[发明专利]利用棒销式纳米球磨机制备磷酸锌系复合防锈颜料的方法

说明书

本发明涉及金属防腐领域，旨在提供一种利用棒销式纳米球磨机制备磷酸锌系复合防锈颜料的方法。包括：将去离子水、无机磷酸锌系防锈颜料、有机防锈颜料和分散助剂加入配料桶中搅拌均匀；启动棒销式纳米球磨机的冷却循环水系统；开动隔膜泵将混合浆料注入到棒销式纳米球磨机的内腔中进行循环研磨；研磨后经喷雾干燥，得到粒径100nm以下的有机‑无机复合纳米磷酸锌系防锈颜料。本发明克服现有技术中溶解度低、水解性差，防锈活性不高，显效延时，防“闪锈”能力差等缺陷；能提高有机防锈颜料在无机防锈颜料表面负载效率，充分发挥出防锈颜料间协同增强作用。通过棒销式纳米球磨机的应用，能轻易实现有机‑无机纳米复合防锈颜料的工业化生产。

技术领域

本发明涉及利用棒销式纳米球磨机制备磷酸锌系复合防锈颜料的方法，用于金属防腐涂料配方中，属于金属防腐领域。

背景技术

磷酸锌无毒性，对皮肤无刺激作用，不含铅、铬等有害重金属元素，热稳定性好，能显著改善涂料的耐磨、耐腐蚀性能，是当前用量最大一类生态型防锈颜料。但磷酸锌存在溶解度低、水解性差，防锈活性不高，显效延时，形成有效保护膜时间太长，不能用于临时性保护涂料和克服“闪锈”问题，导致磷酸锌防锈颜料开发应用受到了很大限制。为实现磷酸锌防锈颜料全面取代传统有毒重金属防锈颜料的目的，必须对磷酸锌进行改性，提高磷酸锌系防锈颜料活性，基本途径有如下四种。

1、调整磷酸锌颗粒尺寸和形貌

普通磷酸锌的粒径约在5μm以下(多为0.5～4μm)，但因易团聚，导致真正体现出来的颜料粒径相差甚远，并且粒度分布很宽，使颜料分散性差，防锈活性不高。另外，磷酸锌颗粒有砖形和球形两种形貌，其中以球形形貌的磷酸锌防锈能力最好。为提高磷酸锌防锈性能，必须调整磷酸锌颗粒大小和形貌，使磷酸锌颗粒微细化，并且粒度分布狭窄，同时，磷酸锌颗粒需呈球状形貌。

2、盐基化

磷酸锌与水溶性的铬酸锌拼用后，涂料的缓蚀性能明显提高，其活性大小与ZnO的含量有关，也与Zn²⁺和PO₄^2-的比值有关，这一现象暗示碱式水合磷酸锌比标准磷酸锌具有更大的活性。试验结果也证明，经过改性的碱式水合磷酸锌的防锈性能已达到磷酸锌与铬酸盐拼用的水平。目前，德国Heubach公司大量生产多种改性的碱式水合正磷酸锌，被称为第二代磷酸锌防锈颜料，其中Heubach-ZPO是用有机物表面化学改性的碱式水合正磷酸锌，它既可以用于溶剂型体系，也适用于水性体系。

3、化学改性

化学改性，包括对磷酸锌系防锈颜料进行表面包膜处理和进行本体掺杂处理，以增加新的阳离子(如Ca²⁺、K⁺、Al³⁺等)或新的阴离子(如SiO₄^4-、MoO₄^3-、OH^-等)或同时增加新的阳离子和新的阴离子，达到提高活性和扩大应用范围的目的。例如，德国Heubach公司开发的水合正磷酸锌铝，日本公司为提高磷酸锌填料在水性体系中活性制备了磷酸锌钙和碱式磷酸锌钙以及碱式磷酸锌钾等。

4、组合填料

填料与填料经复合而成的填料称为组合填料，也称多相颜料，主要借助于颜料间的协同(叠加)效应，以达到提高填料性能的目的。其主要制备工艺是湿法或干法强力研磨，以达到高效混合的目的。比如美国Mineral颜料公司近年开发的由微细化球形磷酸锌与磷酸铁组成的组合型防锈颜料，适用于一般用途的保养涂料和钢铁及非钢铁底材用底漆，该种多相颜料具有更高的耐碱性，并且能改进涂抹的机械性；挪威Waardals公司推出的一种组合颜料含3份ZP-BS磷酸锌和一份412M硼酸锌，粒径微细化(99％<10μm)，分散性达到调入水平，作底漆用时性能与铬酸锌相当，既能防腐蚀又具有阻燃的作用。