环氧涂料的粒径只有数十至数百纳米,能够在表面上形成细密且均匀的薄膜覆盖,具有优异的防腐和耐磨损性能。
相较于传统涂料,纳米环氧涂料的透明度更好,更具装饰性和美观性。
2.纳米硅藻泥硅藻泥是一种由天然硅藻化石、水和少量无机粘合材料混合而成的材料,其中硅藻化石作为主要成分。
纳米硅藻泥在硅藻泥的基础上加入了纳米级别的物质,使得其具备了优异的防腐性能。
纳米硅藻泥的主要应用在墙面装饰领域,具有防腐耐用、防霉抗菌、调湿、保温等特点。
3.纳米氧化铝陶瓷涂料氧化铝陶瓷涂料由纳米级别的氧化铝、硅、钾等成分组成。
其主要作用是在涂层表面形成一层较为致密的氧化铝陶瓷膜,达到防腐、防潮等效果。
这种层状结构使得涂层更具韧性、更加耐用,能够满足一些特殊环境中的防腐需求。
二、高分子材料防腐技术的发展高分子材料是近年来发展最快的一类工业材料之一。
其优点是成本低、成型、制备方便、性能可调性高、加工性能好等。
在防腐领域,高分子材料的应用主要有以下几个方面:1.环保高分子涂料与传统涂料中的有机溶剂相比,环保高分子涂料主要采用水为稀释剂,无毒无味,不含低聚物和有毒物质,具有环保、安全、无污染等特点。
片状金属颜料及其在防腐涂层中的应用研究进展摘要:综述了片状锌粉、铝粉、锌铝合金粉和不锈钢粉等鳞片状金属颜料的研究进展,介绍了这些金属颜料在防腐涂层中的应用现状和发展方向。
关键词:片状金属颜料;防腐涂层;达克罗0 前言腐蚀是金属设备最具破坏力的因素,每年全球由于腐蚀所造成的损失巨大。
因金属器件腐蚀而造成大量设备的报废,由此而导致的停工停产、环境污染、资源浪费等损失更是无法估量。
据统计,我国每年因腐蚀所造成的直接经济损失高达8000亿元,占GDP的3%左右[1]。
在各种防腐手段中,表面涂覆由于具有实用性强,可定期对基材进行后处理并可同时实现保护与装饰效果等优点得到了最为广泛的应用。
金属的防腐涂层通常通过防腐蚀涂料的涂装实现,防腐蚀涂料中起防腐作用的主要是防腐颜料,在涂层中起钝化和遮蔽作用,以阻隔腐蚀介质和金属基体的接触。
传统的防腐颜料有磷酸盐颜料、钼酸盐颜料、锌粉、云母片等。
为了提高防腐蚀涂层的耐腐蚀性能,人们开发了一类具有片状结构的金属颜料。
片状金属颜料是一类具有较大径厚比的微小鳞片状金属粉末,目前已得到商业化应用的包括片状锌粉、片状铝粉、片状锌铝合金粉和片状不锈钢粉,当这些鳞片状金属粉末被调入成膜物涂装成膜时,金属鳞片与基材表面平行,多层排列,互相遮掩,形成层层屏障,可有效阻止外界有害气体或液体在涂层中的渗透,保护金属基材不被腐蚀;同时片状锌粉、片状铝粉、片状锌铝合金粉由于具有比铁负的电极电位差,当涂层发生电化学腐蚀时,金属颜料会先于钢铁基材发生腐蚀,从而起到电化学防护的作用。
近年来,由于片状金属颜料良好的防腐蚀效果,受到了发达国家的普遍重视。
以片状金属颜料为主要防腐基料的Daeromet(达克罗)和Geomet(交美特)防腐涂层以其高效防腐、基体无氢脆、耐高温等特性已广泛应用于汽车零部件、电子电气元器件、地铁隧道和铁路的金属件、桥梁高架及高速公路的金属构件和紧固件、输配供电的金属结构件等的防腐处理,取得了良好效果[2]。
防腐涂料的高耐蚀性和水性化发展趋势对金属防腐颜料的制备技术和使用性能提出了更高的要求。
本文对片状金属颜料的制备方法及其在防腐涂层领域的应用进行了概述。
1. 片状金属颜料的制备方法最早制备片状金属颜料的方法是捣冲法,主要用来制备片状铝粉。
该法使用钢棒将金属粗粒子反复碾压成片状粉末,由于生产效率低下,现在已遭淘汰。
目前,大部分片状金属颜料都是通过球磨压延工艺制备。
球磨法又分为干法球磨和湿法球磨,其中湿法球磨以液体溶剂为载体,同时向磨缸内加入球磨助剂和球磨介质,液体溶剂通常为矿物油,以保证在隔绝空气和水的条件下完成金属粉的成片过程;干法球磨的磨缸内不加溶剂,球形金属粉直接在缸内气氛下完成成片过程。
干法球磨较湿法球磨效率高,但不适用于制备活性较高的金属颜料。
