專利名稱：納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料，屬于無機復(fù)合磷酸鹽 顏料或涂料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)溶劑型涂料在生產(chǎn)和使用過程中所釋放到的有機揮發(fā)物質(zhì)(voc) 產(chǎn)生的污染，目前被排在汽車之后，列為城市的主要污染源。作為溶劑型 涂料替代品水性涂料，已受到世界各國的重視。長期以來，涂料工業(yè)使用
的含鉛、鉻(VI)等有毒重金屬的防銹顏料雖然具有優(yōu)異的防銹性能，但
其毒性大、顏色深，在生產(chǎn)過程產(chǎn)生的三廢、制漆過程中產(chǎn)生的粉塵、金 屬涂漆后焊接與切割時散發(fā)的氣體以及涂層破損后的有毒漆膜等等都會 對人體及環(huán)境造成嚴重的危害和污染，因此，這類顏料的生產(chǎn)與使用逐步 受到限制。以磷酸鹽系列顏料就其品種、性能及使用范圍上的研究都占有 較大的優(yōu)勢，從而使其成為用量最大的無毒防銹顏料。但是，單一磷酸鹽
防銹顏料又存在某些缺陷。比如目前市售磷酸鋅的粒子較大(10 15/^m), 比表面積較小，分散性差，并且其溶解度低和水解性差，防銹活性不足， 形成有效保護膜的速度太慢，不能克服所謂的"閃銹"問題，其防銹性能 達不到傳統(tǒng)的鋅鉻黃的水平，難以全面取代傳統(tǒng)的有毒防銹顏料。三聚磷 酸二氫鋁則由于酸性、水溶解度等原因，并不適合直接作為防銹顏料使用， 必須加以改性，使其具有適宜的PH值、溶解性、分散性等，才能成為一種實際可用的活性防銹顏料。而硼酸鋅則屬于活性顏料，該顏料的后期防
銹性能卻不是很好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料及制備方 法，將三聚磷酸二氫鋁、磷酸鋅和硼酸鋅進行復(fù)合，使其在防銹過程中產(chǎn) 生協(xié)同作用，同吋引入納米材料以提高顏料的耐老化性、耐腐蝕性、抗輻 射性等綜合性能。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的這種納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料，
其組成包括AlH2P30w、 Zn3(P04)2、和Zn肌。
所述納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料中A1H2P力k) : Zn3(P04)2: Zn2B60n摩爾比為2 : 1~3 : 0.1~1。
所述納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料的制備方法，包括如下步驟
A 、按照Al : P摩爾比為1:4~6的比例稱取A， (0H)3于燒杯中，溶于
85%的濃磷酸；
B、 將燒杯放入加熱套中，在80。C加熱攪袢完全溶解生成透明粘稠的 Al (H2P04) 3水溶液；
C、 將步驟B所得A] (H2P04) 3水溶液轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿，放入馬福爐中在 280-330。C下加熱3~6h，聚合成白色堅硬的三聚磷酸二氳鋁A1H2P30k)固體；
D 、將步驟C所得AlH2P30u)固體從馬福爐中取出，待自然冷卻至室溫后, 加入產(chǎn)物總重量2 3倍的水使其膨化，得的白色漿狀物；
E、將步驟D所得白色漿狀物中按照Al : B摩爾比為1 : 0.03~0.3的 比例加入硼酸，攪勻得白色漿狀物；F、 另外按照Al:Zn摩爾比為l : 1.6~5.5的比例稱取氧化鋅于燒杯中， 同時加入氧化鋅總量5~6倍的水，攪拌均勻后于超聲波中振蕩30 60m1n, 得到白色漿狀物；
G、 將步驟E所得的白色漿狀物與步驟F中得到的白色漿狀物在超聲 波的振動下均勻緩慢混合并不斷攪拌，約一小時后混合完畢，得到白色漿 狀混合物；
H、 將步驟G所得白色漿狀混合物在60 100。C加熱攪拌并回流1~3h ，
外觀仍為白色漿狀物；
I、將步驟H所得白色漿狀物用布氏漏斗抽濾得到白色濾餅，將濾餅 置于100。C的干燥箱中烘干，粉碎得到含有AlHAOn Zn3(P04)2、和Zr^BeOu 的白色納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料，其中AlHAOw :Zn3(P0J2: Zn2B60n=2 : 1~3 : 0.1~1。
本發(fā)明以廉價的無機鹽為原料，采用創(chuàng)新的制備方法一聚合-超聲化 學(xué)沉淀法將三聚磷酸二氫鋁、磷酸鋅和硼酸鋅迸行復(fù)合，使其在防銹過程
