云母氧化铁颜料薄片状粒子含量的评定

0 前 言 云母氧化铁颜料是一种化学性能稳定的片状颜料,有天然和合成两类产品。天然云母氧化铁颜料的资源很有限,主要产于奥地利、南非、西班牙、澳大利亚以及我国的安徽铜陵等地。近年来,…

0 前 言
云母氧化铁颜料是一种化学性能稳定的片状颜料,有天然和合成两类产品。天然云母氧化铁颜料的资源很有限,主要产于奥地利、南非、西班牙、澳大利亚以及我国的安徽铜陵等地。近年来,许多国外公司展开了合成云母氧化铁颜料的开发研究并取得了一定成效,我国合成云母氧化铁颜料产品尚处于开发研究阶段。国外云母氧化铁颜料的应用历史久远,使用云母氧化铁颜料作为原料制造的云母氧化铁涂料,在国外被称为“盔甲油漆”,广泛用于铁路桥梁、车辆、铁塔、船舶、集装箱、高炉烟囱等一切大型钢结构上。我国于20世纪70年代开始推广使用云母氧化铁颜料,主要用在钢构件防护涂料中。随着近年来国家对环境保护的日益重视,含铅或铬的颜料在防腐涂料中的应用受到一定限制,云母氧化铁颜料的推广应用更加受到重视。
云母氧化铁颜料应用于钢构件防护涂料中,其保护作用产生的机理是由于颜料薄片在涂膜中的紧密堆积,形成大致与底材平行的重叠层,由此来阻碍腐蚀物质(如水汽及酸、碱、盐等)的渗透,降低紫外线对漆基的破坏,提高涂膜强度,防止涂膜附着力下降、起泡等缺陷现象的产生。国内外许多研究表明,应用高径厚比、薄片状结构好的云母氧化铁颜料制备得到的涂料性能更加优异。因此,如何选择优质云母氧化铁颜料作为原料,如何评定云母氧化铁颜料质量优劣非常重要。片状粒子结构表征方法很多,通常用径厚比来表示。目前,国内外尚无统一的关于片状结构颜料径厚比的测试方法。国际上通行的方法是用透射光学显微镜法评定颜料中薄片状粒子含量,英国、法国、美国ASTM、德国、意大利、韩国标准中均采用了此法,而我国云母氧化铁颜料产品标准(现行化工行业标准HG/T 3006-1986《云母氧化铁》)中则缺少薄片状粒子含量的评定这一重要参数,2011年已对此标准进行了修订,增加了这一项目,在新标准即将发布实施之际,本文对此方法作了介绍,并选择了若干个样品分别用透射光学显微镜和电子显微镜进行了测定,对结果进行了分析,对生产企业和用户评定云母氧化铁颜料产品质量具有一定指导意义[1-4]。

1 试验部分
1.1 样品选择
选取云母氧化铁颜料样品6个,分别编号为1#、2#、3#、4#、5#和6#。其中1#~4#为国内样品,5#、6#为国外样品。
1.2 评定方法
1.2.1 方法原理
云母氧化铁薄片状粒子在用光学显微镜通过透射光下观察时,能清晰地呈现红色半透明状,厚片状粒子或颗粒状粒子则呈现黑色。一般来说,厚度小于4 μm的片状粒子呈现红色,厚度4~10 μm的片状粒子呈现暗红色(在较强的背景光下),厚度大于10 μm的片状粒子则呈现黑色。比较红色(包括暗红色)粒子与黑色粒子数量估算得到薄片状粒子含量。
1.2.2 主要材料及仪器
精制亚麻仁油:酸值为5.0~ 7.0 mg/g(以KOH计);
显微镜用玻璃载片:合适大小;
玻璃棒:圆头形;
光学显微镜:奥林巴斯BX51;
扫描电镜:JSM-6360LA。
1.2.3 操作步骤
使用下列方法之一制备显微镜载片:
(1)取几毫克有代表性的干颜料样品放在玻璃载片上,加几滴精制亚麻仁油,用玻璃棒慢慢地将颜料和油混合,将盖片放在颜料/油的分散体上。
(2)将几毫克干颜料样品铺展在玻璃载片上。将制备好的显微镜载片置于载物台上,调节玻璃载片下面的光亮度至最高,在200倍率处清晰地聚焦,并仔细观察载片直至得到的视域内至少能看到
50个颜料粒子。观察红色(包括暗红色)粒子与黑色粒子数量,至少以50个粒子为一组来计算红色(包括暗红色)粒子含量。
2 结果与分析
2.1 试验结果
选取了云母氧化铁颜料样品6个,分别编号为1#、2#、3#、4#、5#和6#。其中1#~4#为国内样品,5#、6#为国外样品。试验结果见表1。透射光学显微镜(200倍)得到的图片见图1的(a)~(f),扫描电镜(200倍)得到的图片见图2的(a)~(f)。
试验结果
透射光学显微镜(200倍)观察得到的图片
扫描电镜(200倍)得到的图片
2.2 分析与讨论
从试验结果及相关图片(图1和图2)可以看出:
(1)5#、6#样品透射显微镜图片显示半透明红色(暗红色)粒子明显多于其他样品,电镜图片也显示片状结构的粒子明显高于其他样品,说明5#、6#样品薄片状粒子含量较高,质量优于其他样品;
(2)1#、2#样品透射显微镜图片显示半透明红色(暗红色)粒子含量均约占30%,电镜图片显示1#样品片状结构的粒子虽然较2#样品多,但是片状粒子较厚,因而在透射显微镜下观察呈黑色不透明。
3 结 语
我国云母氧化铁颜料产品的质量水平与国外发达国家仍有一定差距,检测方法尽快与国际接轨,将对提高云母氧化铁颜料产品质量水平、促进云母氧化铁颜料行业技术进步和高效利用我国云母氧化铁资源等方面具有广泛和深远的意义。

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