[发明专利]一种纳米级透明氧化铁复合颜料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，尤其涉及一种纳米级透明氧化铁复合颜料的制备方法。

背景技术

透明氧化铁颜料一般是指颜料原始粒径小于100纳米的氧化铁颜料，由于颜料粒径小于可见光波长，光线在颜料粒子表面发生绕射现象从而体现出颜料透明效果，属于氧化铁行业的高端产品。目前的合成方法主要有空气氧化法，氯酸钠氧化法，羰基铁法等。

随着人们生活水平的不断提高，透明氧化铁被广泛替代色精和染料应用于木器涂料和金属漆涂料行业中，自2005年到2016年，国内透明氧化铁年均增长量超过15％，这与目前涂料行业的某些装饰性能和要求有关：装饰性能方面，高透明装饰材料，卷钢卷铝涂料，仿古木器涂料，户外木器涂料等行业的兴起需要一批高透明的颜料与之匹配；涂装要求方面，国家对环保的日益重视，一些有污染有毒的着色剂被强制禁用，这对于环保无毒的透明氧化铁来说，无疑开辟了新的市场。但由于透明氧化铁生产工艺特殊性，得率非常低，透明氧化铁价格也一直比较高，这也逐渐成为透明氧化铁颜料行业持续高速发展的瓶颈。

授权公告号为CN 1245458 C的中国专利公开了一种制备纳米氧化铁黄的方法，该方法制备得到的氧化铁黄径向长度为100～120nm，但是该方法需要先对硫酸亚铁进行精制，而且得率较低。

专利号为201010253386.9的中国专利公开了一种使用钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄颜料的方法，在氧化铁黄的晶种和尿素的存在下，控制反应温度60～90℃，pH值2.5～4，制得了氧化铁黄，但是该方法需要先对硫酸亚铁进行精制，产品得率较低。

透明氧化铁由于其工艺的特殊性，传统方法反应得率一般在55-60％之间，也就意味着有大量的铁离子存在于废水之中，尤其是原液废水(简称废水)，铁离子浓度一般为0.1mol/L左右。

发明内容

本发明提供了一种纳米级透明氧化铁复合颜料的制备方法，大幅度提高了透明氧化铁得率，制备得到了颜色丰富、透明、易分散的透明氧化铁复合颜料。本发明得到的透明氧化铁颜料粒径偏大，但产量远高于传统方法，反应得率可达到95％以上。

一种纳米级透明氧化铁复合颜料的制备方法，包括以下步骤：

A、在搅拌条件下，向浓度为0.1～1mol/L的硫酸亚铁溶液加入晶型控制剂，缓慢加入碱性溶液并保持pH值为5～7，有晶种析出，向该溶液曝气氧化得到晶种析出的反应液；步骤A中的曝气氧化时PH保持为5～7，曝气氧化的时间3～8小时，最优选为5小时，此时颜料晶体粒径细小且一致。晶种制备时pH值太低，反应速率慢，制得的晶种粒径细小，得率低，pH值太高，粒径太大且容易发生副反应产生铁黑，曝气氧化量太小，反应速率低，粒径细小，透明度好，曝气氧化量太大，反应速率快，粒子粒径粗大，透明度差，

对该反应液进行浓缩、表面处理、过滤、干燥、粉碎得到粒径大小在100～200纳米的针状透明氧化铁黄颜料，对部分针状透明氧化铁黄颜料煅烧、粉碎、表面处理、过滤、干燥、粉碎得到粒径在100～200纳米的针状透明氧化铁红颜料；

B、将步骤A所得到的针状透明氧化铁黄颜料和针状透明氧化铁红颜料投到球磨机中，根据颜色需要加入定量群青和炭黑，群青和炭黑的用量不超过复合颜料重量的10％，同时加入定量的表面活性剂一起捏合，球磨一段时间后过筛分离，得到颜色一致的复合颜料。

所述晶型控制剂为聚合磷酸铵，用量为铁离子重量的0.1～1％。

步骤A中的搅拌速度为80～120r/min，晶种析出的反应温度为25～45℃，最优选为35℃，此时颜料粒径合适，透明度分散性都不错。反应温度太低，颜料粒径细小，透明度好，分散性差，温度过高，颜料粒径粗大，透明度差，分散性好。

步骤B中的表面活性剂为多聚磷酸盐，添加量是复合颜料含量的1％～2％。最优选为1.5～2％。此时制备得到的晶种质量最好。所述多聚磷酸盐分子量范围为2000～10000，可以是多聚磷酸钠、多聚磷酸钾的一种或两种。此时的多聚磷酸盐不但有较强的空间位阻作用，还因为磷元素和铁元素有较强的电荷效应，能使晶型控制剂更牢固结合在颜料粒子表面，使得颜料粒子不易团聚，最终得到粒径较小且分布较窄的颜料粒子。多聚磷酸盐分子量太小，空间位阻较小，不利于颜料粒子的分散，多聚磷酸盐分子量大，不易制备且水溶性差，效果无明显变化，多聚磷酸盐的分子量进一步优选为4000～7000。

步骤A中煅烧温度为280℃～400℃，最优选350℃。煅烧温度过低，颜料结晶水去除不彻底，颜色偏黄相；煅烧温度过高，颜料粒子团聚明显，透明度差，分散性差。