【知識】稀土在塗料行業中的應用
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- 發佈於：2013-02-26, 週二 11:41
- 作者 HJF
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稀土元素由於其具有特殊的化學活性，可廣泛的應用於稀土塗料中。目前已發現的稀土在塗料工業中的應用可主要歸納為用作催乾劑、稀土固化劑、稀土顏料、稀土保溫塗料等。
一、油漆用催乾劑
在塗料工業中，傳統的催乾劑一般是鈷、錳、鉛、鋅、鈣等金屬的有機酸皂。雖然它們至今仍在塗料中起重要作用，但也存在著諸如催幹效果單一、污染嚴重、價格高等缺陷。
與傳統的催乾劑相比，稀土催乾劑可彌補傳統催乾劑的不足,並能充分發揮自身的優良特性。稀土催乾劑可改善塗料顏色，提高塗膜交聯度、硬度和耐溶劑性，能消除鉛和鈣的污染，克服鈷催乾劑易引起塗料結皮、塗膜起皺等缺陷，價格價格便宜。特別是我國的鈷源奇缺，而稀土資源相當豐富。
國外在上世紀50年代就有稀土催乾劑產品上市，其主要組成是鈰和鋯。我國從上世紀80年代開始，科技工作者陸續研究開發出一系列的稀土油漆催乾劑，已成功用於五大類幾十個品種的油漆生產上。稀土催乾劑通常採用稀土脂肪酸和稀土環烷酸絡合物為原料。它們可以部分甚至全部取代傳統催乾劑中的鉛錳鋅鈣等組分，可明顯減少鈷的用量，既可制得低鉛或無鉛油漆，又能簡化生產工藝過程。所生產出的油漆顏色淺，附著力強，漆膜鮮亮幹實，油漆品質明顯提高。
二、塗料用稀土固化劑
稀土磷酸鹽(RPO4)和稀土硫酸鹽(R2(SO4)3)這兩類稀土鹽均可用作建築塗料的新型高效固化劑，特別是用於水玻璃(矽酸鈉)無機複配系列建築塗料中的效果極佳。此外它們還可使塗料的顏色柔和、漆膜透明度提高、機械性能和耐候性大為改進。這是因為經過稀土鹽類固化劑複配處理之後的塗層能形成巨大網狀分子結構的緣故。
三、稀土蓄光型自發光顏料
傳統的發光顏料通常由鋅、鈣、鋇或鍶的硫化物、少量助熔劑(如氯化鈉)、微量活化劑(如氯化銅)混合並煆燒而製成。近年發現稀土發光顏料有許多優點,其發光亮度比傳統發光顏料要高，餘輝時間也長十倍，特別是我國稀土資源豐富、價廉、給其研究也帶來了有利條件。
我國研製成功稀土蓄光型自發光顏料是一種光致蓄光型發光顏料，是利用特定稀土元素中的5d---4f電子躍遷原理，通過吸收自然光、燈光、紫外光等，貯存能量，在暗處或夜間以可見光的形式釋放能量，實現吸光---發光過程的無限重複。分子組成中，在原稀土元素啟動Eu的基礎上，從敏化和協同的角度出發，添加輔助啟動劑，從而形成陷阱能級，使得材料的發光亮度更高，餘輝時間更長。而且可作為一種添加劑，均勻分佈在各種透明介質中，實現介質的自發光功能，並可顯示出本顏料所具有的明亮色彩，呈現良好的低度應急照明、指示標識和裝飾美化效果。這種顏料本身無毒、無害，不含任何放射性元素，穩定性和耐候性能優良，吸光和發光的過程可以無限次重複。用這種顏料製成的發光製品在黑暗處能自動發光，呈現出良好的低度光亮，指示標誌和裝飾美化效果，可以用於製成塗料、油墨、塑膠、橡膠等，也可絕對安全應用於日用消費品，如服裝、文具、玩具、鐘錶、開關、標牌、裝飾物、工藝品、體育用品。
四、稀土隔熱保溫塗料
稀土複合保溫塗料是繼傳統保溫材料之後的最新保溫塗料。稀土保溫塗料以礦物無機材料為原料，選擇多種助劑以及加入少量稀土元素，不含有機粘結劑。它集保溫隔熱，防水，防腐於一體以導熱係數低，粘結力強，使用厚度小，施工簡便等優點．
五、新型抗菌保健納米生態塗料
主要在基料中加入複合型的金屬氧化物銀、鋅、銅納米粒子抗菌劑，在填料中加入具有遠紅外輻射特性的氧化鋁、氧化鈣、氧化鋅納米粒子，在固化劑中創造性地加入富有光催化作用的二氧化鈦及稀土啟動物氧化鋅，從而使塗料本身具有低成本高性能的塗裝特性，同時具有持久的抗菌、殺菌功能，在6小時內殺菌率達到100％、以及空氣淨化功能，消除有害氣體VOC、甲醛等，且長效地產生負氧離子促進人體健康功能等特性，是實現居室生態住宅具有良好的室內外空氣品質和較強的生物氣候調節功能，滿足了人們生活所需的舒適環境，使人、建築、生態環境之間形成一個良性迴圈的生態住宅系統。
六、納米綠色鋼化漆
