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 金广泉，曹跃云

( 海军大学科研部，武汉 430033 )

    摘要：介绍了纳米 TiO2 复合铁钛防锈颜料的制备原理、工艺、技术指标；描述了铁钛防锈涂料的配方、性能检验和产业化进展情况。

    关键词：纳米 TiO2 ；磁化铁；复合铁钛粉；防锈颜料；防锈涂料

    l 概述

    涂料是最经济、最方便的防腐材料。防锈漆在金属防护体系中具有极其重要的地位。红丹防锈漆由于防锈性能优秀，使其在防锈漆料界称王近百年。但由于红丹污染环境，危害人类，近年来，许多发达国家一直在不问断地开发无毒防锈颜料，像美、法、英、日、德等国，都各自开发出了许多无毒防锈颜料，它包括磷酸盐系、硼酸盐系、钼酸盐系、金属粉末、金属氧化物等，其中磷酸盐系列防锈颜料是最具代表性的品种。但是他们的开发主要是在磷酸盐的基础上进行改性，改性 的方向是形成多金属聚磷酸复盐。改性的多聚磷酸金 属盐的防锈性能略超过红丹，但其生产成本很高，在防锈性能方面并未从技术上取得根本性的突破。

    国内油漆厂家使用的防锈颜料分为有毒、无毒两大类，以铅、铬系为代表的防锈颜料具有优良的缓蚀钝化功效，但对环境造成污染。现有的无毒防锈颜料制成的各种防锈漆，其防锈性能有的不如红丹防锈漆，虽然有的防锈性能和红丹防锈底漆相当，但是价格较贵，这就使得防锈性能下降或表面防护费用增加，因此，现有涂料的防锈性能远不能满足国民经济建设对防腐的需要。新一代的环保防锈颜料——复合铁钛粉得到了推广应用，而且市场前景看好。

    2 复合铁钛粉

    2 ． 1 复合铁钛粉的制备原理

    在制备传统防锈漆的实践中发现，同时使用多种防锈颜料制备防锈漆，其防锈性能往往比使用单一品种的防锈颜料要好，显示出多品种的协同效应。在制备防锈涂料的过程中，防锈颜料的“复合”和颜料粒径的“搭配”对涂膜性能的影响是非常重要的。如果选用 2 种或 2 种以上的防锈颜料，其中一种可以选用粒径 较大且较廉价的颜料作为主料，另一种或几种可以选 用粒径相对较小的材料作为分散相辅料，这样既可以达到材料“复合”，又能达到粒径“搭配”的目的。在金属防锈体系中，主要是用涂料来阻止氧、水和氯离子对金属的氧化腐蚀，阻断电流流动对金属的电化学腐蚀。如果用纳米材料作为分散相，以合理的配比分散到涂料中，这种涂料的性能一定会超过常规涂料的性能。显然，运用纳米技术，通过复合改性研制无毒的、性能价格比高的防锈颜料是可行的。

    2 ． 2 复合铁钛粉的制备

    经过分析与试验，选用来源广、价廉且有一定防锈性能的磁化铁作为主颜料。纯磁铁矿精矿粉 (Fe3O4 ，俗称“磁化铁” ) 具有很大的利用价值和应用潜力，在我国资源丰富，可以满足巨大的市场需求；价格低廉，可以抵消因引入纳米材料而提高原料成本的因素，增强市场竞争力；化学性能比较稳定，不污染环境，且它本身对钢铁就具有亲和性，使涂层对钢铁具有良好的附着力。 Fe3O4 也可视为铁酸铁，如果直接在钢铁表面氧化就会生成一层钝化膜，可阻止电化学腐蚀的发生。它可像红丹一样，根据需要制造不同类型的防锈漆，工艺简单；制造的防锈漆施工工艺和配套性与传统防锈漆一样；贮存、保管、运输的要求与同类产品相同。因此，完全适合作为制备复合铁钛粉的载体。

    在主颜料选定后，选择纳米 TiO2 作为复合改性的纳米材料。在此选用国内某公司生产的纳米 TiO2 ，平均粒径在 40-60nm 由南京大学现代分析中心测定。

    文献对纳米颗粒的团聚与分散作了详细的阐述，还对纳米颗粒表面改性方法进行了介绍。对纳米 TiO2 表面改性的方法很多，其中之一是利用有机物分子中的官能团在粉体表面的吸附来对颗粒表面进行分子修饰，使颗粒表面产生新的功能层，有机物分子具有一定刚度的碳链，利用有机基团的空间阻碍作用，阻止颗粒相互接近，以达到阻止凝聚的目的。