[发明专利]一种降低氧化铁黄粘度的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种氧化铁黄的处理方法，具体涉及通过控制一定的浆料浓度，PH值、温度、搅拌速度以及搅拌时间降低氧化铁黄粘度的方法。

背景技术

氧化铁黄又称羟基铁简称铁黄，是一种化学性质比较稳定的氧化物。化学分子式为Fe₂O₃·H₂O或FeOOH，呈黄色粉末状。色泽带有鲜明纯洁的赭黄色，并有从柠檬色到橙色一系列色光。它是针形的含水化合物，遮盖力强、着色力高、无毒、耐光性达6~7级、不溶于碱、微溶于酸。氧化铁黄广泛用于建材、涂料、油漆、塑料、橡胶、电子材料、工业催化剂、烟草、化妆品等行业。

工业上，目前国内多数厂家采用铁片法工艺制备氧化铁黄，仅有几个厂家采用液相法工艺制备氧化铁黄。究其原因：铁片法工艺比较成熟，优点是反应过程中PH值是靠体系内部反应后自动维持稳定、不必外加控制，产品颜色相对可控稳定；缺点是反应时间长、一般需要2～3天，铁片进桶及清桶比较麻烦、劳动强度大，另外最终产品中铁屑及杂质含量高。

而液相法工艺提供了一种生产氧化铁黄新的生产方法，只需晶种、亚铁、碱；生产周期时间短（20~30个小时左右）；不需要清桶、进铁片，从而能减少劳动人员、降低劳动负荷和生产成本；目前我们已克服了反应过程中PH值不易控制的不足，同样使得液相法工艺制备的氧化铁黄粒子粒径均匀，其外在颜色指标、分散性及其它物理性能与铁片工艺是一样的，而液相法铁黄产品纯度及筛余物指标优于铁片法铁黄。另外，由于本工艺不选用废铁片，可大大减少重金属含量，提高产品应用性能，扩展产品的用途。

上述两种生产工艺如下：

铁片法铁黄生产工艺：在温度25～40℃条件下，先用液碱部分中和硫酸亚铁生成氢氧化亚铁，以空气氧化氢氧化亚铁制备晶种，然后在晶种、铁片存在下用空气氧化硫酸亚铁（氧化温度80～85℃），使Fe²⁺和空气中的氧作用生成三价铁沉积于晶种上，同时析出的硫酸再与铁皮作用生成新的FeSO₄，如此不断地循环反应，促使晶种颗粒长大，逐渐形成水合氧化铁（即氧化铁黄），通过对色光进展的控制可以得到从浅色到深色一系列色相的氧化铁黄颜料。

液相法铁黄生产工艺：在温度25～40℃条件下，用液碱（或氨）部分中和硫酸亚铁生成氢氧化亚铁，以空气氧化氢氧化亚铁制备晶种，在晶种存在下用空气氧化硫酸亚铁（氧化温度80～85℃），反应过程中连续滴加硫酸亚铁和碱（或氨），保持一定的亚铁浓度和PH值（PH= 2.5～3.5），通过对色光进展的控制可以得到从浅色到深色一系列色相的氧化铁黄颜料。

由上述铁黄生产工艺知道，工业上氧化铁黄颜料是在偏酸性体系（PH= 2.5～3.5）中制备出来的，颜料粒子自身会吸附或夹带一些细小粒子及酸性液体，虽经压滤水洗后，大部分细小粒子及酸性液体会洗涤掉，PH值会略有升高（PH= 3.5～4.5），但铁黄颜料中还会存在少量的小粒子及酸性液体，再加上颜料粒子间的相互团聚、以及粒子自身表面粗糙、不光滑等因素，使得氧化铁粒子呈现出较大的抗流动性能，从而使得工业级氧化铁黄的粘度值普遍偏高。

粘度的重要性：

涂料的流变(或流动)性能从生产到贮存, 从施工到成膜，自始至终都是有严格要求的。在这些阶段，由于颜料体积浓度(PVC)不同，涂料经受的压力和剪力也不同。因此，粘度或者说抗流动性能，是所有类型涂料的一项关键指标，一般情况下，在高剪切力的研磨阶段，为了使磨基中颜料含量达到最高值，尽量提高生产效率，希望磨基的粘度较低些。在涂料的混合、转移和包装过程中，粘度也要求低一些。

氧化铁黄由于粒子形态和表面化学性能不同，对涂料企业配方人员来说历来是粘度问题的最大因难。与其它等轴晶系(球形或立方体)类型不同，氧化铁黄是针状晶型，其针形长宽比也是不同的，这就决定了其外观黄相程度。因为是针状晶型，氧化铁黄粒子比大多数球形氧化铁粒子呈现出较大的抗流动性能，所以在大多数涂料系统中粘度自然也高。这是由氧化铁黄的颗粒形态所决定的。

涂料的所有组分对粘度都有影响，为获取所要求的粘度特性，选择合适的颜料是一个关键的因素。随着向高固份，低挥发性有机化合物(VOC) 涂料的方向发展，导致对新型颜料的需求(包括氧化铁)，使设计人员在设计配方时有更大的灵活性。因此，一种粘度较低的氧化铁黄颜料有助于满足这种需求。