一、复合针钛防锈颜料的研制背景

    1、社会发展的要求

　　据资料显示，全球每年因金属腐蚀造成的经济损失高达7000亿美元，高出任何一种自然灾害所带来的损失。每年有10%的金属被腐蚀。在各种防锈材料中防锈漆应用最普遍。我国防锈涂料的开发整体水平落后于西方发达国家，仍然以红丹、铬酸盐、铁系颜料、磷酸锌等传统防锈颜料为主。红丹因其污染严重，对人体的伤害很大，目前已被许多国家相继淘汰和禁止使用；磷酸锌防锈颜料虽然无毒，但性能并不理想，而三聚磷酸铝因价格原因未能大量使用。国外推出了一系列无毒防锈颜料可与铬酸盐相比，但因价格太高，国内很少有引进。我国防锈涂料业亟待一种无毒、性能优异而又价格低廉的防锈颜料来提升防锈涂料产品的整体水平。

　　2、我军装备的需要

　　作为钢铁长城的我人民解放军，尤其是海军装备每年需要大量的防锈涂料，过去以红丹、铁红防锈涂料为主，因为环保的要求，红丹已禁止使用，而铁红防锈漆性能又不理想，因此，我军装备也急需一种新的环保型高效防锈涂料。

　　复合铁钛防锈颜料就是在这样的背景下，由中国人民解放军海军工程大学运用超微细技术研制开发，由万达科技(无锡)有限公司组织生产的。

　　二、复合铁钛防锈颜料产品性能及其特点

　　复合铁钛防锈颜料从研制到批量生产应用历经了近六年的时间，现在市场已有批量销售的复合铁钛防锈颜料，根据用途不同加入纳米材料的品种和数量，以及处理工艺不同，产品分为A、B、D、H、F五种型号10个产品(见下表)。

表　产品技术指标及适应范围

　　防锈颜料的防锈性能只能通过制成涂料来表现，通过一系列的试验检测以及用户的实践检验，复合铁钛防锈颜料有以下几个特点：

　　1、无毒无污染

　　经检测，复合铁钛粉中有害重金属含量如下：

WD-A型：

WD-D型(μg/g)：

　　2、性能优异

　　以醇酸、环氧防锈漆为例：

WD-A型铁钛醇酸防锈漆(黑色)配方：

WD-A型铁钛环氧防锈漆(黑色)配方(甲组份)：

以上两种防锈漆性能实测（按国家标准检测）：

WD-D型铁钛醇酸防锈漆（桔红色）配方：

WD-D型铁钛环氧防锈漆（桔红色）配方（甲组份）：

以上两种防锈漆性能实测（按国家标准检测）：

　　从以上实测结果可以看出，用复合铁钛粉制得的防锈漆，其防锈性能大大高于红丹、磷酸锌等防锈颜料。

　　3、适应面宽

　　复合铁钛防锈颜料适用于酯胶、酚醛、醇酸、环氧脂、环氧树脂、聚氨脂、氯化橡胶、丙烯酸、过氯乙烯、氯磺化聚乙烯、高氯化聚乙烯以及各种改性树脂基料中，其常规技术指标全部超过相应的同类红丹防锈漆。详见下表：

部分品种实测技术指标

　　另外，复合铁钛防锈颜料应用水性防锈涂料效果也相当好，目前国内也有多家涂料生产厂家正使用。

　　三、防锈机理

　　1、WD-A型复合铁钛粉防锈机理

　　WD-A型复合铁钛防锈颜料是一种以四氧化三铁为载体粉，添加一定量的纳米材料复合改性而成的一种高性能、环保型防锈颜料。

　　纳米材料的加入大大改善了涂层中颜料和填料的体积填充致密度，减少了毛细管作用，提高了涂层对腐蚀介质的屏蔽作用，因而大大提高了其防锈能力。纳米材料的比表面积大，表面排列的原子数目与内部原子数目之比明显增加，而且表面原子的键合状态与内部原子不同，键态失配，因而出现非化学平衡（即表面活性点增多）。在与其他组份（颜、填料及基料等）作用时在两个混合相之间产生很大的作用力，因而漆膜本身的强度、韧性均显著提高（即综合机械性能提高），就涂层-涂层、基材-涂层而言，其附着力得到了显著的提高。另外，由于纳米粒子与涂料中的某些链段产生了某种相互作用，阻碍了这种链段的运动，因而涂料的流变特性和热稳定性亦得到改善。

