加载中…
个人资料
  • 博客等级:
  • 博客积分:
  • 博客访问:
  • 关注人气:
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
正文 字体大小:

铬酸盐类颜料-防锈颜料

(2012-12-14 17:55:01)
标签:

铬酸盐类颜料

防锈颜料

杂谈

中国新型涂料网讯: 

在铅铬黄开始工业化生产后,研究者的注意力集中到其他金属的铬酸盐制备上,如在1847年苏格兰化学家Murdock制成了锌铬黄。Clarke1853年申请了发明锌铬黄的专利。在19世纪末又出现锶铬黄的工业化生产,当时是作为一种美术用颜料。以后,铬酸钡及铬酸钙相继问世。

这类颜料开始出现时均作为着色颜料,如锌铬黄呈柠檬黄色,比较耐光,并可耐硫化氢气体,从1860年起又有采用锌黄同铁蓝拼成锌绿。但是锌铬黄的着色力、遮盖力均比不上铅铬黄。直到以后,这类颜料的真正用途才被发现。1900年,钢铁表面采用重铬酸钾溶液作预处理,使钢铁表面钝化而保持在涂装之前不生锈。Gröger1904年以水洗涤锌铬黄,发现有铬酸根离子可洗出,一直到组成稳定,再无铬酸根离子可洗出为止。1908年,HeckelCushman建议锌铬黄有类似于重铬酸钾的防蚀作用,他们推断如锌铬黄配入底漆中,当水渗透过面漆而进入底层,能由锌铬黄供给足够的铬酸根离子,使金属表面得到钝化,从而阻止锈蚀的过程进行下去,因此锌铬黄可以利用水分来扩散有阻蚀作用的铬酸根离子。实践证明锌铬黄底漆确定有抗锈蚀的作用。锌铬黄的防锈机理可用它同钢铁所发生的化学和电化学反应来说明。钝化作用是在阴极区发生的电化学过程所引起的,从而使铁离子与铬酸离子(Cr 6)在钢铁表面形成一层金属氧化物的水合物。由于这类铬酸盐都能提供铬酸根离子,配制成涂料后,在钢铁表面起钝化作用,有防锈、防腐蚀的功能,因此这类颜料已成为防锈颜料中的一个大类,主要品种有锌铬黄、锶铬黄、钡铬黄和钙铬黄。

一、锌铬黄

锌铬黄的化学组成开始时一直未能确定,因铬酸锌(ZnCrO4)的溶解度很大,不能单独作为颜料,而必须制成碱式盐或同铬酸钾生成的复合盐,才具有颜料的性质。由于原料配比和配制法上的差异,可以制得不同化学组分的锌铬黄颜料。在1937年,Brizzolara确定锌铬黄的分子式是4ZnO·K2O·4CrO3v3H2O,到1944年,TarrDarrinTubbs又从实验工作中制备了纯的锌铬黄晶体,证实以上的分子推断是正确的。不过正如上所述,锌铬黄可以有一系列不同的化学组分,成分变动于4ZnO·CrO3·3H2O4ZnO·4CrO3·K2O·3H2O之间。表8-1和表8-2分别为锌铬黄颜料的各种组成比较及其典型性质。

锌铬黄的主要成分是铬酸锌,习惯上常以三氧化铬(CrO3)的含量作为主要指标,一般锌铬黄中CrO3的含量为35 ~ 45%

另一种碱式锌铬黄,不含铬酸钾,三氧化铬的含量在17%左右,分子式为5ZnO·CrO3·4H2O,又称为四碱式锌铬黄,主要用于防锈底漆,磷化底漆。

1    锌铬黄颜料的各种组成比较

 

近似化学式

化学组成(%

ZnO

CrO3

K2O

H2O

4ZnO·4CrO3·K2O·3H2O

37.5

45.2

11.2

5.8

4ZnO·1.12CrO3·0.115K2O·3H2O

64.2

22.1

2.1

11.0

4ZnO·CrO3·3H2O

65.2

19.7

 

12.0

5ZnO·CrO3·4H2O

70.28

17.27

 

12.43

 

2   锌铬黄的典型性质

 

性质

1

2

四碱式锌黄

外观

黄色粉末

黄色粉末

黄色粉末

相对密度

3.36 ~ 3.46

3.39 ~ 3.49

3.89 ~ 3.97

吸油量(%)

28

31

46

遮盖力

着色力

耐碱性

耐酸性

一般

一般

一般

水溶性(g CrO3/L)

1.1

1.1

0.02

毒性,LD50(g/Kg)  

0.6

0.5

1.8

CrO3 (%)  

45.78

45.78

17.26

锌铬黄主要用于配制种类防锈底漆。以酚醛树脂为基料的可以制成锌黄酚醛底漆,以醇酸树脂为基料的可制成锌黄醇酸烘干型或自干型底漆。同样以过氯乙烯树脂、环氧酯、聚氨酯树脂为基料,可以制成各类锌黄过氯乙烯底漆、锌黄环氧底漆、锌黄聚氨酯底漆。这类底漆的配方中常配入氧化铁红颜料,底漆处观常相似于铁红底漆,但由于含有锌铬黄组分,防锈效果得到了显著的增强。锌铬黄已成为仅次于红丹的重要防锈颜料。

