[发明专利]铁磁性颜料

说明书

本发明涉及含磷的铁磁性颜料，特别是一种包含基本上由铁和钴组成的核的颜料，还涉及其制备方法、在磁性记录材料中的用途以及包含这种颜料的磁性记录材料。

随着磁性记录材料存储密度的提高，对这种材料中使用的颜料提出更高的要求。由于与氧化材料相比具有高的比磁化强度，所以金属铁颗粒(必要时可以掺杂镍或钴)得以在高密度的磁性记录颜料(例如在V8体系中)中使用。然而，除好的磁性性能外，特别是颜料颗粒的长度和体积具有重大意义。磁性记录材料的信噪比与在体积基元中所包含的颗粒数目的平方根成比例地提高(Finn Jorgensen,磁性记录材料完全手册，第三版，Tob书籍出版公司，Summit 1988)。此外同样已知，在磁性记录材料中使用的颗粒的平均颗粒长度不能超过记录波长的三分之一，并且没有造成信号损失(Auweter等，IEEE，第27卷(1991)，4669-4671)。因此，用于记录长度为0.58微米的8毫米视频系统的磁性颗粒的长度应该平均不超过195纳米，而用于Hi8体系(0.4微米记录波长)的磁性颗粒的长度不超过130纳米。对新颖的、用于高密度记录的数据视频系统来说，需要长度为50～100纳米的颗粒。因此，对于高密度的磁性记录来说，需要细分散的和短的磁性颗粒，但是还必须具有高的矫磁力和易于分散性。然而，磁性颗粒分散越细，那么进行均匀分散越困难(Jorgensen，同上述引文，第310页)。非常重要的是，颗粒不能聚团，颗粒表面具有许多用于分散剂的结合团，因此颗粒可以在粘合剂体系中均匀分散。

铁磁性铁颜料是已知的，并且尤其是通过使用氢气或者其它气态还原剂还原针状的、用钴化合物涂覆的氧化铁化合物，例如是氧化物或氧化氢氧化物(Oxidhydroxide)，特别是铁(Ⅲ)的氧化物氢氧化物如α-FeOOH而得到的。

这种颜料好的磁性性能主要是建立在颗粒形状各向异性，也就是说颗粒针状形状的基础上。为了在涂覆有钴化合物的针状氧化铁化合物转化期间保持形状的损失至尽可能最小并避免聚团，在这种转化之前，使颗粒具有稳定形状的涂层。

例如，根据DE-A 39 11039的叙述，可以得到针状的含钴的铁磁性铁颜料，但是，不利的是，所说的铁颜料的长度是250～500微米，因此不能用于高密度磁性记录。

α-FeOOH的合成可以按照所谓的酸式方法进行(DE-A36 03 431)。这里使用的原材料是铁(Ⅱ)盐的水溶液，如果需要，还可以在该溶液中加入其它离子(DE-A 32 43 868)。可以通过加入这些杂质离子来影响FeOOH颗粒的几何尺寸。在合成开始时，一些铁离子(Ⅱ)通过碱液沉淀出来。接着进行氧化，例如通过空气的导入，以得到α-FeOOH。因此释放出的质子首先被溶解的氢氧化铁(Ⅱ)沉淀捕集，这样pH值不会降至5以下。一旦氢氧化铁(Ⅱ)沉淀完全被溶解，那么pH值开始快速下降，而α-FeOOH的形成实际上完全停止。该第一部分被称为成核阶段。然后，在加入碱液下，用氧化剂例如空气氧化仍然在溶液中存在的铁离子(Ⅱ)，以得到铁离子(Ⅲ)，其在存在的核上生长(生长阶段)。在合成结束之后，使用钴化合物涂覆α-FeOOH(DE-A 36 11 039)。然后，给颗粒涂覆一种稳定形状的涂层。对此，已经建议使用磷酸盐(US-A 4 305 753)、磷酸盐和硼酸盐(DE-A 27 43 298)、磷酸盐和锌(DE-A 36 03 431)、与羧酸结合的碱土金属化合物(DE-A 27 34 096)以及硅的化合物和/或铝的化合物(EP-A 56 257、DE-A 30 44 772、US-A 4 133 677)。接着，通常首先使被涂覆的α-FeOOH脱水，以得到被涂覆的α-Fe₂O₃。通常借助于气态还原剂，主要是氢还原所产生的颗粒(US-A 2879154)。

具有硅和铝的复合涂层是特别有利的，因为颜料因此而包上了一层陶瓷保护层。此外，酸性Si-OH和碱性Al-OH基团这二者存在于表面上，这样酸性与碱性分散剂一样易于和表面相互起作用。

另一方面，铝的缺陷是阻碍氧化铁颗粒的还原反应(EP-A615231)，并且因此对磁性能产生不利的影响。结果，必须在相对高的温度下进行还原反应，所产生的结果是使颗粒聚集。因此抵销了复合Si/Al涂层的优点。