新型颜料新型颜料李贞贤

新型颜料,新型颜料

新型颜料近年来，随着科学技术的进步，广大科技工作者研制了一些新型颜料，有利于涂料产品的研制。本文重点介绍三种新型颜料：透明氧化铁颜料、云母钛珠光颜料和纳米级二氧化钛颜料。一、透明氧化铁颜料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。1、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1Kg纯净的硫酸亚铁溶于7.5L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1.4L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。透明氧化铁的化学式为α-Fe2O31.6H2O, 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、宽度：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10ml混合溶剂润湿8克颜料，放置24h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。2、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25ml0.5mol/L三氯化铁溶液与20ml1.5mol/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25ml氯仿中进行萃取。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0.1g、0.2g、0.3g、0.4g该产品溶于10ml氯仿中，再加10ml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5h无变化，涂膜用10%盐酸溶液浸泡数小时及用0.5mol/L氢氧化钠溶液浸泡数小时均无变化。涂膜能强烈地吸收400nm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。二、云母钛珠光颜料珠光颜料是一种效应颜料，当其以平行于表面的方向定向排布时，由于其折射率较高的透明层次结构，使入射光多次透射和反射而产生类似自然存在的珍珠、贝壳、飞鸟、鱼、昆虫、矿物等神秘光泽的效果，由此而得名。珠光颜料自17世纪中叶问世至今，经历了从天然到人工合成、由有毒到无毒的进化过程。目前，珠光颜料的成本已大大下降，性能大大提高，由于其卓越的装饰效果和适用性，使其广阔应用于涂料、塑料、化妆品、皮革、壁纸、印刷油墨等许多领域，深受消费者欢迎。现今，综合性能优异且无毒的云母－二氧化钛珠光颜料几乎全面取代了其它珠光颜料。云母钛珠光颜料是在微米级四氯化钛加碱法加碱法是将云母在水中的悬浮液加热至所需温度，在滴加四氯化钛溶液的同时，用氢氧化钠溶液维持PH值恒定。反应式如下：TiCl4+4H2O→H4TiO4↓+4HCl将去离子水50ml、200目云母粉3g加入250ml三口瓶中，搅拌下升温至70℃，用5%盐酸溶液调节PH值至2.0~2.5。缓慢滴加10%四氯化钛氢氧化钠溶液维持规定的PH值，在3.5h之内加入12ml四氯化钛溶液，继续反应30min。过滤，水洗，干燥，煅烧，即得银白色钛珠光颜料。加热水解法加热水解法是在强酸性条件下加热使硫酸氧钛水解生成偏钛酸，反应式如下：TiOSO4+3H2O→H4TiO4↓+H2SO4将3g云母粉悬浮50ml去离子水中，加入3ml浓硫酸并升温至回流。取200g/L硫酸氧钛4.0ml，稀释后于3h内加入悬浮液中，继续反应3h至钛盐全部水解。过滤，水洗，干燥，煅烧，即得银白色云母钛珠光颜料。缓冲法缓冲法选择金属或金属氧化物作为缓冲剂，与硫酸钛水解过程中生成的酸反应，起到缚酸剂的作用。反应式如下：Ti(SO4)2+4H2O→H4TiO4↓+2H2SO4Zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑其中，缓慢升温法是在搅拌下向云母悬浮液中加入15%~18%的硫酸钛溶10ml、锌粉3g。在3~4h内升温至90℃并维持2~3h。缓慢加料法则是升温后在90℃下向云母悬浮液中加入10ml硫酸钛溶液和3g锌粉。加料时间3~4h,并维持2~3h。两种方法比较，控制加料速度比控制升温速度相对容易，帮缓慢加料法优于缓慢升温法。缓慢升温法或缓慢加料法反应后的物料经过滤，水洗，干燥，煅烧，即得银白色云母钛珠光颜料。包覆偏钛酸的云母钛珠光颜料的煅烧煅烧可使偏钛酸失水生成二氧化钛并得所需的晶形，是制备云母钛珠光颜料必不可少的步骤。煅烧时间和温度不同，所得二氧化钛的晶形不同，试验表明，随煅烧温度的升高和煅烧时间的延长，颜料晶形锐钛型所占比率下降，金红石型所占的比例增加。也可以在包覆二氧化钛时加入二氧化锡，二氧化锡使用得当时，金红石转化率可达100%。2、虹彩珠光颜料虹彩珠光颜料是通过控制和调节氧化物粒子薄层的厚度或层次而获得的。对于粒径相同的云母薄片，随着二氧化钛附着率的增加，粒子薄层的几何厚度增大，颜料片反射光的色相将由银白色依次转变成金、红、紫、蓝、绿色。在两种色光之间，还可产生一系列过渡色相的珠光颜料。低浓度虹彩涂料与同一色相的底色漆相配，能创造出辉煌的彩虹艳光。如与不同色相的底色漆匹配，则能产生一种全新的双色效应，如金＋紫→金紫色；绿＋蓝→橄榄色；黄＋红→黄金黄；绿＋红→茄色紫；蓝＋绿→宝石蓝。虹彩珠光颜料的最大优点是可像普通颜料那样配色，所产生的复色艳丽。3、着色珠光颜料着色珠光颜料是在银白珠光颜料和虹彩珠光颜料的基础上，进一步用各种金属氧化物包膜所得的彩色珠光颜料。这类氧化物中使用最多的是三氧化二铁，由二氧化钛和三氧化二铁层共同得到总和干衍色，也可以使铁和钛的水合物共沉积，经煅烧后所得绿相金色颜料。现在市售的珠光颜料所含的着色剂为炭黑、氢氧化铁、氧化铁、亚铁氰化铁、氢氧化铬、氧化钴、氧化铜和所癈铬等。最近又出现了由稀土金属氧化物包膜的珠光颜料。经过一系列氧化物包膜处理，形成了色谱齐全的着色珠光颜料，扩大了应用范围。着色云母珠光颜料的发色效果，随基体云母种类而异，例如炭黑着色的银白云母钛珠光颜料，其色调深沉，与铝粉无异，用氧化亚铁、三氧化二铁着色的虹彩金黄珠光颜料，像黄金粉或乌金粉等；用氧化铬着色的银白云母钛珠光颜料类似青铜粉。但效果最好的是用同一色相的虹彩珠光颜料着色，其发色极显明。着色珠光颜料的制法还有有机着色方法，即在云母钛表面包覆有机着色剂，如酞菁蓝、酞菁绿、咔唑紫、喹吖啶酮红等，可使原有干涉色更鲜艳，或者得到双色调的珠光颜料。有机着色的方法有两种，一是借助于络合反应或表面活性剂，使着色剂于水浆中沉淀于云母表面；二是利用专用添加剂使着色剂膜与云母钛表面机械粘接。采用还原法也可使珠光颜料的色泽丰富，还原法不是通过外加着色剂，而是通过控制煅烧条件实现的。煅烧时使物料处于反应性气氛下，如在氨气、氢气或烃存在的条件下，则会形成低价钛的氧化物和氮氧化物的灰、黑、蓝等特殊色调。不引入其它着色物质，可以避免因其它物质的耐　光性、毒性或耐候性差导致珠光颜料性能的下降。目前，着色云母钛珠光颜料在金属闪光面漆中应用越来越普遍，其遮盖力和光泽都附合漆膜技术要求，并赋于漆膜以强烈

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