本發(fā)明屬于防銹無機(jī)顏料合成，特別涉及一種具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、磷酸鹽系防銹顏料在防腐領(lǐng)域占據(jù)著重要地位，其種類豐富多樣，就當(dāng)前國內(nèi)外的研究情況來看，正磷酸鹽、亞磷酸鹽、聚磷酸鹽以及復(fù)合型磷酸鹽等都是備受關(guān)注的幾種類型。

2、在這些磷酸鹽系防銹顏料中，以磷酸鋅為典型代表的第一代正磷酸鹽顏料，曾在防腐涂料領(lǐng)域大放異彩，它所具備的突出綠色環(huán)保性能，使其在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的當(dāng)下，擁有極大的優(yōu)勢(shì)。而且其普適性也很強(qiáng)，無論是傳統(tǒng)的油性重防腐涂料，還是新型的水性重防腐涂料，都能將其廣泛應(yīng)用于底漆部分，為金屬基體提供有效的防銹保護(hù)。

3、然而工業(yè)的進(jìn)步對(duì)防腐材料提出了更高的要求，常規(guī)的磷酸鋅顏料逐漸暴露出一些不足之處：一方面，它的水解程度相對(duì)較低，這就導(dǎo)致其對(duì)基體金屬的鈍化能力不夠理想，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，面對(duì)侵蝕性離子的侵襲，它難以充分發(fā)揮阻擋作用，無法有效抵御這些離子對(duì)金屬造成的腐蝕破壞；另一方面，當(dāng)侵蝕性離子和水分子憑借滲透作用逐漸侵入環(huán)氧涂層時(shí)，環(huán)氧涂層內(nèi)部局部的磷酸鋅會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，這種水解現(xiàn)象會(huì)進(jìn)一步加劇基底金屬的腐蝕程度，而更為棘手的是，從環(huán)氧涂層的外觀上很難及時(shí)預(yù)警發(fā)現(xiàn)腐蝕已經(jīng)發(fā)生。

4、所以，當(dāng)下迫切需要解決的問題就是如何去合成一種全新的磷酸鹽顏料，這種新型顏料不僅要具備腐蝕預(yù)警的功能，能夠在腐蝕剛剛發(fā)生或者即將發(fā)生時(shí)就發(fā)出信號(hào)，讓使用者可以及時(shí)采取措施，而且還要對(duì)侵蝕性離子有著良好的腐蝕防護(hù)作用，能夠切實(shí)有效地阻擋侵蝕性離子對(duì)金屬基體的侵蝕，從而為金屬在復(fù)雜的海洋環(huán)境等惡劣條件下提供可靠的防腐保障?？梢哉f，成功合成這樣的新型磷酸鹽顏料，對(duì)于開發(fā)能夠適應(yīng)新一代海洋復(fù)雜環(huán)境的防腐材料而言，具有極為重要的意義，它將為海洋工程、船舶制造等眾多依賴防腐材料的行業(yè)帶來新的發(fā)展契機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有方法制備的磷酸鹽顏料難以對(duì)腐蝕萌生起到及時(shí)預(yù)警作用，以及對(duì)侵蝕性離子腐蝕防護(hù)能力不足的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本技術(shù)方案提供一種具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法，包括以下步驟：

3、配置用于提供亞鐵離子的含亞鐵離子溶液，其中含亞鐵離子溶液中含有可溶性亞鐵鹽以及表面活性劑且不含有氧化性離子，且含亞鐵離子溶液呈酸性環(huán)境；

4、配置用于提供磷酸根離子和銨離子的初始混合溶液，其中初始混合溶液中含有磷酸、可溶性磷酸鹽、可溶性銨鹽以及有機(jī)溶劑；

5、將初始混合溶液霧化噴入含亞鐵離子溶液中得到中間混合溶液，利用超聲振蕩和微波加熱輔助裝置對(duì)中間混合溶液進(jìn)行超聲細(xì)化、加熱并進(jìn)行保溫得到最終混合溶液；

6、過濾最終混合溶液中的沉淀物，將沉淀物轉(zhuǎn)移至真空環(huán)境下進(jìn)行高溫加熱處理得到具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料。

7、本方案提供一種具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料，根據(jù)上述具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法制備得到。

8、相較現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)方案具有以下特點(diǎn)和有益效果:

9、本方案制備的具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料具有出色的腐蝕預(yù)警能力。當(dāng)摻雜于水性環(huán)氧涂料中，一旦外界氧和水分子滲透至基體金屬?/?環(huán)氧涂層界面處，顏料中fe2+會(huì)被氧化成fe3+，產(chǎn)生黃褐色鐵銹，這一明顯顏色變化極易被察覺。使用者能據(jù)此及時(shí)知曉涂層所保護(hù)的基體金屬可能遭受腐蝕威脅，從而迅速采取防腐修復(fù)等措施。有效避免腐蝕進(jìn)一步惡化，延長基體金屬及其設(shè)備、構(gòu)件的使用壽命，同時(shí)降低因腐蝕未及時(shí)發(fā)現(xiàn)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。且該具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料具有三維結(jié)構(gòu)，這使其在防腐應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)顯著。三維結(jié)構(gòu)提供了更大的比表面積，當(dāng)摻雜在水性環(huán)氧涂料中，其水解產(chǎn)生的?fe2+和?po43-能更充分地與基體金屬水解離子反應(yīng)，生成的絡(luò)合物沉淀可更好地填充環(huán)氧涂層內(nèi)部微裂紋或在基體表面形成鈍化膜，有效提高環(huán)氧涂層的致密度，對(duì)侵蝕性離子的滲透起到更出色的阻擋作用，從而增強(qiáng)涂料整體的防腐性能，保障基體金屬免受侵蝕。

技術(shù)特征：

1.具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法，其特征在于，所述可溶性亞鐵鹽包含氯化亞鐵、硫酸亞鐵、無水溴化亞鐵、硫酸亞鐵銨、氨基磺酸亞鐵、草酸亞鐵、葡萄糖酸亞鐵二水合物、乙二胺硫酸亞鐵四水合物中的一種或在相容情況下的幾種的組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法，其特征在于，含亞鐵離子溶液的ph值為1~5，且通過添加ph值調(diào)節(jié)劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，ph值調(diào)節(jié)劑選自硫酸、鹽酸、乙酸、檸檬酸中的一種或幾種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑選自十二烷基溴化喹啉、脂肪胺鹽、十六烷基三甲基氯化銨、聚季銨鹽中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法，其特征在于，含亞鐵離子溶液含有絡(luò)合劑，絡(luò)合劑選自乙二胺四乙酸、?二巰基丙醇、二巰基丙烷磺酸鈉、巰基乙胺、巰基乙酸中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法，其特征在于，含亞鐵離子溶液置于具備超聲振蕩和微波加熱功能的輔助裝置，設(shè)定超聲振蕩頻率為20khz至130khz；微波輻射加熱器功率為100w至2000w，保溫時(shí)長為0.1~1h，含亞鐵離子溶液的溫度為25℃~50℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法，其特征在于，初始混合溶液中的磷酸選自正磷酸和/或偏磷酸的一種或兩種；初始混合溶液中的可溶性磷酸鹽選自磷酸鈉、磷酸銨、磷酸鉀、磷酸氫鈉、磷酸氫銨、磷酸氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸二氫銨、磷酸二氫鉀中的一種或在相容情況下的幾種組合；可溶性銨鹽選自碳酸銨、磷酸銨、碳酸氫銨、磷酸二氫銨、硫酸銨、氯化銨、酒石酸銨、草酸銨、甲酸銨、檸檬酸銨中的一種或在相容情況下的幾種的組合；初始混合溶液中的有機(jī)溶劑選自乙醇、聚乙二醇、丙三醇中的一種或幾種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法，其特征在于，初始混合溶液的ph值為1~5，且通過添加ph值調(diào)節(jié)劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，ph值調(diào)節(jié)劑選自硫酸、磷酸、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀中的一種或幾種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法，其特征在于，采用真空抽濾裝置過濾最終混合溶液中的沉淀物，并將沉淀物置于真空管式爐中進(jìn)行高溫加熱處理，其中真空管式爐保護(hù)氣體為氬氣，加熱溫度為100℃至200℃。

10.一種具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1到9任一所述的具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法制備得到，具有三維空間結(jié)構(gòu)且負(fù)載亞鐵離子。

技術(shù)總結(jié)
本方案提供了一種具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料的制備方法，包括以下步驟：配置用于提供亞鐵離子的含亞鐵離子溶液，其中含亞鐵離子溶液中含有可溶性亞鐵鹽以及表面活性劑且不含有氧化性離子，且含亞鐵離子溶液呈酸性環(huán)境；配置用于提供磷酸根離子和銨離子的初始混合溶液；將初始混合溶液霧化噴入含亞鐵離子溶液中得到中間混合溶液，利用超聲振蕩和微波加熱輔助裝置對(duì)中間混合溶液進(jìn)行超聲細(xì)化、加熱并進(jìn)行保溫得到最終混合溶液；過濾最終混合溶液中的沉淀物，將沉淀物轉(zhuǎn)移至真空環(huán)境下進(jìn)行高溫加熱處理得到具有腐蝕預(yù)警能力的三維結(jié)構(gòu)磷酸亞鐵顏料，可具有腐蝕預(yù)警能力。

技術(shù)研發(fā)人員：張玉林,汪彬,王彤,鐘偉,傅康佩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭溪市鎂材料研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2