纯洁色调的、微黄色氧化铁红颜料及其制造方法和用途技术

本发明专利技术涉及纯洁色调的、微黄色氧化铁红颜料及其制造方法和用途。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纯洁色调的、微黄色氧化铁红颜料及其制造方法和用途。在陶瓷、建筑工业材料、塑料和涂料(清漆和油漆)中用作环境安全的着色剂的氧化铁着色颜料主要以黄色、棕色、黑色和红色色调的形式提供。氧化铁着色颜料的主要应用领域是建筑工业材料领域，其中氧化铁着色颜料特别用来染房瓦、硬砖等。正如“Pigment Handbook”(T.C.Patton，New York，London 1973)第333页所述，氧化铁红颜料是通过将硫酸亚铁焙烧，通过将氧化铁黄脱水，通过氧化铁红的直接沉淀或通过氧化铁黑的氧化而制备的。纯洁色调的微黄色的红颜料可以通过将硫酸亚铁焙烧、通过将氧化铁黄脱水或通过氧化铁红的直接沉淀获得。氧化铁黑的退火和氧化只产生黄色不足的低彩度的氧化铁红颜料。然而，上述生产纯洁色调的微黄色铁红颜料的确具有经济和环境方面的缺陷。通过铁硫酸亚铁的脱水和焙烧生产铁红颜料是复杂的、高成本的多步过程，它产生含有重金属的废水。通过氧化铁黄的脱水生产氧化铁红的方法也由于成本的原因而不能令人满意，因为氧化铁黄前体的生产必须在水性介质中、在低pH值下用非常耗时的过程进行。难以机械水解的针状氧化铁黄必须以高的干燥成本进行热水解。由于所得氧化铁红是由针状氧化铁红衍生而来的各向异性颗粒的形状，所得氧化铁红对研磨是敏感的。从成本的角度考虑，通过直接沉淀来生产氧化铁红也是不能令人满意的，因为颜料合成在酸性至中性介质中进行，这样只能获得低的时空产率。这样沉淀生产的直接红颜料也具有高的砷和锑含量(参见″Industrial Minerals and Rocks″，New York 1975，p.355表8)。由于在氧化铁红颜料的直接沉淀的颜料形成过程中混入了水，这些颜料也具有高的灼烧减重(大约2％)，限制在这些颜料在某些应用(纤维接合剂，粒化砂)。混入的水在高温(大约400-1000℃)应用中混入的水的损失与这些直接沉淀的氧化铁红颜料的纯洁色调和微黄色的损失相关。而且，直接沉淀的氧化铁红颜料对研磨非常敏感，这将在建筑工业材料应用中的分散过程中导致不合需要的色调变化。人们知道，氧化铁黑作为一种很好的氧化铁红颜料的前体可以通过将铁原料例如铁屑与硝基苯在酸介质中反应而以高时空产率获得。在用还原法生产氧化铁黑时获得的高时空产率是其它生产氧化铁黑的方法所不可能获得的。在氧化铁黑形成的放热过程中无需再供应能量，此外，在颜料形成时没有化学计量量的盐(例如硫酸钠)出现，这说明了该还原法在经济和环境方面的优点。人们还知道，在硝基苯与铁原料之间的反应过程中，所需颜料的性质只有通过几种添加剂来控制添加锌(DE 143 517)添加NaCl，CaCl2，MgCl2(DE 463 773)添加铝盐，铝金属(DE 515 785)添加三价或四价金属(DE 516 999)添加三价或四价金属氧化物和/或氢氧化物的水性悬浮液(DE 518 929)添加Pb化合物(DE 511 254)添加H3PO4(DE 551 255)添加锡盐(DE 1 191 063)添加亚硫酸、硫代亚硫酸、硫代硫酸、连二硫酸、连二亚硫酸和焦硫酸的Na，K，NH4，Mg和Ca盐(DE 2 414 805)添加铝盐、铝酸盐、NaOH进行后处理(DE 2 826 941)添加硼酸和硼化合物(DE 4 135 742)然而，这些所谓的反应过程的控制化学品并不会导致适宜用来生产纯洁色调的微黄色氧化铁红颜料的氧化铁黑前体的产生。0-900ppm的磷(相对于所用的金属离子计)的硫酸或磷化合物(特别是H3PO4)的使用将产生仅适宜用作常规低彩度氧化铁红颜料的前体的氧化铁黑，其黄色程度不够。太大量的H2SO4没有效果，大量H3PO4(含量大于10000ppm的磷(相对于所用的金属离子计)不产生氧化铁黑而得到不合需要的氧化铁棕(Fe3O4，α-FeOOH和α-Fe2O3，DE 551 255)。