涂料用无毒灰色防锈料的研究进展（4）

    硼酸锌（ZB）［63］在防腐领域具有独特防腐性能和强有力的性价比。通用的硼酸锌化学分子式为：xZnO·yB2O3·zH2O。ZB在本质上不同于其它几种硼酸锌颜料—偏硼酸钡和硼硅酸钙，ZB几乎是中性，在水性浆中pH值为7.1～7.8，而其它几种硼酸锌是高碱性的。这使得ZB与各种水性和非水性树脂均相容。

    硼酸锌防腐的准确机理还不十分清楚。硼酸锌属于活性颜料，在有氧和水存在时，它变得活跃。它的水解产物促进在金属表面形成均匀完整的钝化氧化层。另外，硼酸锌具有较强的缓蚀作用，在合适的条件下，可以中和腐蚀电池中极端的pH值环境，从而打乱了导致腐蚀和失去附着力的阳极和阴极区域的建立。并且还发现，硼酸锌对涂膜下的孔蚀和均匀腐蚀提供了额外保护。

    硼酸锌在水性和溶剂型涂料中均具有防腐性能。在许多应用中，含有硼酸锌的涂料显示了与含有同等量的锌或锶的铬酸盐相当或更好的防腐性能。另外，硼酸锌还能促进涂膜和金属包括钢铁、铝和铜之间的附着力。

    ReichholdChemicals出版的一份研究报告中指出，在水性醇酸体系中，硼酸锌含量为0.4～0.8lb/gal时，性能突出，与铬酸盐一样。有大量的研究报告表明，硼酸锌与其它缓蚀剂特别是与磷酸锌、改性偏硼酸钡和水合三聚磷酸铝锌合用时，会产生协同作用，提高了防腐性能。例如，PPG工业透露在水性丙烯酸和改性丙烯酸乳液、环氧和环氧酯中，在铁基和非铁基底材上像汽车、机械设备和割草机中，ZB与偏硼酸钡的混合不仅大大提高了防腐性能而且还显著提高了附着力。

    2.4离子交换型颜料

    离子交换型灰色防锈料是一种新型无毒灰色防锈料，包括含钙离子交换硅胶和稀土离子交换硅胶等，其作用机理［38，64］与上述的灰色防锈料截然不同。当腐蚀性电解质进入涂膜时，即与该灰色防锈料接触，后者就将这种腐蚀性离子截获在此二氧化硅表面上，并释出相应的钙离子和稀土离子而转到金属底材上，当此过程继续进行时，则钙离子层和稀土离子层就堆积在金属涂层界面上，从而起着阻隔作用而保护了底材又增强了涂层的附着力。这使得离子交换颜料具有一些独特的优点［65］：缓蚀离子按“需”释放，能充分有效利用；硅胶在涂层中不溶解，其交换反应以分子水平发生在氧化物载体表面，不影响颜料的形态，可更长时间的保持涂层的完整性。

    周琴［64-66］等人对这两种离子交换颜料进行了系统研究，发现稀土离子交换硅胶具有优良的防腐蚀性能，其生产过程无污染，反应母液可以重复使用，在其所研制的涂料，稀土离子交换硅胶抗渗透性能和防腐蚀性能要优于钙离子交换硅胶，并具有后期的防腐蚀性能。

    国外已开发了离子交换型无毒灰色防锈料，该类颜料的防锈效果取决于离子交换而不是溶解度［67］。Grace公司生产的Shieldex是离子交换型颜料的代表产品，其防腐蚀作用是通过腐蚀性离子与颜料中的钙离子进行交换，释放出的钙在金属表面沉积而屏蔽防腐［68］。有些国外生产厂家将Zn3（PO4）2、ZnO、CaNO2·H2O等混炼而制成一种新型灰色防锈料，据称其防腐蚀效果更优于Zn3（PO4）2［38］。V.I.Pokhmurs\'kyi［69，70］等人研究结果显示，由Zn3（PO4）2和钙离子交换树脂混合物为灰色防锈料的环氧涂料，比它们单独使用时的防锈效果更好，并与由铬酸锶为颜料的环氧涂料防锈性能相等同。

    3综合型灰色防锈料

    综合型灰色防锈料兼具物理防锈和化学防锈机理，具有更加优异的防腐蚀性能。常用的综合型无毒灰色防锈料有：片状锌粉、片状锌铝合金、复合铁钛粉等。

    3.1片状锌粉

    将锌粉用于配制防腐蚀涂料已有几十年的历史，由于其优良的防腐蚀性能，已成为钢铁构件防腐蚀领域和车间底漆领域中最常用的防锈底漆之一。目前国内外工程中实际使用的富锌底漆多用的是球状灰色防锈料锌粉，但是随着市场发展，锌粉逐渐向鳞片状方向发展