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透明氧化铁不仅具有普通氧化铁颜料的性能,而且具有高透明度、高分散性和色彩鲜艳等特点,广泛用于涂料生产。透明氧化铁颜料的制法,在工业上主要有空气氧化法、氯酸钠氧化法和羰基铁氧化法,其最大缺点是工艺复杂,生产成本高,下面介绍几种成本低廉的制备方法。
一、透明氧化铁黄和透明氧化铁红颜料的制备
生产原料液氨、六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠均为工业级产品,硫酸亚铁系用于干净的铁皮与硫酸反应制得。制备方法如下:在搅拌条件下,将1 Kg纯净的硫酸亚铁溶于7.5 L预先用硫酸调节至pH值为2 ~ 3的水中,将溶液加热至40±5℃,加入1.4 L溶有45.0克十二烷基苯磺酸钠和3.85克的六偏磷酸钠的水溶液,搅拌均匀后迅速通入混有66.0克液氨的空气,数分钟内通完,得到细微的氢氧化亚铁胶体溶液,然后通入空气氧化形成FeO(OH)晶核,然后将溶液加热到50 ~ 60℃,继续通入混入液氨的空气。控制液氨加入量和速度,以在数小时内将硫酸亚铁全部消耗的速度加入,液氨加入量由大到小,将产品过滤、洗涤后,在80±5℃温度下烘干,粉碎,制得透明氧化铁黄颜料。或者将过滤、洗涤后的产品在330 ~ 350℃温度下煅烧,粉碎,则得透明氧化铁红颜色料。颜料在氨基漆膜上呈现透明的黄色或红色,较容易分散。
透明氧化铁黄的化学式为α-Fe2O3·1.6H2O,Fe2O3> 83%,外观呈黄色粉末,粒子形状为棒状,粒度:长0.07 ~ 0.175μm、宽0.015 ~ 0.037μm。
透明氧化铁红的化学式为α-Fe2O3,Fe2O3> 94.5%,外观呈红色粉末,粒子形状为棒状,粒度:长0.08 ~ 0.18μm、宽0.015 ~ 0.037μm。
产品形状及粘度采用HT-800透射电镜在10万倍下观察并照相,用标准球标定粒径。也可采用RIGAKU X射线衍射仪测定产品的X射线衍射图,并与商品级透明氧化铁黄和透明氧化铁红的X射线比较,可进一步证实本产品为透明氧化铁颜料。
用制备的透明氧化铁黄和透明氧化铁红颜料与短油度醇酸树脂进行制漆试验,制漆条件为:轧浆颜料含量为25%,用10 ml混合溶剂(丁苯:二甲苯= 1:1)润湿8克颜料,放置24 h后轧浆,分三辊磨分散3 ~ 4道,细度20μm以下,将其它剩余的漆料调入色浆中,颜料含量12.5%。结果表明氧化铁红漆膜透明,较易分散;氧化铁黄漆膜透明,较易分散。
采用RIGAKU热分析进行氧化铁黄颜料的热分析,根据热分析和耐热性能试验结果,氧化铁黄颜料在300 ~ 330℃温度下煅烧制备氧化铁红颜料,取得较好的结果。
二、超细透明氧化铁黄颜料的制备
下面介绍如何用胶体化学的方法合成超细透明氧化铁黄颜料。在Fe3+溶液中加入碱溶液,制成透明的氢氧化铁水溶胶体系。使加碱量相对不足,则制得的水溶胶体系中的颗粒带正电荷;当加入阴离子表面活性剂时,表面活性剂在溶液中电离,产生负离子团,与带正电荷的胶体颗粒进行电荷中和,使颜料粒子改性,从而可用有机溶剂把它从体系中萃取出来。具体的生产工艺如下:
将25 ml 0.5 mol/L三氯化铁(分析纯)溶液与20 ml 1.5 mol/L氢氧化钠溶液在60℃反应,制得氢氧化铁水溶胶。然后在所得的水溶胶中加入0.9克十二烷基苯磺酸钠进行表面处理。冷却至室温后,将其放于25 ml氯仿(分析纯)中进行萃取。取下层黑红色萃取液在烘箱中烘干,烘干温度150℃,在研钵中研磨即得超细透明氧化铁黄颜料。
分别取0.1、0.2、0.3、0.4 g该产品溶于10 m1氯仿中,再加10 ml清漆,摇匀配漆,涂于洁净的玻璃片上。试验表明,随氧化铁黄颜料浓度的增大,玻璃片上铁黄颜色也逐惭加深,透明性均好。涂膜外观为透明黄色,耐水性好。将涂膜于120℃烘烤5 h无变化,涂膜用10%盐酸溶液浸泡数小时及用0.5 mol/L氢氧化钠溶液浸泡数小时均无变化。涂膜能强烈地吸收400 nm以下的紫外光,并随着颜料含量的增加,吸收紫外光能力增强。
如上所述,用胶体化学方法合成超细透明氧化铁黄颜料,具有原料来源丰富、节约能源、危害小、生产工艺简单、性能优良等特点,具有广阔的应用前景。
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