氧化铁颜料的生产工艺
氧化铁颜料的生产工艺有哪些
氧化铁颜料是一类最常见的彩色无机颜料,市面上所销售的氧化铁颜料基本上都是通过化学合成方法制备的,称之为合成氧化铁颜料,目前有多种工艺可用于生产高品质的彩色和黑色氧化铁颜料,如:
红色、黑色和棕色氧化铁颜料的固相反应(焙烧工艺法);
黄色、红色、橙色和黑色氧化铁颜料的沉淀反应(彭尼曼-佐夫Penniman-Zoph法);
用于黑色、红色和黄色氧化铁颜料的苯胺法(Laux法);
在所有情况下,均以七水硫酸铁(FeSO4·7H2O,绿矾)为起始原料,在焙烧过程中,氧化煅烧生成α-Fe2O3(不含部分反应的简易方程):
6 FeSO4·H2O+11/2O2→3α - Fe2O3+6SO3+6H2O
6 FeSO4·H2O+11/2O2→3α - Fe2O3+6SO3+6H2O
由此产生的氧化铁(III)可用作红色颜料,或者可以通过在还原条件下进行额外的热处理而转化为黑色Fe3O4。 彭尼曼-佐夫Penniman-Zoph法工艺从FeSO4溶液开始,在存在α-FeOOH晶种悬浮液的情况下,该溶液与铁屑反应形成颜料 α-FeOOH(没有部分反应的总结方程):
FeSO4+Fe+1/2O2+3H2O→2α - FeOOH+H2SO4+2H2
FeSO4+Fe+1/2O2+3H2O→2α - FeOOH+H2SO4+2H2
用这种方法得到的氧化铁黄可以通过在500℃以上的空气中煅烧转化为氧化铁红:
2α - FeOOH→α - Fe2O3+H2O
2α - FeOOH→α - Fe2O3+H2O
在还原气氛中,如在氢气或含氢气体中,对α-Fe2O3进行热处理,可用于生产黑色Fe3O4颜料:
3α-Fe2O3+H2→2Fe3O4+H2O
3α-Fe2O3+H2→2Fe3O4+H2O
在Laux工艺中,芳香族硝基化合物在AlCl3存在下与铁屑反应生成α-FeOOH和苯胺:
2Fe+C6H5NO2+2H2O→2α-FeOOH+C6H5NH2
2Fe+C6H5NO2+2H2O→2α-FeOOH+C6H5NH2
在这种情况下,α-FeOOH的合成还可以通过进一步反应得到α-Fe2O3和Fe3O4,后者是除炭黑以外最重要的黑色颜料,也可用作磁性颜料,在Laux工艺中使用氯化铁代替氯化铝,可直接得到着色力极高的Fe3O4颜料。
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