防锈颜料的作用机理、现状及发展趋势

在工业涂料中防腐蚀涂料对金属底材的保护主要是三种形式：屏蔽作用、缓蚀作用和阴极保护（电化学保护）作用。根据防锈颜料的的主要功能可以分为：物理性防锈和化学性防锈，其中化学性防锈颜料又可以分为缓蚀型和电化学作用型两种颜料。

 

    1 屏蔽作用

 

    由于在防腐蚀涂料的成膜过程中对底材的润湿程度、表面张力的均衡、溶剂的残留以及施工等因素的影响，涂料漆膜都存在一定的透水性和吸水性。这就大大的增加了水、氧气和离子渗透的几率，而这些都是造成金属底材腐蚀的主要原因。所以在涂料中增加片状颜料能有效的屏蔽水、氧气和离子等腐蚀因子透过，切断涂层中的毛细孔。从而阻断或延长腐蚀介质的深入的途径，从而提高涂层的防腐蚀能力。例如氧化铁红、云母粉、铝粉、云母氧化铁、玻璃鳞片、不锈钢鳞片等。

 

    2 缓蚀作用

 

    漆膜中某些防锈颜料本身或其与成膜物或水分的反应产物，对金属底材可以起缓蚀作用，实质就是阻缓阳极反应，最典型的就是钝化作用和磷化作用。传统的防锈颜料如铬酸盐防锈颜料、铅系防锈颜料、磷酸盐防锈颜料。

 

    3 阴极保护作用

 

    在涂层中加入对钢铁底材能成为牺牲阳极的金属颜料其用量又足以使金属颜料与金属表面之间达到电接触程度，便能使金属免受腐蚀。典型的就是富锌涂料。利用锌粉在钢铁表面形成导电保护层，形成由锌粉和底材钢板组成的电池，电流从锌流向铁，从而使底材受到了阴极保护，同时锌的腐蚀产物为锌盐和锌的络合物，这些生成物是难溶稳定的化合物，聚集在涂层中，涂层的屏蔽作用也得到了增强，从而起到了防锈效果。

 

    防锈颜料的现状

 

    随着人们的生活水平的提高和越来越多的使用要求，对颜料的使用越来越严格。不光是防锈效果的要求，更多的是环保性的要求。传统防锈颜料的使用受到了很大的限制，尤其是铅系防锈颜料（红丹）、铬酸盐系列（锌铬黄等），其本身的防锈性能稳定，但是其对人体的伤害和对环境的影响是很大的，例如红丹，其防锈作用很好，有其是其能吸收硫酸根离子，对大气环境中德尔腐蚀作用很有意义，但是其毒性很大，长期摄入能引起中毒性肝病、肾病、贫血。慢性中毒对神经系统的损伤也很大。目前基本上被其他无铅防锈颜料所替代。

 

    目前防锈颜料市场使用的主要防锈颜料有：氧化铁系列产品、锌粉、磷酸盐系列产品、片状结构类产品。

 

    防锈颜料的发展趋势

 

    随着环境友好型颜料的需求越来越大，对防锈颜料的开发也越来越来越多，开发新型的高效环保的防锈颜料形势也越来越迫切，其主要的性能要求如下：

 

    1 环保性

 

    近年来，环境的越来越恶化，人们的环保意识的增强和环保法规的出台，颜料的环境友好型是目前各种颜料发展的必然趋势。目前发展最多的是磷酸盐系列、钼酸盐等。但是欧盟环保规范1999/45/EC规定：涂料中锌的化合物（如氧化锌。磷酸锌等）如果超过规定的量，必须在包装容器中表示出来。从而限制了磷酸锌及其衍生物的使用也受到了限制。同时欧盟于2008～2010年分布实施的REACH法规旨在禁止或限制所使用的任何被认定的有毒害的化学品。所以防腐涂料技术引进环境友好型的产品取代含重金属和有毒化合物的防锈颜料（六价铬和含锌化合物等）的形势越来越严峻。

 

    2 低成本

 

    目前随着市场竞争越来越激烈，各个生产企业对颜料的选择也越来越严格，尤其是高性价比的产品的需求也越来越大。而目前市场上很多产品虽然性能很优异，但是价格也十分昂贵，在成本方面也大大的限制了其使用，所以开发出高效低成本的产品也是未来防锈颜料发展的一个重要的发展趋势。

 

    3 高性能

 

    目前防锈市场的产品，很多都是单一性能需求的产品为主，很多时候在使用时如果使用单一的防锈颜料很难达到性能需求，其防锈效果也很有限。而很多客户在追求性能的同时不得不增加其用量，但是效果还不是很明显，造成了成本的增加。为了避免在使用过程中的使用过剩，这就要求防锈颜料的具有多重防锈的效果，减少产品的使用。这不仅可以降低成本，还能大大的节省各种资源，降低能耗。本文节选自《首届颜填料应用技术培训班教材（2014）》