一种纤维状稀土防锈颜料及其制备方法与流程

本发明属于防锈颜料技术领域，尤其涉及一种纤维状稀土防锈颜料及其制备方法。

背景技术：

金属材料具有广泛的应用，然而金属腐蚀是其在应用中不可忽视的问题。在众多防腐蚀措施中，涂料是最普遍的方法之一。防锈颜料是影响防腐涂料保护效果的重要因素。以红丹和锌铬黄为代表的传统防锈颜料虽然其防锈效果好，但由于人类对环境和健康的日益重视，这类含铅及铬的有毒的防锈颜料己被弃用。因此开发新型的绿色环保的防锈颜料是该领域的重要课题。以铈、镧为代表的稀土盐，因具备缓蚀效果而备受关注，其难溶有机酸根盐有望成为新一代的防锈颜料而被深入研究（progressinorganiccoatings,2014,77(4)，765-773.）。如专利cn201310617421.4（一种基于有机酸根稀土盐颜料的无铬环保涂料及制备方法）公开了采用肉桂酸铈、酒石酸铈、柠檬酸铈、苹果酸铈、水杨酸铈等有机酸根稀土盐颜料的涂料组成。然而防锈颜料的形状，一般为球状颗粒或片状。相关研究发现短纤维填料能对涂料进行补强，提高涂料的耐磨性能及强度。

因此，研制一种纤维状稀土防锈颜料，能够提高涂料的防锈性能的同时增强其耐磨性能及强度，具有高的应用前景。

技术实现要素：

本发明针对以上技术问题，提供一种纤维状稀土防锈颜料及其制备方法，该防锈颜料兼具防锈和补强双重作用。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种纤维状稀土防锈颜料，具体为氨基三亚甲基膦酸和稀土无机盐的产物。其中氨基三亚甲基膦酸化学结构如下：

其中稀土无机盐，为硝酸铈、硝酸镧、氯化铈、氯化镧其中的一种。

所述的纤维状稀土防锈颜料的制备方法，具体制备过程如下：

（1）将氨基三亚甲基膦酸和稀土无机盐分别溶解在水中，其浓度为0.01~3mol/l；

（2）用碱将氨基三亚甲基膦酸溶液的ph值调节至4~7；

（3）在氨基三亚甲基膦酸溶液加入0.01~0.5%的分散剂；

（4）按照反应的化学计量比进行配料，让氨基三亚甲基膦酸和稀土无机盐溶液充分混合反应；

（5）混合物静置，过滤，沉淀先用馏水冲洗后，再有用去离子清洗，以消除可能过量的无机盐离子；

（6）沉淀物在40～80℃下烘干，得到纤维状稀土防锈颜料。

其中碱为常见的氢氧化钠、氢氧化钾。

其中分散剂为聚羧酸类阴离子型分散剂。

本发明的优点及有益效果如下：（1）所得的防锈颜料具有大的长径比，具有短纤维特征；（2）所得的防锈颜料具有稀土阳离子和氨基三亚甲基膦酸根阴离子的双重防锈效果。

总之，本发明提供了一种新型的纤维状稀土防锈颜料，其可在提高了涂层的耐腐蚀性能，发挥出短纤维增强的作用提高涂料的耐磨性能及强度。

附图说明

图1为本发明的实施例1制备的纤维状稀土防锈颜料形貌图;

图2为本发明的实施例2制备的纤维状稀土防锈颜料形貌图;

图3为本发明的实施例3制备的纤维状稀土防锈颜料形貌图;

图4为本发明的实施例4制备的纤维状稀土防锈颜料形貌图;

图5为本发明的对比实施例1制备的防锈颜料形貌图;

图6为本发明的对比实施例2制备的防锈颜料形貌图;

图7为本发明的电化学极化曲线测试结果图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。除非另外说明，否则所有的分数为重量份，所有的百分比为重量百分比。

实施例1

称量0.01mol的氨基三亚甲基膦酸、以及0.02mol的硝酸铈分别加入水中进行溶解。用naoh溶液将氨基三亚甲基膦酸溶液的ph调节至6，然后向氨基三亚甲基膦酸溶液中加入0.01%罗门哈斯1124分散剂。然后将0.01mol的氨基三亚甲基膦酸、以及0.02mol的硝酸铈溶液倒入分散机中进行搅拌使其充分混合。混合物静置，过滤，沉淀先用馏水冲洗后，再有用去离子清洗，以消除可能过量的无机盐离子。然后将混合物放置于烘箱中升温至40℃烘干，得到纤维状稀土防锈颜料，见图1。

