【摘要】：鋼鐵等金屬基材最常見的有效防銹辦法是在金屬基材表面涂裝有機(jī)或無機(jī)涂層,實現(xiàn)物理或化學(xué)防銹來達(dá)到防腐蝕的效果。與傳統(tǒng)的鉛系、鉻系防銹顏料相比,磷酸鹽系顏料具有無毒環(huán)保、價格低廉、耐蝕性好等特點,因此在我國涂料綠色化生產(chǎn)進(jìn)程中占據(jù)重要的地位。本文制備了三種新型磷酸鹽:磷酸鋅納米顆粒、多金屬磷酸復(fù)鹽、無機(jī)-有機(jī)化學(xué)鍵合防銹顏料,并將磷酸鋅納米顆粒和多金屬磷酸復(fù)鹽應(yīng)用于涂料中探索其的防銹性能,主要研究工作及結(jié)論如下:(1)以ZnO與H_3PO_4為原料,通過研磨反應(yīng)、添加表面活性劑可控合成納米磷酸鋅,采用單因素實驗探討各因素對產(chǎn)物形貌、粒徑大小分布的影響,通過SEM、XRD、DLS、FT-IR、TEM等對產(chǎn)物進(jìn)行表征,并應(yīng)用于環(huán)氧體系涂料中,通過鹽霧試驗測定其防銹性能并對其防銹機(jī)理進(jìn)行探索。結(jié)果表明:當(dāng)反應(yīng)條件為表面活性劑CTAB的濃度9×10~(-4)mol·L~(-1),研磨時間3h,鋯球為研磨介質(zhì),研磨罐中球料比150:1,磨球比例Ф10mm:Ф6mm=1:4,轉(zhuǎn)速200r·min~(-1),固液比為1:1,其平均粒徑為68nm,可控合成粒狀納米磷酸鋅。鹽霧試驗表明納米磷酸鋅涂料耐鹽霧時間平均為546h,相較于紅丹的384h、市售磷酸鋅的144h等時間更長,證明制備的納米級磷酸鋅具有優(yōu)異的耐腐蝕性。涂層表面觀察到納米磷酸鋅涂層表面平整致密,具有良好的物理屏蔽防銹性能;納米磷酸鋅顆粒細(xì)小均勻、粒徑分布窄,在涂料中分散好,貯存性穩(wěn)定,可減少涂層孔隙,使得涂層細(xì)膩致密,更有效地阻止腐蝕性物質(zhì)的侵入,在化學(xué)防銹的基礎(chǔ)上增強(qiáng)了物理屏蔽性能。(2)以Zn~(2+)和Fe~(3+)陽離子、PO_4~(3-)和MoO_4~(2-)陰離子為原材料,制備多金屬磷酸復(fù)鹽,采用單因素實驗,考察了PO_4~(3-)/MoO_4~(2-)摩爾比、Fe~(3+)/Zn~(2+)摩爾比、反應(yīng)pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等因素對產(chǎn)物中磷酸根、鉬酸根含量的影響,并以兩者的含量為雙指標(biāo)響應(yīng)值,采用中心復(fù)合設(shè)計響應(yīng)面優(yōu)化制備工藝條件,通過SEM、XRD、FT-IR等對產(chǎn)物進(jìn)行表征,并應(yīng)用于環(huán)氧體系涂料中進(jìn)行鹽霧試驗測定其防銹性能,并對其機(jī)理進(jìn)行分析。結(jié)果表明:不同因素對磷鉬酸含量的影響順序為:陽離子摩爾比反應(yīng)pH值反應(yīng)溫度反應(yīng)時間,磷酸根與鉬酸根摩爾比5:1,鐵鋅離子摩爾比0.98:1,pH為6,溫度78℃,時間79min時,磷酸根與鉬含量分別可達(dá)到34.79%和5.15%。所得復(fù)合產(chǎn)物進(jìn)行鹽霧試驗,耐鹽霧時間與紅丹接近,比進(jìn)口同類產(chǎn)品及市售磷酸鋅分別高10%和200%,由于陰、陽離子的協(xié)同作用,合成的磷酸復(fù)鹽具有更為優(yōu)異的性能。(3)以三聚磷酸鋁為主體,有機(jī)胺類:乙醇胺、松香胺、苯胺為客體,采用水熱、超聲等方法對三聚磷酸鋁進(jìn)行插層和剝離,將插層的苯胺-三聚磷酸鋁中的苯胺氧化成聚苯胺-三聚磷酸鋁,并對產(chǎn)物進(jìn)行XRD、SEM、FT-IR表征,對插層反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行分析,探索無機(jī)-有機(jī)化學(xué)鍵合型防銹顏料的合成。結(jié)果表明:當(dāng)反應(yīng)溫度150℃,時間2h時,ATP:三乙醇胺=1:1.2(m/m,以下同),溶劑熱中乙醇胺均可以插層并剝離ATP。苯胺較優(yōu)的插層比例為ATP與苯胺質(zhì)量比為1:0.5,溶劑熱反應(yīng)溫度為100℃、反應(yīng)時間為2h時,超聲反應(yīng)條件時間為6h、溫度60℃,都能插層剝離ATP,苯胺氧化反應(yīng)生成聚苯胺-三聚磷酸鋁的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合物外觀變?yōu)槟G色但仍然保留插層剝離后的片狀形貌。而松香胺無法與三聚磷酸鋁發(fā)生插層反應(yīng)。
【圖文】：

通過實驗可得，無論采用單一的表面2.1 至圖 2.4）還是 OP-10 和 CTAB 復(fù)合（結(jié)果材質(zhì)為氧化鋯時，磷酸鋅研磨產(chǎn)物大部分呈圍也比較窄，團(tuán)聚程度小為軟團(tuán)聚，而磨球的為層狀顆粒，顆粒尺寸略大、分布范圍較寬且因分布，平均粒徑為 1.5μm，最大的尺寸甚至達(dá)相似，且填充的效率相同，根據(jù)球磨機(jī)作用原效率好氧化鋯球作為制備納米磷酸鋅的研磨介表 2.3 不同研磨介質(zhì)對產(chǎn)物的影響（CTAB）粒度分布 平均粒徑 形貌，142nm-712nm，4.8μm-6.4μm1.5μm 塊狀+粒531nm-1.1μm 728nm 粒狀，

表 2.3 不同研磨介質(zhì)對產(chǎn)物的影響（CTAB）粒度分布 平均粒徑 形貌，142nm-712nm，，4.8μm-6.4μm1.5μm 塊狀+粒531nm-1.1μm 728nm 粒狀，圖 2.1 表面活性劑 CTAB 瑪瑙球 DLS 圖
【學(xué)位授予單位】：廣西民族大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG174.4;TQ630.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2709462