專(zhuān)利名稱(chēng)：采用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)化工顏料制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種釆用微乳液法生產(chǎn) 透明氧化鐵顏料的方法。
背景技術(shù)：
氧化鐵顏料是一種十分重要的無(wú)機(jī)顏料，是各種合成無(wú)機(jī)顏料中僅次于 鈦白粉、居第二位量大面廣的彩色顏料。氧化鐵系顏料，包括鐵紅、鐵黃、 鐵黑、鐵橙、鐵棕，具有顏色多、色譜廣、無(wú)毒、價(jià)廉的突出優(yōu)勢(shì)，已被廣 泛應(yīng)用于油漆、涂料、建材、橡塑、機(jī)電、煙草、磨料和醫(yī)藥行業(yè)中。
在鐵系顏料中，最大宗的初級(jí)產(chǎn)品是氧化鐵黃(簡(jiǎn)稱(chēng)普黃)，即羥基氧
化鐵Fe00H,氧化鐵黃經(jīng)焙燒脫水后變成氧化鐵紅(《-Fe203)。而氧化鐵黃 和氧化鐵紅(簡(jiǎn)稱(chēng)普紅)按不同比例機(jī)械摻混后可得到不同顏色指數(shù)的氧化 鐵黑、氧化鐵橙或氧化鐵棕。
對(duì)于顆粒特細(xì)、達(dá)納米級(jí)(nm, 10-9米)尺寸的氧化鐵系顏料，例如透 明氧化鐵黃(簡(jiǎn)稱(chēng)透黃)或透明氧化鐵紅(簡(jiǎn)稱(chēng)透紅)等，是由上述普黃、 普紅等普通氧化鐵顏料衍生進(jìn)化而來(lái)、性能獨(dú)特優(yōu)異的第二代新顏料品種， 它們不僅具有上一代普通氧化鐵顏料幾乎所有的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有透明度 高、顆粒細(xì)小(最小尺寸方向10-50nm)、比表面積大(為普黃的10倍)、耐 曰曬等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。
由于納米粒子具有光衍射效應(yīng)，使納米尺寸的透明氧化鐵顏料具有很好 的光透射性和光穩(wěn)定性，即使在紫外線(xiàn)照射下，其顏色的衰退仍然相當(dāng)緩慢， 因而可用于制造透明氧化鐵清漆、外墻涂料、油漆等具有耐日曬、不變色、 耐氣候性要求高場(chǎng)合的色料產(chǎn)品中。所以，透明氧化鐵顏料現(xiàn)已被廣泛用于 高檔木制家具、戶(hù)外交通標(biāo)志牌、廣告牌、以及建筑、機(jī)電類(lèi)產(chǎn)品的表面裝飾方面，市場(chǎng)應(yīng)用前景十分廣闊。此外，由于透明氧化鐵顏料的原料成本與 上一代的普通氧化鐵顏料相差無(wú)幾，而前者巿場(chǎng)售價(jià)卻高出許多，因而利潤(rùn) 空間較大，經(jīng)濟(jì)效益更高。
透黃、透紅等氧化鐵顏料，本質(zhì)上是一種納米粉體材料。關(guān)于納米粉體 材料的制備方法，現(xiàn)在已開(kāi)發(fā)出數(shù)十種之多，但真正能投入應(yīng)用、簡(jiǎn)便易行， 而且又能與現(xiàn)行普黃生產(chǎn)的濕化學(xué)方法相互補(bǔ)、相銜接的，我們認(rèn)為只有溶 膠-凝膠法、氣相淀積法、以及微乳液法等少數(shù)幾種，其中微乳液法最具可 操作性。氣相淀積法是早期生產(chǎn)透紅的方法，主要機(jī)理是五羰基鐵蒸汽與空
氣中的氧發(fā)生燃燒反應(yīng)。由于該法所用的原料羰基鐵價(jià)格昂貴，而且該反應(yīng) 需要在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高溫反應(yīng)釜中進(jìn)行，能耗很高，而且不能用于生產(chǎn)透黃， 因此該法目前在國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)量已很少。溶膠-凝膠法，甚至改良的普通膠體 沉淀法，國(guó)內(nèi)外都有人用于透黃透紅的研究和生產(chǎn)上，其產(chǎn)品質(zhì)量一般、性 能不夠穩(wěn)定。
