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顏料與涂料之——防銹顏料

放大字體  縮小字體 http://m.daocm.com  發布日期:2013-03-28  瀏覽次數:91
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紅丹 

一、紅丹的組成及性質

紅丹又名鉛丹、樟丹,化學名稱為四氧化三鉛,分子式為Pb3O4,結構式為

 顏料與涂料之——防銹顏料

公元23 ~ 79年,羅馬博物館學者在記述比連港倉庫失火時,報道過在失火中損失了許多桶鉛白,這些鉛白受高溫的作用變成了鉛丹,即紅丹。

2PbCO3·Pb(OH)+ 1/2O→ Pb3O+ 2CO+ H2O

紅丹外觀為橘紅色粉末,相對密度為8.6。制漆后具有較強的附著力和遮蓋力,長期光曬產生晶格變化,由橘紅色變為灰暗色。另外,紅丹不溶于水和醇,溶于過熱的堿,在酸性條件下部分溶解生成水和鹽,沉淀部分即為PbO2。

Pb3O+ 4NaOH → Na4PbO+ 2Pb(OH)2

Pb3O+ 4HAc → 2Pb(Ac)+ 2H2O + PbO2

紅丹在580℃以上將分解:

2Pb3O→ 6PbO + O2

二、紅丹在涂料中的應用

紅丹用于涂料的歷史悠久,作為防銹顏料一直沿用至今,尤其是和亞麻油配制的防銹漆,防銹性能很好。它的特點是對于鋼鐵的表面處理要求不高,涂在具有殘留鐵銹的表面上仍有很好的防銹效果。紅丹具有以下幾個方面的作用原理。

(1紅丹在陽極區和陰極區均能發生作用,但這種作用并不是單靠它的離解度,而是主要靠晶格離子的交換作用。紅丹在涂料中的體積比很大,且紅丹可視為正鉛酸鉛(Pb2PbO4),其晶格中存在著規則排列的鉛酸根離子和二價鉛離子。處于晶格外層的Pb2+可與腐蝕起始階段的Fe2+產生離子交換,生產Fe2PbO4

然而對鋼鐵表面殘留的鐵銹Fe3+也有同樣的離子,交換反應生成Fe4(PbO4)3,結構式為

   顏料與涂料之——防銹顏料

所生成的鉛酸鐵和鉛酸亞鐵都是更難溶于水的物質,并且都是不可逆反應,使形成的漆膜保護層更加牢固。

(2紅丹在陰極區的作用是能破壞新生的過氧化氫,抑制鋼鐵表面不再氧化,由于紅丹的還原電位比較高,在陰極區接受兩個電子被還原成Pb(OH)2,并進而與H2O2作用生成H4PbO4。

Pb3O+ H2O + 2e → 3PbO + OH-

2PbO + 2H→ 2Pb(OH)+ Pb2+

Pb(OH)+ H2O→ H4PbO4

H4PbO+ Fe(OH)→ Pb(OH)+ Fe2O+ 3H2O

紅丹在漆中的體積比很大,并且Pb3O4的含量在98%以上,Pb(OH)2仍在循環使用,因此對于控制斑點腐蝕特別有效。還由于Fe2+氧化成穩定的高鐵狀態,能使漆膜增密,從而減少了離子的滲透性。

 (3紅丹在水和氧的存在下,能與油基漆料生成鉛皂,所生成的油酸鉛將進一步分解為不同的短鏈產物,實驗證明含有8 ~ 9個碳的單羧基酸鉛鹽和二羧基酸鉛鹽,它有很好的緩蝕作用。

(4由晶格離子交換出來的Pb2+有助于吸收腐蝕介質中的SO42-、Cl-CO32-生成不溶于水的PbSO4、PbCl2、PbCO3,這是紅丹用于工業大氣中防銹作用的另一個重要特性。

(5由于紅丹具有很高的氧化能力,它和鋼鐵表面直接接觸時,能使其表面氧化成Fe2O3的均勻薄膜,緊密地附著在鋼鐵表面上,使表面鈍化,不使鋼鐵更深的銹蝕,并且在發生銹蝕時很快被氧化成為Fe(OH)3沉積在鋼鐵表面上,能使表面陽極封閉。

 
關鍵詞: 顏料
 
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