三聚磷酸铝包核防锈颜料的研制垂花兰

包核颜料是颜料工业的一个新兴领域，它是利用表面吸附技术和表面反应在一种核心材料( 如硅藻土、滑石粉、钛白粉等)的表面上进行复杂的包覆反应而形成的。三聚磷酸铝包核颜 料是以矾浆、硅藻土为核，用85%的工业磷酸与活性氢氧化铝在一定条件下制得的三聚磷酸 铝为外包层的新型颜料，由该包核颜料配制而成的防锈颜料具有良好的耐蚀性和耐磨性，可 部分或全部替代传统颜料中的铬盐 、铅盐或它们的氧化物红茄，并能配制成具有多种色彩的防锈颜料，具有低毒或无毒、环境污染 小、社会效益高、生产成本低、耐候性好等许多独特的优点，在汽车工业、涂料工业、建筑 装饰材料、船舶漆、水泥、陶瓷、塑料及橡胶制品、造纸和油墨等领域都具有一定的开发和 应用价值。

1实验

1.1三聚磷酸铝包核防锈颜料的制备

1.1.1三聚磷酸铝的制 备

将活性氢氧化铝和85%的工业磷酸按一定比例(H3PO4与Al(OH)3的摩尔比为2 .5～4.5)混合于瓷坩埚中，放在马福炉中于一定温度(473K～573K)下，经中和及高温缩合反 应(3～4小时)，然后取出冷却，水洗过滤后于383K左右温度下烘干，即可制得三聚磷酸铝 ，产率可达85%～90%，反应历程可表示为：

中和反应：
缩合反应：
副反应：

 经对所得产品进行X射线衍射分析确证产品为三聚磷酸二氢铝(AlH2P3O 10·H2O)。该产品为白色粉末，不挥发，水溶性物质<1%，pH3～4。在其制备的过 程中，温度和时间的控制对产品的质量有较大的影响，如果温度太高，加热的时间太长，所 得产物的粒度将会变大，产率也会降低。

1.1.2 三聚磷酸铝包核颜料的制备

(1)矾浆、硅藻土脱色

市售的矾浆、硅藻土含有大量的铁屑等杂质，色泽较深，须脱色提高白度，本文采用的方 法是：将矾浆或硅藻土与碳酸钠固体按50：1的比例混和研磨后，在753K温度下灼烧2h，取 出冷却，于适量的5%盐酸溶液中加热2h，水洗过滤，在373K温度下烘干即得白度较高的矾 浆和硅藻土。

(2)活性矾浆(或硅藻土)核心的制备

将脱色后的矾浆或硅藻土与适量的蒸馏水混合，边搅拌边湖北小檗滴加15%的AlCl3溶液和20%的NaO H溶液，控制溶液pH值5～6左右，在室温下反应生成矾浆核心溶胶，静止半小时后经水洗过 滤除去Na+和Cl-离子等可溶性盐，于423K的阴生小檗温度下干燥并粉碎，即可制得活性矾浆或硅 藻土核心。

(3)在活性矾浆或硅藻土粒子上包覆三聚磷酸铝

称取80份活性矾浆或硅藻土分散于一定量水中，添加0.5%表面活性剂，搅拌，控制一定温 度，将研磨成超细粉末的三聚磷酸铝分批加入，然后分别滴加15%AlCl3溶液和20%的NaOH ，调整溶液pH值5～6左右，静止半小时，水洗过滤除去沉淀中的Na+和Cl-离子等可溶性 盐，并在373K～383K烘干，粉碎，添加2%的ZnO改性，于423K下焙烧2h，冷却后即成三聚磷 本铝防锈包核颜料。1.2三聚磷酸铝包核颜料的防锈等性能试验1.2.1防锈颜料：滑 石粉(空白)；三聚磷酸铝包核颜料；铬酸锌；碱式硅铬酸铅1.2.2配方(以质量份数计)  防锈颜料20氯化石蜡12钛白粉12环氧树脂1.5滑石粉12二甲苯55氯化橡胶24矿物醇141. 2.3试验项目(298K下以软钢板作以下试验)：

A.盐水喷雾试验。5%NaCl水溶液；B.耐温试验。相对湿度95%；C.盐水浸泡试验。3%NaC l水溶液；D.附着力试验。用玻璃胶带剥离；E.贮存稳定性试验。用B型粘度计测定粘度 (测定转速6/60r/min，单位：10-3Pa·s测定温度298K)。

 2 聚磷东京油楠酸铝包核颜料防锈机理探讨

聚磷酸 铝的防锈机理与其它磷酸盐基本相同，它能在铁底材表面上形成覆盖膜而使铁底材受到保 护。

其原因可能是由于：

(1)活性矾浆或硅藻土对聚磷酸铝的Al3+具有较强的吸引力 ，在它们之间能产生强的化学键合；

(2)聚磷酸根(P3O5-10)离子对Fe2+ 和Fe3+有高的络合能力，在铁底材表面上能形成以MexFey(PO4)z表示的致 密的钝态膜；

(3)主体分子AlH2P3O10·2H2O中含有两个可电离的氢原子，在溶 液中起二元弱酸的作用，可以和金属化合生成难溶盐类。

(4)颜料中的溶剂或其它添加剂对 三聚磷酸根离子的进一步聚合或多或少地可能存在着一定的促进作用，这就使得三聚磷酸铝 包核颜料所形成的涂层较其它颜料形成的涂层更加牢固。

3 结论及应用

试验结果表明，三聚磷酸铝核防锈颜料与传统的铅、铬包膜颜料相比，有遮盖力强，粘附性 能好，对盐雾、盐水、湿气等的抗浸蚀能力强等特点。其防锈效果、耐水性、贮存稳定性以 及抗粉化性等都比较好。它不仅无毒，而且白色涂层对紫外线具有较强的反射能力，且具有 特殊的装饰效果，若是加入其它有机或无机颜料，可满足不同风格的消费需求。该产品若 是经ZnCl2、Na2SiO3改性后，其防锈性能又将有所提高。三聚磷酸铝包核防锈颜料作 为一种新型、高效、无毒的防锈颜料，特别适用于高档、浅色防锈船漆、车漆等。由于它可 以很方便地与各种不同的色料调制成各种不同颜色的防锈漆，从而具有防锈和装饰的双重作 用，因此，三聚磷酸铝包核颜料具有广阔的应用前景。