我國(guó)近10年來(lái)對(duì)透明氧化鐵顏料進(jìn)行了初步的研發(fā)，取得了一些成效， 并具備了一定生產(chǎn)能力，但總體上仍存在工藝尚欠成熟，生產(chǎn)成本較高，產(chǎn) 品質(zhì)量穩(wěn)定性較差等弊端，與國(guó)外先進(jìn)水平差距甚大。
微乳液法，可以在現(xiàn)有生產(chǎn)氧化鐵顏料的基礎(chǔ)上，能通過(guò)追加合適的微 乳化分散劑細(xì)化顆粒粉至納米級(jí)。該法具有前期工藝基礎(chǔ)成熟、操作方法簡(jiǎn) 便、原料易得和成本低廉等優(yōu)勢(shì)。但目前這類(lèi)微乳化分散劑的配方及氧化鐵 黃的后續(xù)顆粒細(xì)化工藝尚處研究探索階段，尚未發(fā)現(xiàn)有成功的先例和文獻(xiàn)報(bào) 導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本比較低的釆用 微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法。
本發(fā)明的釆用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法的其特征在于在生 產(chǎn)透明氧化鐵顏料的工藝中結(jié)合釆用微乳化分散劑(即微乳液)對(duì)氧化鐵黃顆粒作后續(xù)分散性細(xì)化處理至納米級(jí)的方法制成生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的初 級(jí)產(chǎn)品——透明氧化鐵黃，其中主要涉及微乳化分散劑的制備和應(yīng)用和氧化 鐵黃的制備及其后續(xù)的細(xì)化處理兩大關(guān)鍵技術(shù)。 (一)微乳化分散劑的制備和應(yīng)用
本發(fā)明中所述的微乳化分散劑(即微乳液)包含有親水型(w/o)微乳 液i和親油型(o/w)微乳液n,親水型微乳液i的組分中包含有水、親水 性表面化活性劑和助乳化劑，親油型(o/w)微乳液n的組分中包含有油劑、 親油性表面活性劑和助乳化劑，使用時(shí)親水型微乳液i和親油型微乳液n根 據(jù)被細(xì)化顆粒物質(zhì)的表面溶水或溶油的特性按需選擇、先后依次逐層包覆，
其中
(1) 所述的親水性表面活性劑由耐酸堿和耐溫性強(qiáng)的水溶性物質(zhì)充任， 可在水溶性吐溫類(lèi)(聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯)、十六烷基三甲基溴化 銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烯基磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉中選擇，以十二 烯基磺酸鈉為優(yōu)選，在微乳化分散劑配方中的用量以每批反應(yīng)后所得鐵黃 計(jì)，可選擇0. 5%~5% (wt)之間，優(yōu)先選擇O. 5%~1.5%(wt);
(2) 所述的親油性表面活性劑，即油溶性表面活性劑，可在各種型號(hào)的 油溶性山梨糖醇脂肪酸酯(司班類(lèi))中選擇，也可在親油或部份親油性吐溫 類(lèi)中選擇，優(yōu)先選擇在熱油中的溶解度較高的司班類(lèi)耐熱品種，在微乳化分 散劑配方中的用量以每批反應(yīng)后所得鐵黃計(jì)，可選擇0. 1%~0. 8y。(wt)之間， 優(yōu)先選擇0.15°/。~0. 5% (wt);