　　2、WD-D型复合铁钛粉防锈机理

　　WD-D型复合铁钛防锈颜料的主要成分是几种形态不同的磷酸盐（不含铝、锌），在除掉这种副产品中的有害杂质后（同时进行必要的预处理）使它成为一种不含水的聚磷酸复盐，它本身具有一定的防锈能力（耐盐水3~4天）。然后，复合引入几种纳米粉休材料，使其防锈能力得到大幅提高。

　　WD-D型复合铁钛防锈颜料防锈原理：一是化学防锈，磷酸根与钢构表面的铁原子反应生成磷酸铁络盐，这层络盐牢固的附着在钢件表面，从而保护钢铁；二是纳米材料引入后由于小尺寸效应和表面效应而形成的超常的致密漆膜，有效地阻隔了水分子、氯离子、氧气等对钢铁表面的侵蚀。

　　四、经济效益分析

　　因为复合铁钛防锈颜料防锈性能优异、价格低、用量少，对于油漆生产厂家来说，采用复合铁钛粉生产的防锈漆，不仅产品品质提高，无有毒重金属，而且制漆成本明显降低。以桔红色铁钛醇酸防锈漆与红丹防锈漆作对比，两种油漆外观非常接近，按前面提供的试验配方，铁钛醇酸防锈漆中的颜料部分—中铬黄、钼铬红、复合铁钛粉占油漆总量的34.3%，以目前市场价格计算，这些颜料的总金额为2450元左右，而红丹防锈漆中红丹的漆加量如果占油漆总量的40%计算(远低于国家标准)，红丹的金额为4000元左右，而其他基料、填料、助剂完全一样，因此两种防锈油漆的原材料成本相差1500元/吨左右。而且，铁钛醇酸防锈漆各项技术指标均优于红丹醇酸漆。

　　对于油漆的最终用户来说，由于复合铁钛粉的比重比红丹小得多(2.8克/cm3)，在相同漆膜厚度时，复合铁钛防锈漆每公斤涂刷面积为8-10平方米，而红丹防锈漆每公斤只能涂刷5-6平方米，因此可以大大降低涂装成本。

　　五、结论

　　复合铁钛防锈颜料是一种高科技、新型防锈颜料，性能价格比远优于国内外已有的各种防锈颜料，具有无污染、价格低廉、用其制作防锈漆基本不改变原制漆工艺等特点。用其制得的油漆，其常规技术指标均大大优于相应红丹、三聚磷酸铝、磷酸锌系列防锈漆，可以全面取代红丹、磷酸锌、三聚磷酸铝等传统防锈颜料。因其性价比优，因此，复合铁钛防锈颜料投放市场以来，受到了行业内高度评价。常州涂料化工研究院于2003年9月在《复合铁钛粉在防锈漆中的应用试验报告》中这样评价：“复合铁钛粉的防锈效果超过了现有的氧化铁红、红丹、锌铬黄、磷酸锌、三聚磷酸铝等，同时它解决了很多防锈颜料中含有污染环境的铅、铬重金属的问题，值得在防锈涂料中推广应用。”

　　目前复合铁钛防锈颜料在国内得到了广泛应用，产品除西藏、内蒙古、青海、宁夏、海南外，其他各省市自治区有规模的防锈涂料生产厂家，几乎都在使用复合铁钛防锈颜料，而且现已开始出口俄罗斯、蒙古、韩国等国家。复合铁钛防锈颜料的推广使用，为提高我国防锈涂料的整体水平，降低企业成本，增强产品在国际市场的竞争能力将发挥越来越重要的作用。