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  磷酸锌的发展及应用
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磷酸锌发展及用途
     传统的防锈颜料由于它们的毒性限制它们的应有,所以研制了无毒、无公害的防锈颜料,包括磷酸盐系、硼酸盐系、钼酸盐系、金属粉末、金属氧化物等。其中对磷酸盐生产和应用的研究占有重要地位。 英国学者Coslctt首先在1906年发明了使用磷酸盐对钢铁进行防锈的工业化方法。而后,这种磷酸盐处理金属表面的方法逐步改进。1959年英国首先开始研制磷酸锌,而今已在全世界广泛应用。

一、磷酸锌的组成 磷酸锌理论化学分子式为Zn3(PO4)2•2H2O,分子量404.08,理论化学组成为Zn 48.54%、P 15.33%、O 25.63%、H 0.50%     磷酸锌通常含4个分子结晶水,有α、β和γ三种晶态,属斜方晶系的针状和板状结晶,加热至120℃时可得到二水合物,约在250℃时失去全部结晶水。磷酸锌在水中儿乎不溶,但溶解于稀的无机酸、醋酸、氨水中。 磷酸锌防锈颜料的一般特性,主要成分为Zn3(PO4)2•nH2O(其中n = 0,2,4)。磷酸锌的相对密度为3.0 ~ 3.9,折射率为1.2 ~ 1.6,pH值为6.5 ~ 8.0,二水合磷酸锌的灼烧减量小于10%,四水合磷酸锌的灼烧减量小于16%,磷酸锌的吸油量为15 ~ 50 g/100 g,水可溶部分一般小于1%,粒径为0.5 ~ 4 μm;而英国标准BS 5193中介绍组分为Zn3(PO4)2•2H2O,灼烧后锌含量为50.5 ~ 52%,800℃灼烧减量为8.5 ~ 10.0%,锌含量以收集物计为45.5 ~ 47.6%,还有残余物等。我国生产的磷酸锌经差热分析、热重分析、X射线衍射测试,确认为带两个分子结晶水的磷酸锌,锌含量与吸油量同英国BS 5193。    

 二、磷酸锌的防锈机理 磷酸锌的防锈机理有种种说法。Meyer在1963年提出磷酸锌在体系中与羧酸形成复合物,认为磷酸锌在涂层内部缓慢离解为磷酸离子,缩合磷酸离子与金属表面反应,形成复杂的有粘附性的Me-Zn-P2O5化合物覆盖膜,使金属钝化,或在金属表面和漆料之间构成复杂的络合物。此外,锌离子也形成难溶性络合物,起到阴极保护的作用。尤其是在起初腐蚀过程中,由于结晶水的存在,它和涂料中的-OH和-COOH反应,可能产生凝胶体。这种反应通过多层底漆中磷酸锌的混合而进行,当底漆中的-OH、-COOH基团和磷酸盐反应的时候,将得到内层粘结力。     Harrison等人在1965年提出,由于铵盐的污染对钢铁的腐蚀是很激烈的。磷酸锌能抑制铵离子,通过漆膜的渗透和扩散作用使金属表面慢慢“磷酸盐化”,并保持钝态。磷酸根的存在会大大减轻铵离子的危害,控制金属的腐蚀。锌离子则可能在钢铁表面形成阴极保护,阻止金属的进一步腐蚀。可溶性磷酸盐与在金属表面的阴极区域产生的二价铁离子反应,形成难溶性沉淀覆膜的阴极型抑制剂。但是,磷酸锌几乎是不溶的,所以它的作用曾被怀疑过。关于这个问题,C1ay等人对磷酸锌的萃取液进行了铁的恒定电流的极化试验,证实了它的防腐作用,于1973年提出磷酸锌水解后能与铁锈生成杂多酸络合物,形成坚韧的漆膜,从而起到稳定铁锈的作用。

 三、磷酸锌的用途 磷酸锌是磷酸盐防锈颜料中最重要品种。国外认为磷酸锌从磷酸盐中被挑选出来是一个重大的发展和促进,甚至把它看作是工业发展的里程碑之一。它可配制各种防锈漆。磷酸锌的折射率小,透明度高,因此在涂料中调色比较容易,可以和其它颜料拼用,配制各种颜色。磷酸锌同多种基料配漆,包括氯化橡胶,加固化剂的环氧树脂,中油度醇酸和氨基甲酸酯树脂配漆。用于水性中,和其它标准防腐蚀漆的对照 。实验说明:在大多数情况下磷酸锌防锈效果可与红丹、铅酸钙媲美,在某些方面还优于红丹。其中值得注意的是,磷酸锌PVC的增高反而使防锈性能下降,而磷酸锌在漆中总的PVC一般为30 ~ 35%甚至更高。因磷酸锌是一种不活性颜料,所以在中的有效浓度要高一些。通过微粒化,可以提高它的效果。另外,也可以拼用其它防锈颜料或者碱性较高的磷酸盐,在铁表面形成致密的钝化膜。     磷酸锌是具有较好的稳定性的无色无毒的防锈颜料,它的耐水性和防蚀性较好,在同一 涂层上具有防护和装饰双重作用。磷酸锌为中性,与任何漆料都有亲和性,因此可使保持良好的稠度。由于磷酸锌底漆无毒,已列入英国安全规范3443中。与此同时在预涂结构钢的火焰切割和焊接的实际应用上也得到了卫生部门的认可,从而简化了预涂钢制构件的就地焊接。磷酸锌广泛应用于醇酸、改性醇酸和氨基甲酸酯漆料中,具有干燥特别快的效果,约2小时就可涂面漆而不降低其防腐蚀性,并具有良好的附着力。 磷酸锌具有阻化、闪光效果,能与金属形成粘附性良好的鳞片状结晶。另外也可用磷酸锌制作牙科的印膜材料。

 

 
 
 
 
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