(3) 所述的助乳化劑為水油雙親型助表面活性劑，可在胺類(lèi)或沸點(diǎn)高于 IO(TC以上的戊醇、異丁醇或正丁醇的低級(jí)醇類(lèi)中選擇，以正丁醇為優(yōu)選， 助乳化劑在微乳化分散劑配方中的用量，以每批反應(yīng)后所得鐵黃計(jì)，在 0. 3% ~ 3% (wt)之間選擇為好，優(yōu)先選擇0. 5% ~ 1. 5% (wt);
(4) 所述的水為工藝用水，優(yōu)先釆用生產(chǎn)鐵黃顏料時(shí)所用的工藝用水；
(5) 所述的油劑可以選擇終沸點(diǎn)高于12(TC的潔凈植物油和礦物油，優(yōu)先選用終沸點(diǎn)高于12(TC的柴油或白油。
此外，所述的微乳液I與微乳液II的用量比按重量計(jì)，可在20/80~ 80/20間選擇，優(yōu)先選擇40/60 ~ 60/40間；所述的微乳液I與微乳液II相迭
加使用時(shí)，可以按需依次進(jìn)行先后逐層包覆，當(dāng)用于細(xì)化親水性粒子時(shí)，可 選擇加用親油型微乳液II，形成第一層"油包水"結(jié)構(gòu)，攪拌穩(wěn)定一定時(shí)間 后，再加用親水型微乳液I,形成第二層"水包油"結(jié)構(gòu)，經(jīng)攪拌后，被細(xì) 化的粒子便可穩(wěn)定地懸浮于連續(xù)的水相中；每次包覆的攪拌時(shí)間可選20 ~ 180分鐘，優(yōu)先選擇30 60分鐘；作為納米分散連續(xù)相的水的pH值應(yīng)在7~ 9或10 13間，優(yōu)先選擇微堿的pH8 9;包覆時(shí)的溫度最高80°C ~ 60°C , 最低30°C 4(TC,優(yōu)先選擇的溫度區(qū)間可由所選表面活性劑的最低耐熱溫度 定，例如，對(duì)于選用耐熱性低于5(TC的表面活性劑，不宜在8(TC 6(TC包 覆。
t)氧化鐵黃的制備及其后續(xù)的細(xì)化處理
以鐵皮、硫酸為原料先制備硫酸亞鐵，再將硫酸亞鐵升溫、與氯酸鈉和 硫酸氧化反應(yīng)制備硫酸高鐵，硫酸高鐵與氫氧化鈉反應(yīng)、并加入微乳化分散 劑進(jìn)行雙層包覆制得顆粒較細(xì)的氫氧化鐵晶核，氫氧化鐵晶核經(jīng)升溫、氧化 水解制得氧化鐵黃濕漿，再次加入微乳化分散劑對(duì)氧化鐵黃先后進(jìn)行雙層包 覆得到透明氧化鐵黃，透明氧化鐵黃進(jìn)一步高溫焙燒獲得透明氧化鐵紅。
本發(fā)明的具體工藝流程如下
(1) 制備硫酸亞鐵
用硫酸溶解鐵皮的方法獲得硫酸亞鐵，反應(yīng)式如下 Fe+H2S04 —FeS04+H21
反應(yīng)溫度40-8(TC,硫酸濃度10-20% (wt),鐵皮的實(shí)際投入量應(yīng)當(dāng) 超過(guò)理論計(jì)算量，以便硫酸充分參與反應(yīng)，當(dāng)需要改變產(chǎn)品的色相時(shí)，其中 所述的硫酸允許用硝酸或鹽酸取代；
(2) 制備硫酸高鐵用濃度約0. 5-lmol的硫酸亞鐵溶液，在過(guò)量的濃硫酸和氯酸鈉環(huán)境中 進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成硫酸高鐵，反應(yīng)式如下 6FeS04+NaC103+3H2S04 — 3Fe2 (S04) 3+NaCl+3H20
反應(yīng)溫度70 85。C，反應(yīng)時(shí)間30分鐘左右，之后升溫至8(TC左右，再 反應(yīng)15分鐘，經(jīng)檢驗(yàn)無(wú)亞鐵離子后備用；
(3)制備氫氧化鐵晶核在紫紅色硫酸高鐵溶液中加水稀釋、并攪拌均
勻，快速滴加NaOH溶液，迅速形成pH值為6. 0~8. 0至接近堿性的極濃稠
狀棕紅色沉淀，并加入預(yù)制的親油型微乳液II,加水稀釋?zhuān)瑪嚢?5分鐘后，
再加入預(yù)制的親水型微乳液I，再攪拌15分鐘以上，即快速獲得顆粒較細(xì)的
氫氧化鐵晶核沉淀，反應(yīng)式如下
2Fe2 (S04) 3+6NaOH=2Fe (OH) 3 i +3Na2S04
