采用微乳液法生产透明氧化铁颜料的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用微乳液法生产透明氧化铁颜料的方法，其中涉及微乳化分散剂的制备和应用及氧化铁黄的制备及其后续的细化处理两大关键技术。微乳化分散剂包含有由水、亲水性表面化活性剂和助乳化剂组成的亲水型微乳液Ⅰ和由油剂、亲油性表面活性剂和助乳化剂组成的亲油型微乳液Ⅱ，二种微乳液根据被细化颗粒物质的表面溶水或溶油的特性按需先后依次逐层包覆，对氧化铁黄颗粒进行分散、细化处理达纳米级，制成透明氧化铁黄，透明氧化铁黄经高温焙烧获得透明氧化铁红，方法依据科学、方法可靠、工艺简单可行、有很强的可操作性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机化工颜料制造
，特别是一种釆用微乳液法生产 透明氧化铁颜料的方法。
技术介绍
氧化铁颜料是一种十分重要的无机颜料，是各种合成无机颜料中仅次于 钛白粉、居第二位量大面广的彩色颜料。氧化铁系颜料，包括铁红、铁黄、 铁黑、铁橙、铁棕，具有颜色多、色谱广、无毒、价廉的突出优势，已被广 泛应用于油漆、涂料、建材、橡塑、机电、烟草、磨料和医药行业中。在铁系颜料中，最大宗的初级产品是氧化铁黄(简称普黄)，即羟基氧化铁Fe00H,氧化铁黄经焙烧脱水后变成氧化铁红(《-Fe203)。而氧化铁黄 和氧化铁红(简称普红)按不同比例机械掺混后可得到不同颜色指数的氧化 铁黑、氧化铁橙或氧化铁棕。对于颗粒特细、达纳米级(nm, 10-9米)尺寸的氧化铁系颜料，例如透 明氧化铁黄(简称透黄)或透明氧化铁红(简称透红)等，是由上述普黄、 普红等普通氧化铁颜料衍生进化而来、性能独特优异的第二代新颜料品种， 它们不仅具有上一代普通氧化铁颜料几乎所有的优点，而且还具有透明度 高、颗粒细小(最小尺寸方向10-50nm)、比表面积大(为普黄的10倍)、耐 曰晒等独特优点。由于纳米粒子具有光衍射效应，使纳米尺寸的透明氧化铁颜料具有很好 的光透射性和光稳定性，即使在紫外线照射下，其颜色的衰退仍然相当缓慢， 因而可用于制造透明氧化铁清漆、外墙涂料、油漆等具有耐日晒、不变色、 耐气候性要求高场合的色料产品中。所以，透明氧化铁颜料现已被广泛用于 高档木制家具、户外交通标志牌、广告牌、以及建筑、机电类产品的表面装饰方面，市场应用前景十分广阔。此外，由于透明氧化铁颜料的原料成本与 上一代的普通氧化铁颜料相差无几，而前者巿场售价却高出许多，因而利润 空间较大，经济效益更高。透黄、透红等氧化铁颜料，本质上是一种纳米粉体材料。关于纳米粉体 材料的制备方法，现在已开发出数十种之多，但真正能投入应用、简便易行， 而且又能与现行普黄生产的湿化学方法相互补、相衔接的，我们认为只有溶 胶-凝胶法、气相淀积法、以及微乳液法等少数几种，其中微乳液法最具可 操作性。气相淀积法是早期生产透红的方法，主要机理是五羰基铁蒸汽与空气中的氧发生燃烧反应。由于该法所用的原料羰基铁价格昂贵，而且该反应 需要在结构复杂的高温反应釜中进行，能耗很高，而且不能用于生产透黄， 因此该法目前在国内外生产量已很少。溶胶-凝胶法，甚至改良的普通胶体 沉淀法，国内外都有人用于透黄透红的研究和生产上，其产品质量一般、性 能不够稳定。我国近10年来对透明氧化铁颜料进行了初步的研发，取得了一些成效， 并具备了一定生产能力，但总体上仍存在工艺尚欠成熟，生产成本较高，产 品质量稳定性较差等弊端，与国外先进水平差距甚大。微乳液法，可以在现有生产氧化铁颜料的基础上，能通过追加合适的微 乳化分散剂细化颗粒粉至纳米级。该法具有前期工艺基础成熟、操作方法简 便、原料易得和成本低廉等优势。但目前这类微乳化分散剂的配方及氧化铁 黄的后续颗粒细化工艺尚处研究探索阶段，尚未发现有成功的先例和文献报 导。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种工艺相对比较简单、生产成本比较低的釆用 微乳液法生产透明氧化铁颜料的方法。本专利技术的釆用微乳液法生产透明氧化铁颜料的方法的其特征在于在生 产透明氧化铁颜料的工艺中结合釆用微乳化分散剂(即微乳液)对氧化铁黄颗粒作后续分散性细化处理至纳米级的方法制成生产透明氧化铁颜料的初 级产品——透明氧化铁黄，其中主要涉及微乳化分散剂的制备和应用和氧化 铁黄的制备及其后续的细化处理两大关键技术。 (一)微乳化分散剂的制备和应用本专利技术中所述的微乳化分散剂(即微乳液)包含有亲水型(w/o)微乳 液i和亲油型(o/w)微乳液n,亲水型微乳液i的组分中包含有水、亲水 性表面化活性剂和助乳化剂，亲油型(o/w)微乳液n的组分中包含有油剂、 亲油性表面活性剂和助乳化剂，使用时亲水型微乳液i和亲油型微乳液n根 据被细化颗粒物质的表面溶水或溶油的特性按需选择、先后依次逐层包覆，其中(1) 所述的亲水性表面活性剂由耐酸碱和耐温性强的水溶性物质充任， 可在水溶性吐温类(聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯)、十六烷基三甲基溴化 铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烯基磺酸钠或十二烷基硫酸钠中选择，以十二 烯基磺酸钠为优选，在微乳化分散剂配方中的用量以每批反应后所得铁黄 计，可选择0. 5%~5% (wt)之间，优先选择O. 5%~1.5%(wt);(2) 所述的亲油性表面活性剂，即油溶性表面活性剂，可在各种型号的 油溶性山梨糖醇脂肪酸酯(司班类)中选择，也可在亲油或部份亲油性吐温 类中选择，优先选择在热油中的溶解度较高的司班类耐热品种，在微乳化分 散剂配方中的用量以每批反应后所得铁黄计，可选择0. 1%~0. 8y。(wt)之间， 优先选择0.15°/。~0. 5% (wt);(3) 所述的助乳化剂为水油双亲型助表面活性剂，可在胺类或沸点高于 IO(TC以上的戊醇、异丁醇或正丁醇的低级醇类中选择，以正丁醇为优选， 助乳化剂在微乳化分散剂配方中的用量，以每批反应后所得铁黄计，在 0. 3% ~ 3% (wt)之间选择为好，优先选择0. 5% ~ 1. 5% (wt);(4) 所述的水为工艺用水，优先釆用生产铁黄颜料时所用的工艺用水；(5) 所述的油剂可以选择终沸点高于12(TC的洁净植物油和矿物油，优先选用终沸点高于12(TC的柴油或白油。此外，所述的微乳液I与微乳液II的用量比按重量计，可在20/80~ 80/20间选择，优先选择40/60 ~ 60/40间；所述的微乳液I与微乳液II相迭加使用时，可以按需依次进行先后逐层包覆，当用于细化亲水性粒子时，可 选择加用亲油型微乳液II，形成第一层"油包水"结构，搅拌稳定一定时间 后，再加用亲水型微乳液I,形成第二层"水包油"结构，经搅拌后，被细 化的粒子便可稳定地悬浮于连续的水相中；每次包覆的搅拌时间可选20 ~ 180分钟，优先选择30 60分钟；作为纳米分散连续相的水的pH值应在7~ 9或10 13间，优先选择微碱的pH8 9;包覆时的温度最高80°C ~ 60°C , 最低30°C 4(TC,优先选择的温度区间可由所选表面活性剂的最低耐热温度 定，例如，对于选用耐热性低于5(TC的表面活性剂，不宜在8(TC 6(TC包 覆。t)氧化铁黄的制备及其后续的细化处理以铁皮、硫酸为原料先制备硫酸亚铁，再将硫酸亚铁升温、与氯酸钠和 硫酸氧化反应制备硫酸高铁，硫酸高铁与氢氧化钠反应、并加入微乳化分散 剂进行双层包覆制得颗粒较细的氢氧化铁晶核，氢氧化铁晶核经升温、氧化 水解制得氧化铁黄湿浆，再次加入微乳化分散剂对氧化铁黄先后进行双层包 覆得到透明氧化铁黄，透明氧化铁黄进一步高温焙烧获得透明氧化铁红。本专利技术的具体工艺流程如下(1) 制备硫酸亚铁用硫酸溶解铁皮的方法获得硫酸亚铁，反应式如下 Fe+H2S04 —FeS04+H21反应温度40-8(TC,硫酸浓度10-20% (wt),铁皮的实际投入量应当 超过理论计算量，以便硫酸充分参与反应，当需要改变产品的色相时，其中 所述的硫酸允许用硝酸或盐酸取代；(2) 制备硫酸高铁用浓度约0. 5-lmol的硫酸亚铁溶液，在过量的浓硫酸和氯酸钠环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用微乳液法生产透明氧化铁颜料的方法，其特征在于在生产透明氧化铁颜料的工艺中结合采用微乳化分散剂（即微乳液）对氧化铁黄颗粒作后续分散性细化处理至纳米级的方法制成生产透明氧化铁颜料的初级产品－－透明氧化铁黄，其中：ａ．所述的生产透明氧化铁颜料的工艺中包含有微乳化分散剂的制备和应用及以铁皮、硫酸为原料先制备硫酸亚铁，再将硫酸亚铁升温、与氯酸钠和硫酸氧化反应制备硫酸高铁，硫酸高铁与氢氧化钠反应、并加入微乳化分散剂进行双层包覆制得颗粒较细的氢氧化铁晶核，氢氧化铁晶核经升温、氧化水解制得氧化铁黄湿浆，再次加入微乳化分散剂对氧化铁黄进行先后双层或多层包覆得到透明氧化铁黄，透明氧化铁黄进一步高温焙烧获得透明氧化铁红；ｂ．所述的微乳化分散剂（即微乳液）包含有亲水型（Ｗ／Ｏ）微乳液Ⅰ和亲油型（Ｏ／Ｗ）微乳液Ⅱ，亲水型微乳液 Ⅰ的组分中包含有水、亲水性表面化活性剂和助乳化剂，亲油型（Ｏ／Ｗ）微乳液Ⅱ的组分中包含有油剂、亲油性表面活性剂和助乳化剂；ｃ．所述的亲水型微乳液Ⅰ和亲油型微乳液Ⅱ在被细化颗粒物质的表面上依次逐层包覆的先后次序取决于被细化颗粒物质的表面溶水 或溶油的特性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王尚弟，王建民，
申请(专利权)人：王建民，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]