实施例2

称量0.01mol的氨基三亚甲基膦酸、以及0.02mol的硝酸镧分别加入水中进行溶解。用naoh溶液将氨基三亚甲基膦酸溶液的ph调节至6，然后向氨基三亚甲基膦酸溶液中加入0.01%罗门哈斯1124分散剂。然后将0.01mol的氨基三亚甲基膦酸、以及0.02mol的硝酸铈溶液倒入分散机中进行搅拌使其充分混合。混合物静置，过滤，沉淀先用馏水冲洗后，再有用去离子清洗，以消除可能过量的无机盐离子。然后将混合物放置于烘箱中升温至40℃烘干，得到纤维状稀土防锈颜料，见图2。

实施例3

称量3mol的氨基三亚甲基膦酸、以及6mol的硝酸铈分别加入水中进行溶解。用koh溶液将氨基三亚甲基膦酸溶液的ph调节至6，然后向氨基三亚甲基膦酸溶液中加入0.5%罗门哈斯1124分散剂。然后将3mol的氨基三亚甲基膦酸、以及6mol的硝酸铈溶液倒入分散机中进行搅拌使其充分混合。混合物静置，过滤，沉淀先用馏水冲洗后，再有用去离子清洗，以消除可能过量的无机盐离子。然后将混合物放置于烘箱中升温至80℃烘干，得到纤维状稀土防锈颜料，见图3。

实施例4

称量3mol的氨基三亚甲基膦酸、以及6mol的硝酸镧分别加入水中进行溶解。用koh溶液将氨基三亚甲基膦酸溶液的ph调节至6，然后向氨基三亚甲基膦酸溶液中加入0.5%罗门哈斯1124分散剂。然后将3mol的氨基三亚甲基膦酸、以及6mol的硝酸镧溶液倒入分散机中进行搅拌使其充分混合。混合物静置，过滤，沉淀先用馏水冲洗后，再有用去离子清洗，以消除可能过量的无机盐离子。然后将混合物放置于烘箱中升温至80℃烘干，得到纤维状稀土防锈颜料，见图4。

对比实施例1

称量0.01mol的氨基三亚甲基膦酸、以及0.02mol的硝酸锌分别加入水中进行溶解。用naoh溶液将氨基三亚甲基膦酸溶液的ph调节至6，然后向氨基三亚甲基膦酸溶液中加入0.01%罗门哈斯1124分散剂。然后将0.01mol的氨基三亚甲基膦酸、以及0.02mol的硝酸锌溶液倒入分散机中进行搅拌使其充分混合。混合物静置，过滤，沉淀先用馏水冲洗后，再有用去离子清洗，以消除可能过量的无机盐离子。然后将混合物放置于烘箱中升温至40℃烘干，得到颗粒状稀土防锈颜料，见图5。

对比实施例2

称量0.01mol的植酸、以及0.02mol的硝酸铈分别加入水中进行溶解。用koh溶液将植酸溶液的ph调节至6，然后向植酸溶液中加入0.5%罗门哈斯1124分散剂。然后将0.01mol的植酸、以及0.02mol的硝酸铈溶液倒入分散机中进行搅拌使其充分混合。混合物静置，过滤，沉淀先用馏水冲洗后，再有用去离子清洗，以消除可能过量的无机盐离子。然后将混合物放置于烘箱中升温至80℃烘干，得到颗粒状稀土防锈颜料，见图6。

防锈颜料缓蚀效果表征：将实施例1制备的防锈颜料置于3.5%nacl溶液中浸泡24h得到浸出液。然后将浸出液作为电解质，进行电化学极化曲线测试。测量结果如图7所示，对比发现添加氨基三亚甲基膦酸铈后自腐蚀电位向正移，腐蚀倾向减小，其自腐蚀电流也有所减小，表明实施例1制备的氨基三亚甲基膦酸铈对碳钢具有良好缓蚀效果。

纤维状防锈颜料对有机涂层增强效果的表征：向水性环氧树脂清漆中加入5%稀土防锈颜料，分散均匀。然后将涂料用刷子均匀刷涂在碳钢板上，在室温下干燥，其测定结果如下。

^1*依据gbt6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》

^2*依据gb/t9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》

^3*依据gb/t1768-2006《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》

^4*依据gb/t528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》

由表可知，相比颗粒状防锈颜料氨基三亚甲基膦酸锌、植酸铈其耐磨、拉伸强度及断裂延伸率能有了显著的提高，证明了纤维状稀土防锈颜料能显著提高涂层综合力学性能。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。