(4) 制備氧化鐵黃FeOOH濕漿
將所述的顆粒較細(xì)的氫氧化鐵晶核加熱升溫進(jìn)行氧化水解反應(yīng)，反應(yīng) 式如下
2Fe卿3—2FeOOH+2H20 當(dāng)溫度升至65 7(TC時(shí)，氧化水解反應(yīng)加快，此時(shí)投入潔凈的鐵皮， 并補(bǔ)加硫酸高鐵溶液(以中和平衡水解反應(yīng)析出的過(guò)多硫酸)，繼續(xù)升溫至 80~83°C、并保持5.5~6.5小時(shí)，見(jiàn)漿液稠度增加、漿色由紅色轉(zhuǎn)至黃色 為主、pH值漸轉(zhuǎn)至4~5為止，過(guò)濾分離出未參與目的反應(yīng)的過(guò)量硫酸高鐵、 硫酸、硫酸鈉之后進(jìn)行水洗，在無(wú)堿和亞鐵離子可檢出時(shí)，即得潔凈的鐵黃 FeOOH濕漿，待后處理；
(5) 鐵黃FeOOH濕漿的后處理對(duì)所述的潔凈鐵黃濕漿用微乳液I和微 乳液II作納米級(jí)再分散處理，方法如下在潔凈鐵黃濕漿中加水，并加入以5 10y。的稀NaOH溶液，調(diào)pH值至7-13,升溫至30-8(TC，中速攪拌，先 加微乳液II ，攪拌后，再加微乳液I,在30-8(TC下反應(yīng)2-3小時(shí)后經(jīng)沉 淀過(guò)濾、沖洗去堿、烘干得透明氧化鐵黃； (6)透黃的再處理得透紅
將所述的鐵黃在250 - 30(TC環(huán)境中焙燒1. 5 - 3小時(shí)，得透明氧化鐵紅。
此外，所述的助表面活性劑中所包含的油溶型微乳液II與水溶型微乳液 I必須兩者先后逐層包覆，可以按需包覆多次，按重量計(jì)，其用量比應(yīng)當(dāng)在 20/80 ~ 80/20間，以在40/60 - 60/40間變動(dòng)較佳；由于鐵黃沉淀中所含的 羥基系親水性，所以在包覆時(shí)先加第一層親油微乳液II，形成油包水結(jié)構(gòu)， 并攪拌穩(wěn)定一定時(shí)間后，再加第二層親水微乳液I ，形成第二層水包油結(jié)構(gòu)， 第二層經(jīng)攪拌穩(wěn)定后，便可使透明氧化鐵黃顆粒懸浮于連續(xù)的水相中；每次 包覆的攪拌時(shí)間，為20 - 180分鐘，通常是30~60分鐘，作為納米分散連 續(xù)相的水，其pH值應(yīng)在7~13間，最好是微堿的pH 8~9;反應(yīng)溫度最高 80°C,最低30~40°C。
基于上述構(gòu)思的本發(fā)明采用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法，由于
釆用微乳液作多次納米級(jí)分散細(xì)化處理，能確保透明氧化鐵顏料的顆粒達(dá)到
納米級(jí)水平，有利于確保透明氧化鐵顏料的穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；所釆用的原材
料均系普通、易得，成本低；由于在傳統(tǒng)生產(chǎn)普通鐵黃和鐵紅的的基礎(chǔ)上進(jìn)
一步研究開(kāi)發(fā)而成，前期工藝比較成熟，便于在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施的基礎(chǔ)上改造
生產(chǎn)，有利于以較少的投入獲得經(jīng)濟(jì)效益較高的產(chǎn)品。綜上所述，本發(fā)明采
用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法依據(jù)科學(xué)、方法可靠、工藝簡(jiǎn)單可行、
具有很強(qiáng)的可操作性，用以生產(chǎn)出的產(chǎn)品性能穩(wěn)定、且無(wú)污染環(huán)境的附屬物
存在，提取主產(chǎn)品后遺留的其余化學(xué)成分可以循環(huán)使用，因而具有顯著的技