片状金属颜料的其它制备方法如气相沉积法(PVD)[3]、化学还原法[4]、电解法[5]等方法,因应用较少,这里不一一介绍。
目前德国的ECKART公司设有PVD法制备片状铝颜料生产线,主要制备厚度在50 nm以下的极薄铝颜料,用于满足高性能油墨及其它高级效应颜料的需求。
2. 应用于防腐涂层的片状金属颜料2.1 片状锌粉颜料基于片状锌粉颜料的防腐蚀涂层主要通过达克罗涂液和富锌涂料制备。
达克罗防腐涂层又称“锌铬涂层”,是由片状锌粉、铝粉和含铬的水性涂料均匀地涂覆在经过预处理的工件表面,经烘干、烧结而形成的无机涂层。
“达克罗”相关的第一个专利是由美国的Malkin于1972年申请的,由于达克罗涂层诸多优异性能,一经发明便迅速推向了世界,目前许多汽车、飞机、高铁等大型设备的关键零部件被指定用达克罗处理[6]。
达克罗涂层技术的快速发展推动了其主要原材料片状锌粉颜料的开发和商业化。
片状锌粉颜料最早由德国爱卡公司开发成功[7],目前德国和奥地利已形成了较成熟的片状锌粉产品制备技术,其产品占据了全球的大部分市场。
国内直到上世纪90年代后期才有了关于片状锌粉颜料制备技术的论文发表。
近年来,片状锌粉颜料的开发受到了国内一些科研院所和相关企业的重视,开发的产品也逐渐占据了一定的市场份额。
葫芦岛锌厂的单国华[8]利用200目的球形锌粉为原料,采用湿式球磨法获得了片状锌粉颜料,但是其制备的片状锌粉片径不大(≤15μm),单个锌片厚度大,成片率较低;王彦军等人[9]采用湿式搅拌球磨法获得了满足达克罗涂料技术要求的膏状片状锌粉颜料。
由于湿式球磨法具有生产效率低、工艺流程长等缺点,为提高生产效率,降低成本,一些单位研究采用干式研磨工艺制备片状锌粉。
宁振立等人[10]采用干式球磨法,以十八酸甘油酯作为助磨剂,球磨10 h后获得片径约为17 μm,片厚为0.4~1.0 μm 的可用于达克罗涂料的片状锌粉;王树林等[11-12]采用高能振动磨制备了纳米级片状锌粉。
他们将粒径为3 um 左右的超细雾化锌粉,在氩气气氛保护下进行研磨,得到了厚度在10~50 nm的片状锌粉;王方玉等人[13]尝试利用高能振动磨干法制备达克罗用片状锌粉颜料,研究结果证明在空气气氛下制备的片状锌粉也具有较好的耐腐蚀性和涂层结合强度。
尽管片状锌粉的技术起源于达克罗涂料,但是由于其优良的遮盖能力和抗沉降性等球形锌粉不可比拟的优点,一些研究机构和企业已经着手开发以片状锌粉颜料为防腐基料的富锌涂料制备技术,如于晓辉等人[14]以片状锌粉为原料,脂类、醇类等为溶剂,再加入偶联剂、流平剂、树脂、胺类固化剂等配制成溶剂型防腐涂料,将其和传统的富锌涂料做了对比,结果显示片状锌粉富锌涂料的漆膜外观、柔韧性、抗冲击强度、耐腐蚀性等指标均明显高于球形锌粉富锌涂料;杨光付等人[15]对比了四类无机富锌涂料的屏蔽性能和耐腐蚀性能,研究结果证明鳞片状无机富锌涂料和无机磷酸盐富锌涂料的耐腐蚀性能明显优于水性无机硅酸锌涂料和水性无机富锌涂料;李艳云等人[16]使用片状锌粉和环氧树脂涂料、羟基丙烯酸树脂涂料、氨基树脂涂料复配制备成鳞片富锌涂料,所得涂层均具有良好的涂覆外观和优秀的耐烟雾腐蚀能力,涂覆量400g/dm2时盐雾试验1200小时无锈点出现,而涂覆量600g/dm2的球形富锌涂料在1200 h出现锈点,证明同等耐腐蚀能力的涂层前者的耗锌量要远远小于后者;杨振波等人[17-18]开发了一系列以片状锌粉为防腐基料的富锌涂料,这些片状富锌涂料不仅降低了涂料中的耗锌量,同时涂层的耐腐蚀寿命也得到了极大的提高,涂覆厚度为35 μm的防腐涂层耐盐雾试验可达10000小时以上,远远大于普通的富锌涂料。
在产品研发的基础上,鳞片状富锌涂料已经在工程上得到了应用,如由北京航空材料研究院开发的FZ系列鳞片型水性无机富锌涂料已在京津高速城轨、香山温室钢构造、VCI电缆桥架等工程中得到了成功应用;阿克苏·诺贝尔公司采用德国ECKART的鳞片状锌粉研制生产的PZ660/770重锌环氧防腐底涂粉末涂料已在瑞典、德国等欧洲国家的高速公路护栏上广泛应用,取代了原有的热浸锌公路护栏。