納米綠色光化漆由稀土改性納米TiO2光觸媒、膠粘劑、固化劑和填料均勻混合而成，具有無毒、無味、消毒、殺菌、可降解有害物質、無污染、性能穩定、儲存期長、硬度高、耐擦洗、耐碰撞的性質。納米綠色鋼化漆性能優越，成本低廉，便於工業化生產，並且在生產和施工過程中對環境均沒有污染，屬於綠色產品，具有很好的經濟效益和社會效益。
我國稀土資源豐富,其開發應用前途廣闊。稀土在塗料行業中的應用也越來越廣泛。
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【知識】稀土金屬的儲量和資源
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- 發佈於：2013-02-26, 週二 11:34
- 作者 HJF
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目前可經濟利用的稀土礦物主要是氟碳鈰礦、離子吸附型礦、獨居石、磷釔礦、黑稀金礦、磷灰石、鈰鈮鈣鈦礦等。除中國外，俄羅斯、吉爾吉斯斯坦、美國、澳大利亞、印度等地也都有較豐富的稀土資源。自 2002 年開始，由於中國和巴西公佈的稀土資源資料較以往 有較大的變動，致使美國地調局估計的全球稀土儲量由 10000 萬 t 調整為 8800 萬 t，儲量基 礎仍保持 15000 萬 t(表 1)。世界稀土資源豐富，可長期滿足世界的需求。
我國稀土資源分南北兩大塊。北方以輕稀土資源為主，集中在包頭白雲鄂博、四川冕寧等地；南方以中重稀土資源為特點，分佈在江西、廣東、廣西、福建、湖南等省，以罕 見的離子態賦存於花崗岩風化殼層中。根據最近我國稀土資源套改的資料，我國稀土資源經過多年開採，目前儲量為 2074.91 萬 t(美國地調局估計為 2700 萬 t)，查明資源儲量為 8965.05 萬 t(美國地調局估計的儲量基礎 8900 萬 t)。據此資料，我國稀土儲量僅為世界總儲量的23.58%。巴西的獨居石資源主要集中於東部沿海，以前估計儲量為 28 萬 t，2002 年調整為11 萬 t，儲量基礎仍為 31萬 t。
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【知識】稀土金屬化學和物理性質
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- 發佈於：2013-02-25, 週一 16:35
- 作者 HJF
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表 稀土金屬性質一覽表（一）
|
名稱 |
化學性質 |
||
|
分子式 |
REO% |
可溶性 |
|
|
氟碳 鈰礦 |
CeCO3F |
74.77 |
溶於HCl |
|
獨居石 |
CePO4 |
67.76 |
溶於H2SO4、HCl、H3PO4微溶於NaOH |
|
磷釔礦 |
YPO4 |
63.23 |
溶於H2SO4、H3PO4微溶於NaOH |
|
氟菱鈣 鈰礦 |
Ce2Ca(CO3)3F3 |
60.30 |
溶於HCl、H2SO4、HNO3 |
|
矽鈹 釔礦 |
Y2FeBe(SiO4)2O2 |
51.51 |
溶于HCl微溶於NaOH |
|
易解石 |
(CeThY)(TiNb)2O6 |
29.36 |
溶於H2SO4、H3PO4易溶於HF、H2SO4+(NH4)2SO4 |
|
鈰鈮鈣 鈦礦 |
(NaCeCa)(TiNb)O3 |
28.71 |
不溶於HCl、H2SO4、HNO3溶於HF |
|
複稀 金礦 |
Y(TiNb)2(O·OH)6 |
29.28～33.43 |
溶於H2SO4、H3PO4、HF |
|
黑稀 金礦 |
Y(NbTi)2(O·OH)6 |
20.82～29.93 |
溶於HF、H2SO4、H3FO4 |
|
褐釔 鈮礦 |
YNbO4 |
39.94 |
溶於H2SO4、HNO3 |
續表 稀土金屬性質一覽（二）
|
名稱 |
物理性質 |
英文名稱 |
|||||
|
密度g/cm3 |
硬度 |
比磁化係數*10-6cm3/g |
介電常數 |
晶形 |
|||
|
氟碳 鈰礦 |
4.72～5.12 |
4～5.2 |
12.59～10.19 |
5.65～6.90 |
三方 晶系 |
Bastnaesite |