将这些氧化铁棕退火会产生不合需要的深色、低彩度、微蓝色氧化铁红颜料。铝化合物在氧化铁黑糊上的沉淀产生黑色颜料，该黑色颜料在退火之后产生明亮的和高彩度的氧化铁红颜料(DE 2 826 941)。使用该方法仅得到用于大批量涂料的应用(清漆和油漆)的纯洁色调的微黄色红颜料，不能获得用来将建筑工业材料着色(砖瓦红色调)或者用来与白色颜料混合的微黄色铁颜料。本专利技术的目的是提供改进的氧化铁红颜料，该颜料在建筑工业材料应用中和与白色颜料混合时产生纯洁色调的微黄色审美学砖瓦红色调而没有先有技术的缺陷(硫酸铁的焙烧、氧化铁黄的脱水或氧化铁红的直接沉淀)，并且提供经济上和环境上可接受的其生产方法。我们惊讶地发现，所需的氧化铁红颜料可以通过将来自改进的硝基苯还原过程的氧化铁黑糊煅烧产生。该氧化铁红的灼烧减量小于1％(重量)，磷含量为0.13-0.50％(重量)，对研磨惊人地稳定，具有纯洁的色调并微带黄色。本专利技术提供纯洁色调的微黄色氧化铁红颜料，其灼烧减量小于1％(重量)，磷含量为0.13-0.50％(重量)，优选0.13-0.30％(重量)在重晶石颗粒中测定的明度值(L*)为50-60 CLELAB单位，优选52-56 CIELAB单位，色彩度(C*)大于43.5 CIELAB单位，优选大于44 CIELAB单位，红色值(a*)大于25 CIELAB单位，优选大于28 CIELAB单位，黄色值(b*)大于25CIELAB单位。优选大于29 CIELAB单位。本专利技术的氧化铁红颜料对研磨稳定。本专利技术的再一目的是提供通过磁铁矿的煅烧来生产本专利技术的纯洁色调的微黄色氧化铁红颜料的方法，其特征在于磁铁矿是通过用硝基苯在酸性介质中在磷化合物的存在下将铁氧化生产的，其中磷的用量相对于金属铁的量为1000-5000ppm、优选1000-3000ppm。令人惊讶的是，虽然在先有技术中磷酸的使用最终会产生不适宜的颜料，但是仍获得了本专利技术的纯洁色调的微黄色氧化铁红颜料。磷酸盐最好以磷化合物的形式使用，特别优选磷酸(例如H3PO4)。本专利技术的氧化铁红颜料最好以粉状颜料、低尘粒状、糊状和浆状用于建筑工业材料、涂料(清漆和油漆)、塑料、纸张和陶瓷的着色。它们也可以用作氧化铁棕的有益成分。氧化铁棕颜料主要是通过将氧化铁黑、氧化铁红和氧化铁黄混合制备的。例如，浅色的微黄色氧化铁棕颜料含有10-75％(重量)的针状氧化铁黄。氧化铁黄颜料由于其着色性质的缘故只对氧化铁棕颜料的整个颜色强度(着色力)有很少贡献。此外，包含针状氧化铁黄会在棕色混合物的液化期间出现问题，因此只能在浆液中使用低的固体含量。通过使用本专利技术的纯洁色调的微黄色氧化铁红颜料来制造浅色的微黄色棕色混合物，所需的氧化铁黄含量可以降低或者消除，从而使用本专利技术的纯洁色调的微黄色氧化铁红颜料可以制得高着色力、易于液化的氧化铁棕颜料。本领域技术人员能够很容易地确定在调制棕色混合物的所需色值时作为氧化铁黄的替代物的微黄色氧化铁红颜料的所需的程度。因此，本专利技术的氧化铁红颜料也可以优选地用于高着色力、易液化氧化铁棕颜料的制备。下面借助于下述实施例更详细地描述本专利技术。按照本专利技术制备的颜料和比较例的颜料的CIELAB色值(L*，a*，b*和C*)是按照DIN 53237测定的，其中描述了测定用于着色含水泥和石灰的建筑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯洁色调的、微黄色氧化铁红颜料，其灼烧减量小于大约１％（重量），Ｐ含量为０．１３－０．５０％（重量），在重晶石颗粒中的明度（Ｌ↑［＊］）为５０－６０ＣＩＥＬＡＢ单位，彩度（Ｃ↑［＊］）大于４３．５ＣＩＥＬＡＢ单位，红色值（ａ↑［＊］）大于２５ＣＩＥＬＡＢ单位，黄色值（ｂ↑［＊］）大于２５ＣＩＥＬＡＢ单位。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W厄勒，W布劳，H布伦恩，H孔斯特曼，
申请(专利权)人：拜尔公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]