術(shù)先進(jìn)性，很強(qiáng)的實(shí)用性和廣闊的巿場(chǎng)應(yīng)用前景。


附圖是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及典型實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
在附圖中，本發(fā)明的釆用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法中所涉及 的關(guān)鍵技術(shù)是在制備完成微乳化分散劑的基礎(chǔ)上制備硫酸亞鐵溶液、硫酸高 鐵溶液、氫氧化鐵晶核及氧化鐵黃濕漿的后續(xù)顆粒細(xì)化處理，其工藝流程如
下
1, 以硫酸、鐵皮為原料制備硫酸亞鐵，反應(yīng)如下
Fe+H2S04 —FeS04+H2 T 反應(yīng)在瓷磚砌成的耐酸敝口反應(yīng)池中進(jìn)行，反應(yīng)溫度40 - 60。C，硫酸濃 度10-20% (wt)。
2. 在濃度約Q. 5-lmol濃度的硫酸亞鐵溶液中加入濃硫酸和氯酸鈉進(jìn)
行氧化反應(yīng)得硫酸高鐵，反應(yīng)如下
6FeS04+NaC103+3H2S04 — 3Fe2 (S04) 3+NaCl+3H20
反應(yīng)在同上瓷磚砌成的耐酸敝口反應(yīng)池中進(jìn)行，反應(yīng)溫度70 75'C,反 應(yīng)30分鐘，之后升溫至8(TC,再反應(yīng)15分鐘，經(jīng)檢驗(yàn)無(wú)亞鐵離子后備用。
3.中間體Fe(0H)3的沉淀和晶核制備
在有攪拌器的不銹鋼反應(yīng)釜中加入硫酸高鐵Fe2(S04) 3溶液2. 5米3左右， 濃度約140-160公斤/米3，加水稀釋l倍，中速攪拌均勻，快速滴加注入3~ 5。/。的稀NaOH溶液，準(zhǔn)確控制反應(yīng)終點(diǎn)至微堿性(pH值7. 3~7.5),反應(yīng)生 成中間體Fe(0H)3沉淀，反應(yīng)如下
2Fe2 (S04) 3+6NaOH=2Fe (OH) 3 i +3Na2S04
再加入預(yù)制的由司班80/柴油/正丁醇以2/8/4的重量比攪拌混合而成的 親油性微乳液IIO. 8公斤，加水稀釋?zhuān){(diào)液位至16米3處，強(qiáng)力攪拌l5分鐘后，再加入預(yù)制的由十二烯基磺酸鈉/水/正丁醇=2/12/6的重量比攪拌混 合而成的親水微乳液I 0.6公斤，再保持常溫?cái)嚢?5分鐘以上，即完成沉淀 的Fe(0H)3晶核的初步細(xì)化制備。
4. 氫氧化鐵沉淀的氧化水解反應(yīng)
以上步驟l的Fe(0H)3棕紅色沉淀反應(yīng)，在低溫和堿性條件下，可迅速完 成。Fe(0H)3，若升高溫度，在酸及氧化劑的催化下，完成下列的氧化水解反 應(yīng)而得到鐵黃
2Fe (0H)3—2FeOOH+2H20
此時(shí)，由于此反應(yīng)是在過(guò)量硫酸催化劑和氧化劑的作用下進(jìn)行，所以在 此反應(yīng)中將有硫酸析出，在加熱升溫至65~70°C，氧化水解反應(yīng)加快，轉(zhuǎn)入 氧化水解操作，此時(shí)可投入潔凈的鐵皮300公斤左右，以中和平衡水解反應(yīng) 中析出的過(guò)多硫酸，溫度再升至80'C左右時(shí)，反應(yīng)再次明顯提速，再次投入 所述的硫酸高鐵約0. 7米3，使反應(yīng)介質(zhì)的酸性立即降至pH2. 5~3,或更低。 此后保持反應(yīng)溫度80 83"C間，滴加另一半經(jīng)稀釋的0.7米3硫酸高鐵，控 制滴加速度，保證在1. 5~2小時(shí)的時(shí)間內(nèi)滴完。同時(shí)控制反應(yīng)釜液位，保 持在17-20米3之間。以下再平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到80 83'C反應(yīng)5. 5~6. 5小時(shí)， 見(jiàn)漿液稠度增加，漿色由紅轉(zhuǎn)至黃色為主，pH值轉(zhuǎn)至4 5,并且穩(wěn)定不變 時(shí)，則可判定氧化水解反應(yīng)已經(jīng)完成，制得透明氧化鐵黃濕漿。
