[发明专利]纯色氧化铁直接红颜料的制法和用途

说明书

本发明涉及新的纯色氧化铁直接红颜料的制法和用途。其制法包括：用碱溶液使铁（Ⅱ）盐沉淀;用含氧气体氧化所形成的悬浮液，向按上述所得的晶料（Seed，以下简称种料）中加入铁（Ⅱ）盐溶液和金属铁或者铁（Ⅱ）盐溶液和碱溶液;然后用含氧气体氧化，直至得到所要的色调为止。

生产红色氧化铁颜料已知有四种方法（T.C.Patton，Pigment Handbook，vol.1，New York 1988，p.288）。其一是红色氧化铁直接沉淀，见之于US2716595。在此法中，铁（Ⅱ）盐溶液与碱溶液以基本上等当量混合，将空气通入所成的氢氧化铁（Ⅱ）或碳酸铁（Ⅱ）悬浮液。所形成的氧化、氢氧化铁（Ⅲ）种料悬浮液，在铁（Ⅱ）盐存在下通过加入金属铁、加热和用含氧气体氧化而制成红色颜料。

由DE-B-1084405可知，红色颜料只可以由红色种料悬浮液制造。按US-A-3946103，应用种料改性剂制造纯红色氧化铁种料悬浮液。

由于此法所制颜料具柔和性，所以具有改进的性质，包括可分散性、光泽如絮凝性质，特别在用于亮漆体系时，从而优于由黄色和黑色氧化铁焙烧所制的颜料。然而在应用于亮漆时，按上述美国专利的直接沉淀法所制氧化铁红色颜料的色纯度达不到用黄色和黑色氧化铁焙烧所制的红色颜料的色纯度。

因此，本发明要解决的问题是提供改进的氧化铁直接红色颜料的制备方法，但不存在上述的缺点。

意外发现了其相应制造方法，其中先制备黑色磁铁矿种料悬浮液（Fe₃O₄），经过成熟步骤和加入铁（Ⅱ）盐溶液和金属铁或者铁（Ⅱ）盐溶液和碱溶液后，加热和用含氧气体氧化而转化成为具有高的色纯度为特征的红色颜料。

所述种料悬浮液由细微磁铁矿颗粒所组成。其比表面积大于60m²/g（BET氮吸附法，单点法，DIN 66131），平均粒径小于0.05μm（电子显微照相法）。

因此，本发明涉及制造纯色饱和氧化铁直接红色颜料的方法，包括用碱溶液沉淀铁（Ⅱ）盐并且用含氧气体氧化，形成种料悬浮液，向种料悬浮液中加入铁（Ⅱ）盐溶液和金属铁或铁（Ⅱ）盐溶液和碱溶液，并且用含氧气体氧化，直至得到所要的色调为止，其中该种料悬浮液是具有比表面积大于60m²/g和平均粒径小于0.05μm的黑色磁铁矿晶种料悬浮液。

由此法而制成纯色氧化铁红色颜料为一意外发现，因为在US-A-5076848中得知，在生产氧化铁黄或红色颜料时，磁铁矿的存在导致明显地丧失色纯度。

按本发明方法，可以通过建立适当条件或使用分别制备的种料在该悬浮液本身之中制成该种料悬浮液。

此种料悬浮液是将铁（Ⅱ）盐用碱溶液沉淀，然后用含氧气体氧化而制成。

在本发明一优选方案中，所述种料悬浮液如下制备：

（a）制取硫酸铁（Ⅱ）水溶液，其浓度约10-80g/升，优选为20-40g/升;

（b）向该硫酸铁（Ⅱ）水溶液中加入约0.8-1.5、优选0.9-1.1当量的碱作为沉淀剂，沉淀成为氢氧化铁（Ⅱ）或碳酸铁（Ⅱ）悬浮液;

（c）借助于含氧气体向所述悬浮液中强烈通气以氧化所述氢氧化铁（Ⅱ）或碳酸铁（Ⅱ）。

可以使用来自钢酸浸洗工序和/或生产二氧化钛工厂的铁（Ⅱ）盐，特别有益的是制备硫酸铁（Ⅱ）溶液。

种料形成的适宜温度优选为30-80℃，更优选30-50℃。

借助于加入0.8-1.5、优选0.9-1.1当量的碱来沉淀成为氢氧化-或碳酸铁（Ⅱ）悬浮液，优选使用NaOH、Na₂CO₃、NH₃、MgO和/或MgCO₃。

沉淀之后是氧化，优选用空气作为氧化剂。为此，每升悬浮液每小时使用20-300升空气。得到黑色的种料悬浮液，其中用X-射线物相分析（Siemens D-500）（ASTM No.19.0629）只检测到磁铁矿（Fe₃O₄）。

有利方式是将所得种料悬浮液于70-100℃成熟1-4小时。

形成颜料时，优选使用种料4-30g/升，按Fe₂O₃计算，更优选为7-20g/升。