一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料及制备方法，涉及防锈颜料技术领域，其技术方案要点是：钙离子交换型防锈颜料由以下成分组成，以质量份计：55～75份含氟硅粉、10～19份钙盐、1～2份分散助剂、5～6份偶联剂A、5～6份偶联剂B。其中，所述钙盐粒径在500～1500目之间，所述钙盐由以下成分组成，以质量份计：氢氧化钙1～3份、碳酸钙5～10份、氧化钙2～3份、碳酸氢钙2～3份。本技术方案具有符合绿色发展，不含重金属，提升现有物理防锈颜料耐腐蚀性能的效果。锈颜料耐腐蚀性能的效果。锈颜料耐腐蚀性能的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料及制备方法


[0001]本专利技术涉及防锈颜料
，更具体地说，它涉及一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料及制备方法。

技术介绍

[0002]防锈颜料的主要功能是防止金属腐蚀、提高漆膜对金属表面的保护作用。物理性防锈颜料是借助其细密的颗粒填充漆膜结构，提高了漆膜的致密性，起到了屏蔽作用，降低了漆膜渗透性，从而起到了防锈作用，如氧化铁红、铝粉、玻璃鳞片等。铁红又称氧化铁红，性质稳定，遮盖力强，颗粒细微，在漆膜中可以起到很好的作用，其耐热、耐光性好，对大气、碱类和稀酸的作用非常稳定。云母氧化铁其化学成分为三氧化二铁，有良好的化学惰性，在图层中形成的鳞片排列，形成涂层内复杂曲折的扩散路径，使得腐蚀介质的扩散渗透变得相当曲折，很难渗透到基材。
[0003]但是，现有的防锈颜料的应用存在的主要问题有：现有的防锈原料产品的耐腐蚀性能较差，在高添加量时，会影响涂料的流动性，降低涂布率、提高实际涂刷时对涂料的消耗量，提高使用成本；并且现有部分防锈原料重金属超标，有毒，不符合国家绿色及安全发展的理念。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料及制备方法，解决现有的防锈颜料产品的耐腐蚀性能不佳，以及含有重金属的问题。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料，由以下成分组成，以质量份计：55～75份含氟硅粉、10～19份钙盐、1～2份分散助剂、5～6份偶联剂A、5～6份偶联剂B。
[0006]本方案的原理及有益效果如下：专利技术人秉持绿色发展理念，采用含氟硅粉为主要原料制备防锈颜料，含氟硅粉为湿法磷酸副产氟硅酸制取氟化氢过程中产生的副产资源，含氟硅粉中SiO2含量在85％以上，其pH值为2
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3、粒径D50≤13.45；钙盐的加入一方面便于调节溶液PH至趋于中性，使溶液具有适宜的PH便于提升溶解性和分散性，另一方面可以实现钙离子交换反应形成硅酸盐；偶联剂A可以改善各组分在聚合物中的润湿性和分散性，偶联剂B具备较强的氨基反应活性，更好的水解稳定性，能提高符合材料的力学性能，改善无机填料与聚合物之间的相容性。
[0007]当防锈颜料实际运用在金属表面时，金属表面受到环境中水、氧气和酸的侵蚀，形成原电池，在阴极水和氧气结合电离出氢氧根离子，二氧化硅在碱性条件下发生反应，生成硅酸根离子，硅酸根离子和阳极电离产生的铁离子以及防锈颜料表面与涂层中的氢离子交换出的钙离子相结合生成Fe2(SIO3)3和CaSiO3，这二种硅酸盐无法溶解，化学性质稳定。硅酸盐迁移至金属表面形成钝化层，从而阻止金属表面电化学反应的继续发生，可以长期有效的起到保护作用以防止金属被腐蚀。
[0008]进一步，所述钙盐粒径在500
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1500目之间，钙盐由以下成分组成，以质量份计：氢氧化钙1～3份、碳酸钙5～10份、氧化钙2～3份、碳酸氢钙2～3份。采用上述技术方案，多种钙盐的加入便于将溶液PH调至5
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8，有利于各组分溶解和分散，同时还能够保证溶液中钙离子含量以便于颜料与金属基体之间产生离子交换反应，提高颜料的耐腐蚀性能。
[0009]进一步，所述偶联剂A为含离子型颜料亲和基团的环氧硅烷共聚物的水溶液。采用上述技术方案，偶联剂A的加入改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。
[0010]进一步，所述偶联剂A中含有30～80w％的乙烯基三乙氧基硅烷。采用上述技术方案，由于乙烯基三乙氧基硅烷兼有偶联剂和交联剂的作用，有利于颜料溶液的交联、提升颜料溶液的稳定性，同时也能提升颜料在涂料中的分散性和稳定性，利于涂布和提升涂料耐腐蚀性。
[0011]进一步，所述偶联剂A含有15～60w％的3
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(2，3