5. 透明氧化鐵黃濕漿的后處理
透明氧化鐵黃濕漿經(jīng)板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，分出未參與目的反應(yīng)的過(guò)量高鐵、 硫酸、硫酸鈉之后，水洗干凈，在無(wú)堿和亞鐵離子可檢出時(shí)，即得潔凈的透 明氧化鐵黃濕漿濕漿，待后處理。
對(duì)透明氧化鐵黃濕漿作潔凈處理后，用所述的微乳液i和微乳液n進(jìn)行， 作納米級(jí)再分散處理。先將上述反應(yīng)的全部?jī)魸{，返回潔凈的反應(yīng)釜中，加 水至20米3左右，以5 10y。的稀NaOH溶液，調(diào)pH至9,升溫至80。C,中 速攪拌，先加微乳液IIO. 6公斤，攪拌15分鐘后，再加微乳液I5公斤，在8(TC下反應(yīng)3小時(shí)后，處理結(jié)束。沉淀過(guò)濾，清洗去堿，在廂式干燥器中烘 干得透明氧化鐵黃350公斤左右，透黃經(jīng)30(TC焙燒2小時(shí)后便得符合質(zhì)量 要求透明氧化鐵鐵紅。
權(quán)利要求
1.一種采用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法，其特征在于在生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的工藝中結(jié)合采用微乳化分散劑(即微乳液)對(duì)氧化鐵黃顆粒作后續(xù)分散性細(xì)化處理至納米級(jí)的方法制成生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的初級(jí)產(chǎn)品——透明氧化鐵黃，其中a.所述的生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的工藝中包含有微乳化分散劑的制備和應(yīng)用及以鐵皮、硫酸為原料先制備硫酸亞鐵，再將硫酸亞鐵升溫、與氯酸鈉和硫酸氧化反應(yīng)制備硫酸高鐵，硫酸高鐵與氫氧化鈉反應(yīng)、并加入微乳化分散劑進(jìn)行雙層包覆制得顆粒較細(xì)的氫氧化鐵晶核，氫氧化鐵晶核經(jīng)升溫、氧化水解制得氧化鐵黃濕漿，再次加入微乳化分散劑對(duì)氧化鐵黃進(jìn)行先后雙層或多層包覆得到透明氧化鐵黃，透明氧化鐵黃進(jìn)一步高溫焙燒獲得透明氧化鐵紅；b.所述的微乳化分散劑(即微乳液)包含有親水型(W/O)微乳液I和親油型(O/W)微乳液II，親水型微乳液I的組分中包含有水、親水性表面化活性劑和助乳化劑，親油型(O/W)微乳液II的組分中包含有油劑、親油性表面活性劑和助乳化劑；c.所述的親水型微乳液I和親油型微乳液II在被細(xì)化顆粒物質(zhì)的表面上依次逐層包覆的先后次序取決于被細(xì)化顆粒物質(zhì)的表面溶水或溶油的特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的釆用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法, 其特征在于所述的生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的工藝流程如下(1)制備硫酸亞鐵用硫酸溶解鐵皮的方法獲得硫酸亞鐵，反應(yīng)式如下 Fe+H2S04 —FeS04+H2 T反應(yīng)溫度40-8(TC，硫酸濃度10-20% (wt );(2) 制備硫酸高鐵用濃度約Q. 