氧化铁颜料在油漆中的应用
氧化铁颜料在油漆中的应用氧化铁颜料在油漆中的应用2010-12-24 09：55氧化铁颜料由于本身无毒，不渗色，成本低，且又可形成各种不同色调的特点，被广泛用于涂料、油漆、油墨中。涂料是由成膜物质、颜料、填充料、溶剂以及助剂等组成。它已从油性涂料向合成树脂涂料方向发展，各种涂料都离不开颜料的应用，特别是氧化铁颜料已成对涂料工业不可缺少的颜料品种。应用于涂料中的氧化铁颜料有铁黄、铁红、铁棕、铁黑、云母氧化铁、透明铁黄、透明铁红，还有半透明的产品，其中量大面广的要算铁红为最重要。各种氧化铁颜料的分子式及颗粒形状和色泽名称分子式颗粒结晶形状色泽铁红 Fe2O3针状球状黄光红蓝光红紫相色铁黄 FeOOH针状黄色铁黑Fe3O4球状立方体晶状黑色铁氧体BaO·Fe2O3 MnnFe氧体针状棕褐黑色磁性氧化铁 Fe2O3针状茶色棕褐色云母氧化铁 Fe2O3鱼鳞片状灰黑色带金属光泽褐红色透明氧化铁 Fe2O3 FeOOH针状纺锤状黄色红色1.铁红：具有很好的耐热性在500，也不变色在1200时也不改变化学结构，极为稳定。能吸收阳光中的紫外光谱，所以对涂层有保护作用，耐稀酸、耐碱、耐水、耐溶剂，使它具有很好的耐候性。铁红的颗粒度在0.2m时带黄相，比表面积、吸油量等也较大，颗粒度增大时色相就从红相紫移动，比表面积、吸油量也随之变小，铁红大量用于防锈涂料具有物理性防锈功能，大气中的水份等不能渗透到金属层中，并能增加涂层的致密性与机械强度。应用于防锈漆的铁红水溶盐要低，有利于提高防锈性能，特别是氯离子增加时，水份就容易渗透入涂层中，同时还要加速金属的腐蚀。此外金属对酸性是很敏感的，所以涂料中的树脂、颜料或溶剂等的PH值在7以下酸性较强时，更容易促进金属腐蚀，经长期暴晒后铁红制漆的涂层容易产生粉化现象，特别定颗粒度较小的铁红粉化速度更快，所以要提高耐候性应选择颗粒度较大的铁红，但也容易使涂层光泽下降。面漆颜色的变化通常是由于颜料组份中的一种或几种发生絮凝现象所引起的，颜料润湿性差和润湿剂太多，常常是絮凝的原因，经过焙烧颜料有较大的絮凝倾向，所以为为使面漆色泽均匀一致，应选用湿法合成铁红为宜。以针状结晶的铁红制成的涂层表面，易产生丝光影响，涂刷时产生的条纹从各个角度观察，颜色强度不同，与结晶的不同折光指数有关。铁红有较好的耐热性，也适合应用用于粉末涂料的着色。在喷漆应用的有铁红过氯乙烯底漆，它是先以铁红、过氯乙烯树脂、增塑剂(苯二甲酸二丁酯)，低碳酸钡，填充剂(硫酸钡、滑石粉)混匀后，在混炼机上轧成漆片，经溶剂溶解后，加入酚醛树脂、醇酸树脂，经调漆、过滤而成。铁红在乳胶漆中的应用也有广阔的前途，以代用溶剂型涂料和油性涂料，涂装于各种建筑结构件。为了使乳胶漆有良好的贮藏稳定性，颜料的PH值应接近中性，水溶盐要尽量降低，它还大量地使用于地板漆中。天然铁红由于价格便宜，也可适用于底漆，天然品经过气流粉碎技术99.5%以上通过325目，并可通过高速分散或砂磨制漆，有良好的遮盖力和抗紫外线性能，天然铁红主要用于制备底漆除了具有物理性防锈性能外，还有增重量剂的作用。合成铁红与天然品相比，前者的密度较大，颗粒度小，纯度高，遮盖力好，吸油量高，着色力强，在一些涂料配方中，天然的铁红与合成品共用，如用于车辆、机器、仪器等黑色金属表面打底用的铁红醇酸底漆。项目黄相红相紫相平均粒径m 0.200.250.31比表面积m2/g 8.325.764.38容积密度g/cm 20.710.610.61吸油量ml/100g 19.816.614.8 2.铁黄：和铁红一样具有很好的耐光、耐溶剂、耐碱、耐稀酸等特性，它的耐热稍差，在135/1h和177/5min进行热处理时，因逐渐失去结晶水而向红相转变，所以不能有应用于烘干温度较高的涂料中。