|
|
獨居石 |
4.83～5.42 |
5～5.5 |
12.75～10.58 |
4.45～6.69 |
單斜 晶系 |
Monazite |
|
|
磷釔礦 |
4.4～4.8 |
4～5 |
31.28～26.07 |
8.1 |
正方 晶系 |
Xenotime |
|
|
氟菱鈣 鈰礦 |
4.2～4.5 |
4.2～4.6 |
14.37～11.56 |
|
三方 晶系 |
Parisite |
|
|
矽鈹 釔礦 |
4.0～4.65 |
6.5～7 |
62.5～49.38 |
|
單斜 晶系 |
Cadolinite |
|
|
易解石 |
5～5.4 |
4.5～6.5 |
18.04～12.92 |
4.4～4.8 |
斜方 晶系 |
Eschynite |
|
|
鈰鈮鈣 鈦礦 |
4.58～4.89 |
5.8～6.3 |
6.54～5.23 |
5.56～7.84 |
等軸 晶系 |
Loparite |
|
|
複稀 金礦 |
4.28～5.05 |
4.5～5.5 |
21.05～18.00 |
|
斜方 晶系 |
Polycrase |
|
|
黑稀 金礦 |
4.2～5.87 |
5.5～6.5 |
27.38～18.41 |
3.7～5.29 |
斜方 晶系 |
Euxenite |
|
|
褐釔 鈮礦 |
4.89～5.82 |
5.5～6.5 |
29.2～21.16 |
4.5～16 |
四方 晶系 |
Fergusonite |
|
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【知識】稀土油漆催乾劑
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- 發佈於：2013-02-25, 週一 16:39
- 作者 HJF
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油漆是用途十分廣泛的塗料，從橋樑、房屋建築到各種車輛和機械設備，從家庭門窗、傢俱到豐富多彩的兒童玩具，都要使用油漆。因為油漆對金屬和木材不但有防銹、防潮和防腐等作用，還具有特殊的美化功能。
油 漆催乾劑是油漆工業中不可缺少的助劑。一般把能加快油漆氧化、聚合而促進乾燥成膜的有機酸金屬皂稱做油漆催乾劑。凡是採用不飽和動植物脂肪酸為原料製造的 油漆，如果不加入催乾劑，油漆的漆膜就很難自然乾燥，往往需要數天甚至數月，而加入催乾劑則可縮短到幾小時，即可乾燥成膜。需要加入催乾劑的油漆品種有油 脂漆、天然樹脂漆、瀝青漆、酚醛漆、醇酸漆等五大類以及部分氧基、環氧、聚氨脂、改性有機矽等品種。這些品種的油漆約占我國油漆總產量的70%。
稀 土是鑭、鈰、鐠、釹、釔等17種金屬元素的總稱，由於它們具有特殊的化學活性，可用做製造油漆催乾劑。油漆製造業傳統採用鈷／鉛系列催乾劑，通常還加有 錳、鋅、鈣等多種金屬元素。鈷和錳能與油漆中的抗氧化物生成沉澱，促進不飽和脂肪酸中的雙鍵自動氧化，使漆膜乾燥固化，所以通常把鈷和錳作為主催乾劑成 分；而鉛錳鋅鈣鋇等金屬離子不能單獨起催乾劑，但他們可以促進鈷和錳的催幹作用，被用做助催乾劑。鈷／鉛系列催乾劑的主要缺點是，鉛有毒並使產品易產生沉 澱，而鈷價格昂貴，我國資源少，主要依靠進口。鈷錳還呈顯異色，會影響清漆和淺色漆的色彩品質。特別是鉛由於毒性大，會損害人體健康和污染環境，國際上對 油漆含鉛量都加以嚴格限制，尤其是用在兒童玩具和傢俱上的各種油漆。開發少鈷無鉛催乾劑便成為油漆製造業的一個重要課題。人們早就發現，某些稀土有機絡合 物對油漆具有良好的催幹性能，但由於以前稀土價格昂貴而難以採用。我國是世界上稀土資源最豐富的國家，隨著稀土科技進步和生產的飛速發展，稀土價格有了大 幅度下降，為稀土催乾劑的開發應用創造了有利條件。
從80年代開始，我國科技工作者陸續研究開發出一系列的稀土油漆催乾劑，已成功用於五大 類幾十個品種的油漆生產上。稀土催乾劑通常採用稀土脂肪酸和稀土環烷酸絡合物為原料。它們可以部分甚至全部取代傳統催乾劑中的鉛錳鋅鈣等組分，可明顯減少 鈷的用量，既可制得低鉛或無鉛油漆，又能簡化生產工藝過程。所生產出的油漆顏色淺，附著力強，漆膜鮮亮幹實，油漆品質明顯提高，取得了良好的經濟和環境效 益。