5-lmol的硫酸亞鐵溶液，在過(guò)量濃硫酸和氯酸鈉的存 在下進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成硫酸高鐵，反應(yīng)式如下6FeS04+NaC10.,+ 3H2S04— 3Fe2 (S04) 3+NaCl + 3H20 反應(yīng)溫度70~ 85°C，反應(yīng)時(shí)間30分鐘左右，之后升溫至8(TC左右， 再反應(yīng)15分鐘，經(jīng)檢驗(yàn)無(wú)亞鐵離子后達(dá)標(biāo)、備用；(3) 制備氫氧化鐵晶核和初步細(xì)化在紫紅色硫酸高鐵溶液中加水稀釋、并攪拌均勻，快速滴加NaOH溶 液，迅速形成pH值為6. 0~ 8. 0的極濃稠狀棕紅色沉淀，反應(yīng)式如 下2Fe2 (S04) 3+6NaOH=2Fe (OH) 3丄+3Na2S04加入預(yù)制的親油型微乳液n,加水稀釋?zhuān)瑪嚢鑙5分鐘，再加入預(yù)制的親水型微乳液I，再攪拌15分鐘以上，即獲得顆粒較細(xì)的氫氧化 鐵晶核沉淀；(4) 制備氧化鐵黃Fe00H濕漿將所述的顆粒較細(xì)的氫氧化鐵晶核加熱升溫進(jìn)行氧化水解反應(yīng)，反 應(yīng)式如下2Fe卿3—2FeOOH+2H20 先升溫至65 7(TC，投入潔凈的鐵皮，并補(bǔ)加硫酸高鐵溶液，繼續(xù) 升溫至80~83°C、并保持5.5~6.5小時(shí)，漿液稠度增加、漿色由 紅色轉(zhuǎn)至黃色為主、pH值漸轉(zhuǎn)至4 5為止，過(guò)濾分離出未參與目 的反應(yīng)的過(guò)量硫酸高鐵、硫酸、硫酸鈉之后進(jìn)行水洗，在無(wú)堿和亞 鐵離子可檢出時(shí)，即得潔凈的鐵黃FeOOH濕漿，待后處理；(5) 鐵黃Fe00H濕漿的后處理對(duì)所述的潔凈鐵黃濕漿用微乳液i和微乳液n作納米級(jí)再分散處理，方法如下在潔凈鐵黃濕漿中加水，并加入以5 1(T/。的稀Na0H 溶液，調(diào)pH值至7-13,升溫至30-8(TC,中速攪拌，先加微乳液II ，攪拌后，再加微乳液I ,在30 - 80 。C下反應(yīng)2 - 3小時(shí)后經(jīng)沉 淀過(guò)濾、沖洗去堿、烘干得透明氧化鐵黃； (6)透黃的再處理得透紅將所述的鐵黃在250 - 300。C環(huán)境中焙燒1.5-3小時(shí)，得透明氧化 鐵紅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的釆用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法，其 特征在于所述的親水性表面活性劑由耐酸堿和耐熱性強(qiáng)的水溶性物 質(zhì)充任，可在水溶性吐溫類(lèi)(聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯)、十六 烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烯基磺酸鈉或十二烷 基硫酸鈉中選擇，以十二烯基磺酸鈉為優(yōu)選，在微乳化分散劑配方 中的用量以每批反應(yīng)后所得鐵黃計(jì)，可選擇0. 5%~5% (wt)之間， 優(yōu)先選擇O. 5%~1.5%(wt)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的釆用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法，其 特征在于所述的親油性表面活性劑，即油溶性表面活性劑，可在各 種型號(hào)的油溶性山梨糖醇脂肪酸酯(司班類(lèi))中選擇，也可在親油 或部份親油性吐溫類(lèi)中選擇，優(yōu)先選擇在熱油中的溶解度較高的司 班類(lèi)耐熱品種，在微乳化分散劑配方中的用量以每批反應(yīng)后所得鐵 黃計(jì)，可選擇0. 