合成铁黄着色力高，色光较亮，可按需要能制造出各种色相的铁黄，研磨性也较好，它在紫外以及可见的蓝色光谱段都有强烈吸收，具有屏蔽紫外光辐射的作用，而使聚合物延缓降解，延长涂层应用寿命。因价格较低，可和稳定型酞菁蓝、铁蓝等配成绿色，和铁红、铁黑等配成棕色，在涂料中铁黄的应用面和数量都较少，单独使用更小，多和铁红、油烟等其它颜料混合使用，对应用的涂料应控制烘干温度防止温度过高色相转红。在乳胶漆着色方面，可少量加入铁黄的色浆使呈米黄色，耐光性比单用偶氮的有机黄耐晒黄要好，也可以混合使用，以取有机黄的鲜亮度和铁黄的耐久性。外观密度g/cm3视比容g/ml吸油量折射率遮盖力g/m2纯度颗粒度结晶形态m黄色粉末4.070.3-0.625-302.3-2.410-1586-880.1-0.8针状3.铁棕.铁黑：天然铁棕常含有碳,氧化锰等掺杂物质，合成品是铁黑、铁红和铁黄的拼混物。有较高的着色力和遮盖力，铁棕和铁黑的耐热性都低于铁红，铁黑在180以上的空气中就氧化生成棕色的 Fe2O3，在350以上就转为 Fe2O3(红色)。铁棕能吸收几乎所有紫外段的光谱，因此以铁棕制成的伪装涂料，具有与树木、青草、沙地等相同的红外反射，使空中的红外照相无法测定出伪装物，铁棕这方面发挥了积极作用，而被广泛开拓。铁黑也用于制备底漆，使用于车辆、交通器具金属物的打底，比碳黑易于研磨。4.云母氧化铁：用作防锈颜料的氧化铁主要是云母氧化铁，目前大量使用的还是由天然矿物经过筛选的细粉，呈薄片状结晶，耐热性可达800以上，早期英国利用澳大利亚天然品，经过加工制成高耐久防腐蚀涂料，涂装于桥梁、钢架结构等取得了很好的效果。如Sppndon大桥、法国巴黎铁塔、日本神户大桥、关门桥、本四联络桥等等都是用云母氧化铁涂料涂装，前者在20年期间，涂层具有较好的耐久性，可以省去大量保养费用，受到有关国家重视。合成品在60年代开发后，打破了天然品的垄断地位，在纯度、颗粒度分布、结晶形态、耐热性等多方面都超过天然品，以云母氧化铁制成的涂料有以下特点：有良好的形成膜，优良的附着力和连接特性，抗大气污染和紫外光无辐射，极佳的耐久性，容易涂装成厚膜等。云母氧化铁属无毒品，可应用于无空气喷涂法进行施工，涂装于钢材表面，也可以进行火焰割开或焊接(不会象红丹等含铅等有毒颜料那样，易于危害电焊工发生严重的铅中毒职业病)。云母氧化铁性能非常稳定，最好使用于以聚胺酯油制成的涂料和苯乙烯改性醇酸树脂型、长油度醇酸树脂型以及酚醛树脂型涂料中。近年来在氯化橡胶涂料及二罐装环氧树脂涂料方面，使用也日益增多。在北海油田开发中一些生产装置，多用这些云母氧化铁涂料涂装，具有长效和少保养等特点，在涂料中云母氧化铁的临界颜料体积浓度(CPVC)以在55%左右为宜，在50%时已有很好的附着特性。合成品薄板状结晶厚度为0.52m，结晶面平滑无损，结晶的透过光为美丽的血红色，表面的反射光为有金属般光泽的黑紫色，>50m的大颗粒结晶，有较好的闪光，可用于金属闪光涂料和防锈涂料。国内的天然云母氧化铁已应用于酚醛防锈漆(云母氧化铁为41.6%)醇酸防锈漆(云母氧化铁为42.2%)环氧底漆和氯化橡胶漆中及富锌底漆中替代部份锌粉的耐腐蚀性、涂膜的附着力很好，既环保又经济。透明氧化铁颜料在涂料中的应用：分散方法：透明氧化铁颜料要充分展示其透明度和着色力，必须将其完全分散，由于透明氧化铁颜料粒子细小，粒子间产生强大的界面力量，将粒子紧紧粘合很难分散，理想的分散效果关键取决于分散工艺、配方和设备。分散过程的第一阶段是选择适当的分散剂的溶剂，将颜料表面润湿成预分散体，然而选择合适的设备，对分散相对低粘度的系统，可选用球磨机来分散，但砂磨机(含玻璃钢氧化锆珠)更为合适，对于一些高粘度的系统，如高颜料含量的膏应采用三滚机，经过充分分散，(一般细度达5微米以大)就能显现出透明氧化铁颜料的优良性能。为效应颜料在金属闪光漆和锤纹漆中的应用：在汽车涂装业中，因纳米材料具有随角变色效应，添加在汽车等用的金属闪光面漆中能使涂层产生丰富而神秘的颜色效应，从而使汽车面漆大增光辉，深受配色者欢迎喜用。