锌铬黄作为防锈底漆的主要原料要求含氯离子要低,以免降低其防锈性能,有些标准就规定氯离子的含量在0.1%以下。制漆过程中要求粘度不骤然上升(发胀),底漆贮藏期间只允许粘度略有增高而不超过规定的范围,使在施工应用时能进行正常的涂装操作。

锌黄底漆中的锌黄颜料体积浓度(PVC)一般为10 ~ 15%。由于锌铬黄的遮盖力很低,在铝粉涂料中适量加入一些锌铬黄,不影响铝粉涂料的金属光泽外观,而这类涂料的防锈性能可能显著增强。

二、锶铬黄

锶铬黄在19世末时已开始工业化生产,当时主要用为美术颜料,因为这种颜料有带绿相的鲜明柠檬黄色,并有良好的耐光和耐热性能,其主要缺点是着色力较弱。从1936年开始,在美术颜料中已被相似色相的有机黄颜料所替代。据1982年不完全统计,世界年产量约3,000吨。

锶铬黄的新用途是用作防锈颜料,因锶铬黄是铬酸锶SrCrO4,也同锌铬黄一样含有铬酸根离子,用于涂料中也有防锈的作用。

锶铬黄的化学组成是铬酸锶,含量可以在96%以下。锶铬黄是针状颗粒的柠檬黄色的颜料,色泽鲜明,相对密度为3.75,略有透明度,遮盖力约为70 ~ 90 g/m2,吸油量较高,达43 ~ 47%,视比容为600 ~ 650 g/L。耐酸和耐碱性均差,着色力也很弱,但是耐热性很好,可耐温300℃而不变色。

锶铬黄主要用于防锈底漆中,可配制锶黄丙烯酸底漆,用于铝镁合金上,也有用于配制锶黄环氧聚酰胺底漆,作为飞机机身涂料,也可同铝粉拼用,使所配制的铝粉漆外观不受影响,而防锈性能有所提高。

由于耐热性良好,虽然着色力很低,可用于塑料着色,并可适应近300℃的加工温度而不变色,通常作为塑料的拼色颜料使用。

三、钡铬黄

钡铬黄有两种,一种主要成分是铬酸钡,另一种主要成分是铬酸钡钾,是铬酸钡同铬酸钾的复合盐,化学式为BaK2(CrO4)2BaCrO4·K2CrO4,都作为防锈颜料用。

铬酸钡是一种奶黄色的粉末,着色力极低,不能用作着色颜料,因含有铬酸根,所以用于防锈底漆中有类似于锌铬黄的作用。铬酸钡的国际标准号为ISO 2068-1972。它要求BaO含量不低于56%CrO3含量不低于36.5%

铬酸钡钾是柠檬黄色粉末,相对密度为3.65,折射率是1.9,吸油量11.6%,视比容是300 g/L。由于含有铬酸钾成分,有定的水溶性,所以也不能用作着色颜料,只能作为防锈颜料,可替代部分锌铬黄。从发展趋势看,它仅是涂料行业可供选用的铬酸盐防锈颜料的品种之一。

四、钙铬黄的主要成分是铬酸钙(CaCrO4)。外观呈柠檬黄色粉末,理论的三氧化铬含量为64.1%,实际产品三氧化铬含量也接近60%。由于Ca的相对分子量仅40.08,因此它是铬酸盐防锈颜料中三氧化铬含量很高的一种。主要特点是水溶解度高,现将铬酸盐防锈颜料的水溶解度列表作一对比,见表3

3   铬酸盐防锈颜料的水溶解度

 

颜料

溶解度(g/L)

颜料

溶解度(g/L)

钙铬黄

17

四碱式锌黄

0.02

锌铬黄

1.1

钡铬黄(铬酸钡)

0.001

锶铬黄

0.6

铅铬黄

0.0005

 

从表中可见钙铬黄的水溶解度比其他品种高出甚多,加之三氧化铬含量高,所以毒性较所有铬酸盐防锈颜料大,生产和使用时应特别注意安全。在配制防锈漆后,因可以提供充分的铬酸根离子,钝化作用有所加强,防锈性能有所提高。不过由于水溶解度太大,引起漆膜抗水性下降,所以要发挥它的特长,要选用抗水性能良好的树脂作为基料,如以钙铬黄配制钙黄过氯乙烯底漆、钙黄氯化橡胶底漆、钙黄环氧酯底漆等。有些带锈底漆配方中也选用钙铬黄,也可以同锌铬黄、锶铬黄、钡铬黄等配合使用,以求得到取长补短的效果。



0

阅读 收藏 喜欢 打印举报/Report
  

新浪BLOG意见反馈留言板 欢迎批评指正

新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 产品答疑

新浪公司 版权所有