(七) 磷酸铝系列
磷酸铝系列防锈颜料的主要品种是三聚磷酸铝.
特性:
a) 主要成分为三聚磷酸二氢铝(AlH2P3O10·2H2O),是一种白色非挥发性粉末,斜方晶系,相对密度2.31,微溶于醇,长时间在空气中放置部分水解,对酸比较稳定,储存稳定性和耐候性良好;
b) 它呈弱酸性,pKa为1.5~1.6,与其它固体酸相比,酸度(按质量计)极高,单位质量含有活性基团很多,因此用很少量就能产生有效的防锈作用;
c) 三聚磷酸铝能够放出络合能力很强的三聚磷酸根离子(P3O105-),对二价和三价铁离子有很高的络合能力,使铁底材表面形成MxFey(PO4)z结构的致密钝化膜。
原理:
在AlH2P3O10·2H2O中有2个氢原子呈弱酸性,能与金属化合生成坚韧的钝化膜。反应步骤如下:
AlH2P3O10——Al3+2H++P3O105-
但由于酸性、水溶解度等原因,三聚磷酸铝并不适合直接作为防锈颜料使用,必须加以改性,使其具有适宜的pH值、溶解性、分散性等,才能成为一种实际可用的活性防锈颜料。采用硅锌化合物和硅钙化合物与三聚磷酸铝反应,并经过表面处理,可以分别制得硅锌改性三聚磷酸铝和硅钙改性三聚磷酸铝防锈颜料。
(八) 磷酸钙
磷酸钙类防锈颜料是一种新型高效的无毒防锈颜料,在国内研究较少。国外在90年代开发出亚磷酸钙,美国、日本均有专利报道亚磷酸钙在涂料中应用的研究。我国在近些年来才开展了亚磷酸钙颜料的制备及性能的研究。
涂敏端等人用无毒亚磷酸钙作为主要防锈颜料,磷酸盐作为辅助防锈颜料,研制了一种环保型亚磷酸钙防锈涂料,试验结果表明,亚磷酸钙涂料的防锈性能与红丹防锈涂料相当,优于锌铬黄、三聚磷酸二氢铝、氧化锌和磷酸锌防锈涂料。
羟基磷灰石的主要成分为Ca10(PO4)6(OH)2,主要用作无机生物材料、环境功能材料、气体传感器、柱层析填料、催化剂和激光器基质材料。而J.H.Park等人的研究指出,从废弃的煤泥中通过半连续工艺,可以回收制得羟基磷灰石,作为环境友好防锈颜料使用,并对其防锈性能和机理进行了研究。结果发现,加有羟基磷灰石的防锈涂层具有较大的吸水率,而其防锈机理在于,在水分的存在下,羟基磷灰石中的可溶成分与铁发生反应生成磷酸铁,在金属表面形成一层钝化膜,阻止了金属的腐蚀。通过与多种防锈颜料的性能进行对比,发现羟基磷灰石的防锈效率要高于红丹、铬酸锌钾等传统防锈颜料,或至少能与之相比。B.del.Amo等人研究了酸性磷酸钙在醇酸树脂防锈涂料中的应用,钢铁表面形成由氢氧化铁构成的钝化膜,酸性磷酸钙与铁发生反应生成的磷酸铁堵塞了膜上的小孔,同时由氧化锌和碳酸钙构成的填料,降低了涂膜渗透性,提高了钢铁的钝化度,达到了最佳的防腐蚀效果。
(九) 钼酸盐系列
钼酸盐防锈颜料为白色,具有较好的着色力和遮盖力,常用于底漆,还可用作面漆。这类颜料释放的钼酸根离子MoO42-吸附于钢铁金属表面,跟亚铁离子形成复合物。由于空气中氧的作用,使亚铁离子转变为高铁离子,所形成的该复合物是不溶性的,故在金属表面生成一层保护膜,致使金属表面钝化,起到防腐作用。
应用现状:国内对该颜料的研究报道很少,而国外已将其应用在高性能防腐蚀涂料中。美国sherwin-Williams公司成功开发出钼酸盐颜料系列产品,其中第二代改性钼酸盐防锈颜料Moly-White MZAP(磷钼酸锌钙)的防锈性能要优于铬酸盐。B.Del.Amo等人研究了磷酸钼锌在各种树脂中配制的涂料的性能,结果表明其在环氧树脂和氯化橡胶树脂涂料中显示最佳的防锈性能。L.Veleva等人研究了磷钼酸锌和氧化锌配合使用用于环氧涂料配方中的情况,结果显示,在氧化锌的存在下,由于钼酸盐阴离子和氧化锌颗粒表面正电荷的相互吸引,阻止了氧化锌生成氢氧化锌以及磷钼酸锌的分解,同时在金属表面形成复杂的阻隔层,提高了该体系的防锈性能。