中產(chǎn)生協(xié)同作用，同時提高短、中、長期的防腐性能；本發(fā)明在制備過程 中首先制備三聚磷酸二氳鋁前體，再與適量硼酸混合，而后在一定的條件 下將其加入含有氧化鋅的乳液中，利用三聚磷酸二氳鋁前體中剩余的磷酸 和硼酸與乳液中的氧化鋅反應(yīng)，從而制備出一種新型的、高效的復(fù)合生態(tài)， 納米級磷酸鹽防銹顏料。不僅解決了單純?nèi)哿姿岫蠕X生產(chǎn)過程中過量 磷酸的壞境污染問題，而且用本發(fā)明防銹顏料制備的水性防腐涂料可提高 耐老化性、耐腐蝕性、抗輻射性，還可以進一步提高涂料的附著力、強度、 硬度、耐磨性和耐鹽霧等，具有優(yōu)異的短、中、長期防銹性能。


圖1是經(jīng)超聲處理后所得樣品的TEM照片，說明本發(fā)明的復(fù)合磷酸鹽 防銹顏料是納米級。
具體實施例方式
實施例1 、制備AlHMw : Zn3(P04)2: Zn拙u:2 :1:0.1防銹顏料
(1) 準確稱取15.6g A1(0H)3(0.2摩爾)于燒杯中并溶于55ml (0.8 摩爾)85加勺濃磷酸中(Al與P摩爾比為1:4);
(2) 將燒杯放入加熱套中，加熱并攪拌到80。C吋產(chǎn)生大量氣泡，而后 氣泡逐漸減少溶液澄清粘稠，此時，反應(yīng)已進行完全；
(3) 將所得透明粘稠溶液轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿，放入馬福爐中在280。C下加熱 反應(yīng)6h,聚合成白色堅硬固體。；
(4) 將聚合成的白色堅硬固體取出，待自然冷卻至室溫后，加60m
水使其膨化后得的白色漿狀物；
(5) 在上述白色漿狀物中加入3.7g (0.06摩爾)硼酸，攪勻，仍為
白色漿狀物；
(6) 準確稱取25.9g (0.32摩爾)ZnO (于三頸瓶中，同時加入145ml 水，攪拌均勻后于超聲波中振蕩30m1n，得到白色漿狀物；
(7) 將第(5)步所得白色裝狀物在超聲波的振動下均勻緩慢滴加到 第(6)步所得到的白色漿狀物中并不斷攪拌，lh后混合完畢，仍然是白 色漿狀物；
(8) 將所得白色漿狀物在6(TC加熱攪拌并回流3 h ,外觀仍為白色 裝狀物;(9)將所得白色漿狀物用布氏漏斗抽濾得到白色濾餅，將濾餅置于
100。C的干燥箱中烘干'粉碎得到含有A，3Ch。、 Z門3(P(W2 、和Zn肌的白 色納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料，其中A，H肌:Zn"P04)2: ZnKOirf : 1 : 0.1。
實施例2 、制備AlH2P3Ch。
Zn3(PCW 2: Zn2B60u=2 :2:0.2防銹顏料
(1) 準確稱取15.6g Al (0H)3于燒杯中并溶于69ml85加勺濃磷酸中(Al 與P之比為1:5)。
(2) 將燒杯放入加熱套中，加熱并攪拌到80。C吋產(chǎn)生大量氣泡，而后 氣泡逐漸減少溶液澄清粘稠，此吋，反應(yīng)已進行完全。
(3) 將所得透明粘稠溶液轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿，放入馬福爐中在300。C下加熱 4h，聚合成白色堅硬固體。
(4) 將聚合成的白色堅硬固體取出，待自然冷卻至室溫后，加100ml
水使其膨化后得白色漿狀物。
(5) 在上述白色漿狀物中加入7.4g硼酸，攪勻，仍為白色裝狀物。
(6) 準確稱取51.8g ZnO于三頸瓶中，同吋加入290rrTl水，攪拌均 勻后于超聲波中振蕩30 mln,得到白色漿狀物。
(7) 將第(5)步所得白色漿狀物在超聲波的振動下均勻緩慢滴加到 第(6)步所得到的白色漿狀物中并不斷攪拌，lh后混合完畢，仍然是白 色漿狀物。
(8) 將所得白色漿狀物在85。C加熱攪拌并回流2 h ,外觀仍為白色 漿狀物。
(9)將所得白色漿狀物用布氏漏斗抽濾得到白色濾餅，將濾餅置于100。C的干燥箱中烘干，粉碎得到含有A]H2P3010、 Zn3(P04)2、和Zn2Be0u的白色 納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料，其中、A，3Ch。 : Zn3(P(W2 : Zn肌:2 :
2 : 0.2防銹顏料。
實施例3、制備/\，3010: Zn3(P04)2: Zn2已6。u:2 :3:1防銹顏料
(1) 準確稱取15.6g Al (0H)3于燒杯中并溶于90m185y。的濃磷酸中(A， 與P之比為1:6)。
(2) 將燒杯放入加熱套中，加熱并攪拌到80。C吋產(chǎn)生大量氣泡，而 后氣泡逐漸減少溶液澄清粘稠，此吋，反應(yīng)已進行完全。
(3) 將所得透明粘稠溶液轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿，放入馬福爐中在330。C下加熱
3 h,聚合成白色堅硬固體。