除用于轿车外，还可用于自行车、摩托车和仪表外壳涂装。而锤纹漆是透明氧化铁颜料的一个潜在应用领域，使用透明氧化铁颜料可使锤纹漆纹理更加清晰，比用普通颜料的产品质量更胜一筹。在木器漆中的应用：紫外线是破坏木质的元凶，而透明氧化铁能强烈吸收紫外线辐射，从而保护木质，并且对木材既能起到着色效果，又能使木质保持天然纹理因而非常适用于木器家俱漆。透明氧化铁用于木器家俱漆的三大主要功能：色彩及透明度，有红、橙、黄、棕等色彩及透明氧化铁被完全分散后，呈完全透明；化学稳定性和抗风蚀作用，透明氧化铁对各种溶剂有极好的稳定性，不渗色也不产生色移现象，有效抵抗酸碱腐蚀；紫外线屏蔽剂，透明氧化铁对紫外线具有强大的吸收能力能保护木质减退紫外线的损伤。在电泳漆中的应用：金属铝门窗已进入寻常百姓家，在普及推广应用时感到其装饰性尚不尽如人意，于是出现了外饰涂层的铝门窗，国外推广使用的透明氧化铁电泳涂装的铝型材，由于透明着色，保留了铝的质感。电泳漆的密着性为铝材提供防护，透明氧化铁的明快色调和极高的保色、保光性给铝门窗升级换代提供可能，使装饰铝型材极具竞争力。在罐头中的应用：透明氧化铁是无机物着色颜料，且重金属等有毒有害杂质含量都在100PPM以下，因此利用透明着色、耐酸、耐碱，又无毒的特征，可制罐头涂料，特别适用于罐头内壁的涂装。在建筑涂料中的应用：建筑涂料在国外被认为是涂料工业的两大支柱之一(另一支柱为汽车工业)，而绿色环保正越来越为人们关注问题，自然成为工业发展所必须遵循的原则，所以国内外建筑涂料发展的总趋势是向水性化、多功能化和高性能化发展。建筑涂料使用的颜料必须是耐光、耐候，而且外墙涂料的色明度和彩度，正需提高而传统的不透明颜料耐光、耐候性，达不到高性能化发展。纳米级透明氧化铁能明显提高透明度，又具有强烈吸收紫外光的能力，所以特别适用于外墙涂料。在欧美发达国家把透明氧化铁颜料做成各类环保型水基分散体而应用于外墙涂料中。以极好的耐光、性耐侯性展现于市场上，而透明氧化铁颜料的色彩，可与有机颜料相并论，其高着色力、高彩度以及安全性也可用于内墙涂料的着色应用。氧化铁颜料在功能性纳米涂料的应用：纳米涂料具有广阔的市场前景，不仅能大大改善传统纳米涂料的性能，还能得到新的功能，如改善涂料储存稳定性、耐候性增强涂层的强度、硬度、耐磨性、耐刮伤性等力学性能，会有多种优异特性。但我们不应过度炒作和扩大，而应踏实做事。国内纳米涂料还刚刚起步，基本上还处于实验室阶段。下面简单介绍与氧化铁颜料有关的纳米涂料。军事隐身涂料：某些纳米氧化物(Fe2O3ZnO NiO2 MoO2)对电磁波具有较强的吸引性，将其与有机涂料复合后，可制得军事隐身涂料。用于飞机、导弹、潜艇、舰艇等武器装备上，可极大提高它们的战斗生存能力，与其他隐身材料相比，具有吸收频带宽、重量轻、厚度薄等优点，因而可望在未来军事隐身方面大量身手。静电屏蔽涂料：利用纳米粒子的静电屏蔽性，可制得静电屏蔽涂料，用于家电的静电防护。并可通过选用不同的纳米粒子(Fe2O3ZnO NiO2 MoO2)，来调节防静电涂料的颜色。隔热涂料：利用纳米粒子如Fe2O3，对红外线的吸收和反射性能，将它们与有机涂料复合而制得的隔热涂料，可广泛用于玻璃幕墙、汽车玻璃、海上钻井平台、油罐、石油管道、汽车、火车、飞机表面、船壳、甲板、坦克、军舰、宇宙飞船表面等场合的隔热。纳米自修补涂料：这种涂料尤其适用于制备高挡汽车漆，由于汽车在使用过程中，其表面涂层难免受异物刮擦或人为破环而损伤，采用常规方法对这些细小伤痕进行修补则容易造成花斑，若大面积修补则费时耗力，很不经济。采用纳米技术使汽车涂料具有自修补能力，则可大大提高现有汽车涂料的档次。大气净化涂料：纳米粒子表面具有较高的催化特性，利用这一特性可制得大气净化涂料，比
