袁爱群,周泽广,黄增尉,马少妹,白丽娟
(广西民族大学化学与生态工程学院,南宁530006)
摘要:合成了一种含磷酸锌钾和四水磷酸锌的新型活性超细磷酸锌颜料。用XRD、FT-IR和纳米激光粒度仪对其进行表征,测定了溶解度、电导率、pH缓冲区间,从理论上探讨了该颜料的活化机理。实验结果表明:与普通正磷酸锌相比,随着局部pH环境的变化,活性含钾磷酸锌能离解出较多的Zn2+和PO3-4离子,改善了正磷酸锌的溶解性、水解性和pH缓冲区间,从而提高抑制阴极剥离反应的能力。
关键词:活性磷酸锌;磷酸锌钾;防锈颜料;腐蚀抑制性
0引言
作为有毒防锈颜料红丹、锌铬黄的第一代替代品,磷酸锌经历了数十年的研究、应用和开发,防锈效果已经得到了实际评价。实践证明用标准磷酸锌全面替代传统的有毒防锈颜料是有困难的,特别是在水性底漆中,不仅在与铬黄相同PVC时达不到替代目的,就是超量加入也难以达到[1-2]。磷酸锌突出的缺点是显效延时,形成有效保护膜的速度太慢,表现为早期防锈性能不突出,不能用于临时性保护的各种保养底漆中。关于磷酸锌的防锈机理,比较一致的看法是:正磷酸锌离解出Zn2+和PO3-4与底材发生反应,生成Me(金属)-Zn-P2O5这种组成复杂、致密而又牢固的保护膜,使底材表面发生钝化。从这一角度说,标准磷酸锌的防锈活性不足,主要是由于这种颜料的溶解度低和水解性差。为了改善正磷酸锌溶解度和水解性,通过利用增加可溶离子对磷酸锌进行化学改性,如德国Heubach公司生产的碱式水合磷酸锌Zn2(OH)PO4·2H2O就比正磷酸锌的防锈活性强,日本专利[3]介绍了在氧化锌和磷酸的反应过程中加入氢氧化钾,制备含钾的磷酸锌复合物,化学式表示为:ZnO∶(0.01-0.5)K2O∶(0.13-0.5)P2O5·(0-2)H2O,用它配成的涂料具有良好的缓蚀效果。
然而,在上述的氧化锌-磷酸-氢氧化钾固-液相反应体系中,产物中仍然含有一定量未反应的氧化锌,对于含大量羟基的树脂,颜料中氧化锌的含量容易发生皂化反应进而影响涂料的贮存稳定性。本文选用硝酸锌、磷酸、氢氧化钾反应体系,制备不含氧化锌的超细磷酸锌钾和磷酸锌混合物,并比较了正磷酸锌与活性含钾磷酸锌的溶解性、水解性和pH缓冲性能的差异,这对于改进第一代磷酸盐颜料的防锈性能有一定的参考价值。
1实验部分
1.1原料和仪器
硝酸锌、磷酸、氢氧化钾、三乙醇胺:分析纯。
傅里叶变换红外光谱仪Magna-FT-IR550Ⅱ,美国尼高力仪器公司;日本D/max-3C自动X射线衍射仪;DDS-IIC电导率仪,上海精密仪器公司;ZetaSinerNanoSeries纳米粒度分析仪,英国马尔文公司。
1.2制备工艺
将硝酸锌溶液和磷酸按化学计量混合,加入适量的三乙醇胺的乙醇溶液,搅拌下加入氢氧化钾溶液,保持30min,60℃放置3h,经抽滤、洗涤、80℃干燥4h,研磨得到白色粉末。