(4) 將聚合成的白色堅硬固體取出，待自然冷卻至室溫后，加150ml 水使其膨化后得的白色漿狀物。
(5) 在上述白色漿狀物中加入37.1g硼酸，攪勻，仍為白色漿狀物。
(6) 準確稱取89.1 g ZnO于三頸瓶中，同時加入500ml水，攪袢均 勻后于超聲波中振蕩60m1n，得到白色漿狀物。
(7) 將第(5)步所得白色漿狀物在超聲波的振動下均勻緩慢滴加到 第(6)步所得到的白色漿狀物中并不斷攪拌，lh后混合完畢，仍然是白 色漿狀物。
(8) 將所得白色漿狀物在lOCTC加熱攪拌并回流lh ,外觀仍為白色 漿狀物。
(9)將所得白色漿狀物用布氏漏斗抽濾得到白色濾餅，將濾餅置于100 。C的干燥箱中烘干，粉碎得到含有A1H2P301Q、 Zn3(P04)2、和Zri2B60u的白色納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料，其中、AIH^Ok) : Zn3(PCW2: Zn2Be0f2 : 3 : 1防銹顏料。
本發(fā)明列舉的實施例旨在更進一步地闡明這種納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽 防銹顏料的制備及應(yīng)用方向，而不對本發(fā)明的保護范圍構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1、納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料，其組成包括AlH2P3O10、Zn3(PO4)2、和Zn2B6O11。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料，其特征包 括防銹顏料中A1H2PA。
Zn3(P04)2: Zri2B60n摩爾比為2 : 1~3 : 0.1~1 。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料的制備方法， 其特征包括如下步驟A 、按照Al : P摩爾比為1:4~6的比例稱取A， (0H)3于燒杯中,溶 于85。Z的濃磷酸；B、 將燒杯放入加熱套中，在80。C加熱攪拌完全溶解生成透明粘稠 的A1 (H2P04) 3水溶液；C、 將步驟B所得A1 (H2P04) 3水溶液轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿，放入馬福爐中在 280 330。C下加熱3~6h,聚合成白色堅硬的三聚磷酸二氯鋁AlH2P3Ck固 體；D、 將步驟C所得A1H2P30K)固體從馬福爐中取出，待自然冷卻至室溫 后，加入產(chǎn)物總重量2 3倍的水使其膨化，得的白色漿狀物；E、 將步驟D所得白色漿狀物中按照Al : B摩爾比為1 : 0.03-0.3 的比例加入硼酸，攪勻得白色漿狀物；F、 另外按照Al:Zn摩爾比為l : 1.6-5.5的比例稱取氧化鋅于燒杯 中，同時加入氧化鋅總量5~6倍的水，攪拌均勻后于超聲波中振蕩 3。 60m1n,得到白色漿狀物;G、 將步驟E所得的白色漿狀物與步驟F中得到的白色漿狀物在超聲 波的振動下均勻緩慢混合并不斷攪拌，約一小吋后混合完畢，得到白色 漿狀混合物；H、 將步驟G所得白色漿狀混合物在60 100。C加熱攪袢并回流1~3 h ,外觀仍為白色漿狀物；I、將步驟H所得白色漿狀物用布氏漏斗抽濾得到白色濾餅，將濾 餅置于100。C的干燥箱中烘干，粉碎得到含有AlHm。、 Zn邀)2、和 Zri2B60u的白色納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料，其中A1H2P3010: Zn3(P0J2: Zn2B晶F2 :卜3 : 0.1~1。
全文摘要
本發(fā)明提供一種納米生態(tài)復(fù)合磷酸鹽防銹顏料，其組成包括AlH₂P₃O₁₀∶Zn₃(PO₄)₂∶Zn₂B₆O₁₁摩爾比為2∶1～3∶0.01～0.1。本發(fā)明在制備過程中首先制備三聚磷酸二氫鋁前體，再與適量硼酸混合，而后在一定的條件下將其加入含有氧化鋅的乳液中，利用三聚磷酸二氫鋁前體中剩余的磷酸和硼酸與乳液中的氧化鋅反應(yīng)，從而制備出一種新型的、高效的復(fù)合生態(tài)納米級磷酸鹽防銹顏料。本發(fā)明以廉價的無機鹽為原料，采用創(chuàng)新的制備方法—聚合-超聲化學(xué)沉淀法將三聚磷酸二氫鋁、磷酸鋅和硼酸鋅進行復(fù)合，使其在防銹過程中產(chǎn)生協(xié)同作用，同時提高短、中、長期的防腐性能。
文檔編號C09C1/04GK101519540SQ20091007407
公開日2009年9月2日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者丁士文, 威 代, 曉 劉, 宋健龍, 陸微微 申請人:河北大學(xué)