目前相关的研究和工程应用均表明鳞片状富锌涂料各项性能均优于传统的球形富锌涂料,以片状锌粉颜料为防腐基料的富锌涂料也已经从实验研究阶段逐步走向工程应用。
但是由于传统观念的限制,人们习惯于以富锌涂料中含锌量的多少来作为评价富锌涂料品质的标准,同时片状锌粉颜料相对较高的造价也是阻碍其在富锌涂料中广泛应用的主要因素,因此片状锌粉颜料在富锌涂料中的大规模应用有赖于片状锌粉颜料成本的降低和相关行业标准的制定。
2.2 片状铝粉颜料片状铝粉颜料是一类具有广泛用途的金属颜料。
相对于片状锌粉,片状铝粉颜料不但具有良好的耐热性、耐水性和耐腐蚀性,而且还具有延展性好,亮度高,能产生各种光学效应等特点,被广泛应用于建筑涂料、汽车面漆、油墨印刷、防腐涂层等领域。
由于片状铝粉对可见光、红外光和紫外光都有很高的反射率,因此在防腐涂层中,铝粉一般和锌粉复配使用,用以提高涂层的亮度。
同时有研究表明,在烧结锌铝防腐蚀涂层中,铝粉能抑制涂层中锌粉发生牺牲阳极反应时的反应速率,延长涂层的耐腐蚀寿命[19]。
由于片状铝粉颜料开发历史悠久,其应用技术已很成熟。
但是随着涂料发展的水性化趋势,如达克罗涂料、交美特涂料等水性涂料对金属颜料在水性体系中的稳定性提出了更高的要求。
铝粉具有负的电极电位,同时片状铝粉具有很大的表面活性,与水接触时会发生如下反应:2Al + 3H2O→Al2O3(S)+ 3H2↑2Al + 6H2O→2Al(OH)3(S)+ 3H2↑发生上述反应的片状铝粉涂料体系不但会导致涂料发黑,性能下降,而且逸出的氢气还会使涂料容器中的压力增加,产生“涨听效应”,严重时会产生爆炸危险。
因此,提高片状铝粉颜料的稳定性,抑制氢气的产生极其重要,是目前片状铝粉颜料应用于水性涂料的关键技术瓶颈。
目前针对片状铝粉颜料的研究工作也主要集中于对其表面进行修饰改性以提高其稳定性和耐候性方面。
已有的片状铝粉颜料表面处理方法基本可以分为以下两类:一种是向片状铝粉体系中加入缓蚀剂,阻止铝粉和水的反应。
在无机缓蚀剂中,铬酸盐被认为是对铝粉颜料保护效果最好的缓蚀剂,但是由于六价铬有毒性和致癌作用,已被一些国家明令禁止使用,因此人们开始开发利用钼酸盐、磷酸盐代替铬酸盐来实现铝粉颜料表面钝化[20-21],但是钝化效果并不理想。
另外,利用一些有机物对铝颜料进行表面处理,也可起到钝化缓蚀的效果。
研究发现一些杂环原子,如氧、硫、氮、磷等可以抑制铝的腐蚀反应[22];第二种方法是直接在片状铝粉表面沉积或添加一层保护层以阻断铝粉表面和水的接触,如利用溶胶-凝胶法在铝粉表面沉积一层无机保护膜(如SiO2、TiO2膜)可有效提高铝粉颜料的稳定性[23-24]。
据报道,利用溶胶-凝胶法对鳞片状铝粉进行SiO2包覆后,样品在沸水中和pH=9的碱液中稳定存在时间都可以达到150 h以上[23],这主要是由于SiO2和铝片基体之间可以形成M-O-Si化学键,使基体和包覆膜之间具有很强的结合力,对鳞片状铝粉基体起到很好的保护作用。
德国ECKART公司的Kiehl 等人[25]以正硅酸乙酯(TEOS)为包覆剂前驱体,用溶胶-凝胶技术在片状铝粉表面包覆了一层SiO2,所得铝粉颜料在水溶液中有极好的稳定性。
刘辉等人[26]以Na2SiO3为原料,通过水解的方式在片状铝粉颜料表面成功包覆了一层SiO2,研究表明包覆SiO2后铝粉颜料的稳定性有了较大提高。
他们还以正硅酸乙酯和苯乙烯为原料,实现了片状铝粉表面的有机-无机双层包覆,可有效提高铝粉的耐腐蚀性能[27]。
也可以通过在铝粉表面沉积包覆有机聚合物的方式实现铝粉表面的防护,如Müller等人[28-30]的研究证明聚苯烯酸、苯乙烯和丙烯酸共聚物、苯乙烯和马来酸共聚物以及苯乙烯、丙烯酸和马来酸三元共聚物对提高颜料铝粉的耐腐蚀性能具有很好的促进作用。