1%~ 0. 8。/。(wt)之間，優(yōu)先選擇0. 15%~ 0. 5% (wt )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的采用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法，其. 特征在于所述的助乳化劑為水油雙親型助表面活性劑，可在胺類(lèi)或 沸點(diǎn)高于IO(TC以上的戊醇、異丁醇或正丁醇的低級(jí)醇類(lèi)中選擇，以 正丁醇為優(yōu)選，助乳化劑在微乳化分散劑配方中的用量，以每批反 應(yīng)后所得鐵黃計(jì)，在0. 3%~ 3y。(wt)之間選擇為好，優(yōu)先選擇O. 5%~i. 5y"wt)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的釆用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法，其 特征在于所述的油劑可以選擇終沸點(diǎn)高于12 (TC的潔凈植物油和礦物油，優(yōu)先選用終沸點(diǎn)高于12(TC的柴油或白油。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法，其 特征在于所述的水為工藝用水，優(yōu)先釆用生產(chǎn)鐵黃顏料時(shí)所用的工 藝用水。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的采用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法，其 特征在于所述的微乳液I與微乳液II的用量比按重量計(jì)，可在 20/80 ~ 80/20間選擇，優(yōu)先選擇40/60 - 60/40間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的釆用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法，其特征在于所述的微乳液i與微乳液n的每次包覆的攪拌時(shí)間可選20~180分鐘，優(yōu)先選擇30 60分鐘。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的釆用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法，其 特征在于所述的微乳液I與微乳液II的包覆時(shí)的溫度低于所選表面 活性劑的最高耐熱溫度，最高8(TC 6(TC,最低3(TC 4(TC。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用微乳液法生產(chǎn)透明氧化鐵顏料的方法，其中涉及微乳化分散劑的制備和應(yīng)用及氧化鐵黃的制備及其后續(xù)的細(xì)化處理兩大關(guān)鍵技術(shù)。微乳化分散劑包含有由水、親水性表面化活性劑和助乳化劑組成的親水型微乳液I和由油劑、親油性表面活性劑和助乳化劑組成的親油型微乳液II，二種微乳液根據(jù)被細(xì)化顆粒物質(zhì)的表面溶水或溶油的特性按需先后依次逐層包覆，對(duì)氧化鐵黃顆粒進(jìn)行分散、細(xì)化處理達(dá)納米級(jí)，制成透明氧化鐵黃，透明氧化鐵黃經(jīng)高溫焙燒獲得透明氧化鐵紅，方法依據(jù)科學(xué)、方法可靠、工藝簡(jiǎn)單可行、有很強(qiáng)的可操作性。
文檔編號(hào)C01G49/02GK101319099SQ20081003569
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月7日
發(fā)明者王尚弟, 王建民 申請(qǐng)人:王建民