[發明專利]一種納米級透明氧化鐵復合顏料的制備方法

在審

• 申請號: 201710455549.3
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107418253A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 梁峰;陳怡杉;郭玲娟
• 申請（專利權）人: 浙江正奇世榮科技有限公司
• 主分類號: C09C1/24
• 分類號: C09C1/24;C09C3/06;C09C3/04
• 代理公司: 紹興普華聯合專利代理事務所(普通合伙)33274
• 代理人: 康秀華

技術領域

本發明屬于化工技術領域，尤其涉及一種納米級透明氧化鐵復合顏料的制備方法。

背景技術

透明氧化鐵顏料一般是指顏料原始粒徑小于100納米的氧化鐵顏料，由于顏料粒徑小于可見光波長，光線在顏料粒子表面發生繞射現象從而體現出顏料透明效果，屬于氧化鐵行業的高端產品。目前的合成方法主要有空氣氧化法，氯酸鈉氧化法，羰基鐵法等。

隨著人們生活水平的不斷提高，透明氧化鐵被廣泛替代色精和染料應用于木器涂料和金屬漆涂料行業中，自2005年到2016年，國內透明氧化鐵年均增長量超過15％，這與目前涂料行業的某些裝飾性能和要求有關：裝飾性能方面，高透明裝飾材料，卷鋼卷鋁涂料，仿古木器涂料，戶外木器涂料等行業的興起需要一批高透明的顏料與之匹配；涂裝要求方面，國家對環保的日益重視，一些有污染有毒的著色劑被強制禁用，這對于環保無毒的透明氧化鐵來說，無疑開辟了新的市場。但由于透明氧化鐵生產工藝特殊性，得率非常低，透明氧化鐵價格也一直比較高，這也逐漸成為透明氧化鐵顏料行業持續高速發展的瓶頸。

授權公告號為CN 1245458 C的中國專利公開了一種制備納米氧化鐵黃的方法，該方法制備得到的氧化鐵黃徑向長度為100～120nm，但是該方法需要先對硫酸亞鐵進行精制，而且得率較低。

專利號為201010253386.9的中國專利公開了一種使用鈦白副產物硫酸亞鐵制備氧化鐵黃顏料的方法，在氧化鐵黃的晶種和尿素的存在下，控制反應溫度60～90℃，pH值2.5～4，制得了氧化鐵黃，但是該方法需要先對硫酸亞鐵進行精制，產品得率較低。

透明氧化鐵由于其工藝的特殊性，傳統方法反應得率一般在55-60％之間，也就意味著有大量的鐵離子存在于廢水之中，尤其是原液廢水(簡稱廢水)，鐵離子濃度一般為0.1mol/L左右。

發明內容

本發明提供了一種納米級透明氧化鐵復合顏料的制備方法，大幅度提高了透明氧化鐵得率，制備得到了顏色豐富、透明、易分散的透明氧化鐵復合顏料。本發明得到的透明氧化鐵顏料粒徑偏大，但產量遠高于傳統方法，反應得率可達到95％以上。

一種納米級透明氧化鐵復合顏料的制備方法，包括以下步驟：

A、在攪拌條件下，向濃度為0.1～1mol/L的硫酸亞鐵溶液加入晶型控制劑，緩慢加入堿性溶液并保持pH值為5～7，有晶種析出，向該溶液曝氣氧化得到晶種析出的反應液；步驟A中的曝氣氧化時PH保持為5～7，曝氣氧化的時間3～8小時，最優選為5小時，此時顏料晶體粒徑細小且一致。晶種制備時pH值太低，反應速率慢，制得的晶種粒徑細小，得率低，pH值太高，粒徑太大且容易發生副反應產生鐵黑，曝氣氧化量太小，反應速率低，粒徑細小，透明度好，曝氣氧化量太大，反應速率快，粒子粒徑粗大，透明度差，

對該反應液進行濃縮、表面處理、過濾、干燥、粉碎得到粒徑大小在100～200納米的針狀透明氧化鐵黃顏料，對部分針狀透明氧化鐵黃顏料煅燒、粉碎、表面處理、過濾、干燥、粉碎得到粒徑在100～200納米的針狀透明氧化鐵紅顏料；

B、將步驟A所得到的針狀透明氧化鐵黃顏料和針狀透明氧化鐵紅顏料投到球磨機中，根據顏色需要加入定量群青和炭黑，群青和炭黑的用量不超過復合顏料重量的10％，同時加入定量的表面活性劑一起捏合，球磨一段時間后過篩分離，得到顏色一致的復合顏料。

所述晶型控制劑為聚合磷酸銨，用量為鐵離子重量的0.1～1％。

步驟A中的攪拌速度為80～120r/min，晶種析出的反應溫度為25～45℃，最優選為35℃，此時顏料粒徑合適，透明度分散性都不錯。反應溫度太低，顏料粒徑細小，透明度好，分散性差，溫度過高，顏料粒徑粗大，透明度差，分散性好。

步驟B中的表面活性劑為多聚磷酸鹽，添加量是復合顏料含量的1％～2％。最優選為1.5～2％。此時制備得到的晶種質量最好。所述多聚磷酸鹽分子量范圍為2000～10000，可以是多聚磷酸鈉、多聚磷酸鉀的一種或兩種。此時的多聚磷酸鹽不但有較強的空間位阻作用，還因為磷元素和鐵元素有較強的電荷效應，能使晶型控制劑更牢固結合在顏料粒子表面，使得顏料粒子不易團聚，最終得到粒徑較小且分布較窄的顏料粒子。多聚磷酸鹽分子量太小，空間位阻較小，不利于顏料粒子的分散，多聚磷酸鹽分子量大，不易制備且水溶性差，效果無明顯變化，多聚磷酸鹽的分子量進一步優選為4000～7000。

步驟A中煅燒溫度為280℃～400℃，最優選350℃。煅燒溫度過低，顏料結晶水去除不徹底，顏色偏黃相；煅燒溫度過高，顏料粒子團聚明顯，透明度差，分散性差。