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环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。采用上述技术方案，环氧硅烷的使用，有利于提升涂料的热稳定性、抗蠕变性、硬度和抗化学性。
[0012]进一步，所述偶联剂B为含离子型含颜料亲和基团的水溶液，其中含有30～80w％的3
‑
哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷。采用上述技术方案，3
‑
哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷具备较强的氨基反应活性，更好的水解稳定性，能提高符合材料的力学性能，改善无机填料与耦合剂之间的相容性。
[0013]进一步，所述偶联剂B为含离子型含颜料亲和基团的水溶液，其中含有15～60w％的环己基氨基丙基甲基二甲氧基硅烷。采用上述技术方案，环己基氨基丙基甲基二甲氧基硅烷具备较强的氨基反应活性，更好的水解稳定性，能提高符合材料的力学性能，改善无机填料与聚合物之间的相容性。
[0014]进一步，所述防锈颜料的粒径为5～50um。采用上述技术方案，当防锈颜料的粒径过小会引起吸油值偏高，造成假稠现象，防锈颜料的粒径过大会降低涂料的遮盖力和光滑程度，各组分颗粒之间的间隙相对增大，最终会降低其耐腐蚀性能。
[0015]一种利用含氟硅粉制备防锈颜料的制备方法，包括以下步骤：
[0016](1)按比例称取含氟硅粉、钙盐、分散助剂，按固
‑
液比1：2与去离子水混合，加入反应釜中搅拌均匀，然后将反应釜升温至60～80℃，向反应釜内加入偶联剂A，继续搅拌60～80分钟；继续向反应釜中加入偶联剂B，然后升温至60～90℃，继续搅拌60～80分钟后降至室温；
[0017](2)研磨、干燥后即得防锈颜料。
[0018]采用上述技术方案，步骤(1)中第一阶段温度为60～80℃，第二阶段温度为60～90℃，如果将温度设置过低，偶联剂A和偶联剂B均无法与其它组分之间发生交联反应，所得产品的力学性能会大大降低，产品性能无法体现，如果将温度设置过高，会导致能耗过高，不符合企业经济节能的理念。
[0019]进一步，所述偶联剂A和偶联剂B以1000～1200ml/min的速度均匀的滴加到反应釜中。
[0020]综上所述，本方案具有以下有益效果：1.本技术方案中使用含氟硅粉，属于对固体废弃物的高价值化利用，将属于固体废弃物的含氟二氧化硅经过改性处理后作为防锈颜料产品进行开发，符合绿色发展的理念。2.本技术方案所得防锈颜料产品在高添加量下，不会
影响涂料的流动性，能提高涂料涂布率，符合新型涂料高固低黏的产品需求方向。3.本产品属于环保型防锈颜料，无铬，不含重金属。4、本方案使用偶联剂含有烷氧基的硅烷，其具有烷氧基典型化学性质。烷氧基硅烷在含水的环境中容易发生水解反应，产生硅醇结构。硅醇结构可以与基材表面的羟基发生缩合反应，剩余的硅醇键可以与其他硅烷分子上的硅醇键发生缩合反应或者形成氢键。通过这种共价键和氢键的结合，硅烷就附着在基材表面，从而起到对基材表面改性的作用。5、经过与市售防锈颜料进行比对，本方案能够明显提升耐腐蚀性能。
附图说明
[0021]图1为实验1(左)与实验3(右)的盐雾试验效果对比图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料，其特征在于，由以下成分组成，以质量份计：55～75份含氟硅粉、10～19份钙盐、1～2份分散助剂、5～6份偶联剂A、5～6份偶联剂B。2.根据权利要求1所述的一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料，其特征在于，所述钙盐粒径在500～1500目之间，所述钙盐由以下成分组成，以质量份计：氢氧化钙1～3份、碳酸钙5～10份、氧化钙2～3份、碳酸氢钙2～3份。3.根据权利要求1所述的一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料，其特征在于，所述偶联剂A为含离子型颜料亲和基团的环氧硅烷共聚物的水溶液。4.根据权利要求3所述的一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料，其特征在于，所述偶联剂A中含有30～80w％的乙烯基三乙氧基硅烷。5.根据权利要求3所述的一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料，其特征在于，所述偶联剂A含有15～60w％的3
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(2，3
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环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。6.根据权利要求1所述的一种利用含氟硅粉制备的钙离子交换型防锈颜料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松林，翟耀，黄鸿，张占方，李白玉，
申请(专利权)人：贵州尧之龙生态工程有限公司，
类型：发明
国别省市：