近年來，北京紅獅塗料公司還研製開發出完全不含鈷和鉛的新型稀土複合催乾劑，能達到原先多種催乾劑一起合用的催幹效果，並具有用量少、 成本低，顏色淺和漆膜品質好等優點。在避免鉛毒的同時，還節省了昂貴的鈷，為我國油漆製造業闖出一條新路。目前我國稀土催乾劑的年用量3000余噸，應用 的各類油漆15-20萬噸。得天獨厚的稀土資源為我國油漆製造業的發展增添了活力。
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【知識】什麼是稀土金屬
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- 發佈於：2013-02-25, 週一 16:31
- 作者 HJF
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稀土金屬（rare earth metals）又稱稀土元素，是元素週期表ⅢB族中鈧、釔、鑭系17種元素的總稱，常用R或RE表示。它們的名稱和化學符號是鈧（Sc）、釔（Y）、鑭 （La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、鉕（Pm）、釤（Sm）、銪（Eu）、釓（Gd）、鋱（Tb）、鏑（Dy）、鈥（Ho）、鉺（Er）、銩 （Tm）、鐿（Yb）、鑥（Lu）。它們的原子序數是21（Sc）、39（Y）、57（La）到71（Lu）。
稀土一詞是歷史遺留 下來的名稱。稀土元素是從18世紀末葉開始陸續發現，當時人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土。稀土一般是以氧化物狀態分離出來的，又很稀少，因而得名為 稀土。通常把鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪稱為輕稀土或鈰組稀土；把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥釔稱為重稀土或釔組稀土。也有的根據稀土元素物理化學性 質的相似性和差異性，除鈧之外（有的將鈧劃歸稀散元素），劃分成三組，即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、鉕；中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑；重稀土組為鈥、 鉺、銩、鐿、鑥、釔。
這些稀土元素的發現，從1794年芬蘭人加多林（J.Gadolin）分離出釔到1947年美國人馬林斯基 （J.A.Marinsky）等制得鉕，歷時150多年。其中大部分稀土元素是歐洲的一些礦物學家、化學家、冶金學家等發現制取的。鉕是美國人馬林斯基、 格蘭德寧（L.E.Glendenin）和科列爾（C.D.Coryell）用離子交換分離，在鈾裂變產物的稀土元素中獲得的。過去認為自然界中不存在 鉕，直到1965年，芬蘭一家磷酸鹽工廠在處理磷灰石時發現了痕量的鉕。
大多數稀土金屬呈現順磁性。釓在0℃時比鐵具更強的鐵磁性。鋱、 鏑、鈥、鉺等在低溫下也呈現鐵磁性，鑭、鈰的低熔點和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表現出稀土金屬的物理性質有極大差異。釤、銪、釔的熱中子吸收截面比廣泛用於核 反應堆控制材料的鎘、硼還大。稀土金屬具有可塑性，以釤和鐿為最好。除鐿外，釔組稀土較鈰組稀土具有更高的硬度。
稀土金屬已廣泛應用於電 子、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、環境保護、農業等領域。應用稀土可生產螢光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲氫材料、催化 材料、精密陶瓷材料、鐳射材料、超導材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲材料、光導纖維材料等。
我國擁有豐富的稀土礦產資源，成礦條件優越，堪稱得天獨厚，探明的儲量居世界之首，為發展我國稀土工業提供了堅實的基礎。
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