[发明专利]纯色氧化铁直接红颜料及其制法和用途

说明书

本发明涉及新的纯色氧化铁直接红颜料及其制法和在建筑材料和陶瓷中作为颜料的用途。

生产红色氧化铁颜料已知有四种方法（T.C.Patton，Pigment Handbood，vol.1，New York 1988，p.288）。其一是红色氧化铁直接沉淀，见之于US 2716595。在此法中，铁（Ⅱ）盐溶液与碱溶液以基本上等当量混合，将空气通入所成的氢氧化铁（Ⅱ）或碳酸铁（Ⅱ）悬浮液。所形成的氧化-氢氧化铁（Ⅲ）晶种料（seed，以下简称种料）悬浮液，在铁（Ⅱ）盐存在下通过加入金属铁、加热和用含氧气体氧化而制成红色颜料。

由DE-B-1084405可知，红色颜料只可以由红色种料悬浮液制造，黄色颜料由黄色种料悬浮液制造。因此最终产物的颜色明显地取决于所用的种料。

黄、红色氧化铁颜料的混合物只能成为棕色，其色调不受欢迎。US-A 3946103披露一种方法，其使用种料改性剂，可以制出由δ-FeOOH颗粒组成的纯红种料悬浮液。

然而，由此等种料悬浮液所制颜料表现的色纯度不足，于是达不到建材市场所需要的纯色的美观砖红色调。

因此，本发明要解决的问题是提供改进的氧化铁直接红色颜料，其可得到纯色的美观砖红色调的建筑材料。

意外发现，新的氧化铁直接红色颜料可满足这些要求，这些颜料不是用红色种料悬浮液以常规方法制造的，而是由黄色种料悬浮液制造，并且在建筑材料测试时所得色饱和度（C^＊）大于45 CIELAB单位。

因此，本发明涉及氧化铁直接红色颜料，其特征在于，其建筑材料测试的色饱和度大于45 CIELAB单位，优选大于45.8。

在一特别优选方案中，按本发明的颜料的特征在于，在建材测试中，其红色成分（a）大于28，黄色成分（b）大于29，CIELAB单位。

按本发明的氧化铁直接红色颜料的制取是：制备黄色针铁矿种料悬浮液（α-FeOOH），加入铁（Ⅱ）盐溶液和金属铁，或者加入铁（Ⅱ）盐溶液和碱溶液，加热和用含氧气体氧化。

需指出的意外发现是，通过此方法之可以得到纯色氧化铁红色颜料是因为在先有技术中，由黄色种料悬浮液只可以制出黄色氧化铁颜料。

因此，本发明还涉及制造纯色饱和氧化铁直接红色颜料的方法，包括用碱溶液沉淀铁（Ⅱ）盐并且用含氧气体氧化，向种料悬浮液中加入铁（Ⅱ）盐溶液和金属铁或铁（Ⅱ）盐溶液和碱溶液，并且用含氧气体氧化，直至得到所要的色调为止，其中将实质上由具有比表面积大于100m²/g和平均粒径小于0.2μm的星状分支的颗粒所组成的黄色针铁矿种料悬浮液用作为所述的种料悬浮液，用于合成该颜料。

其中BET表面积是由氮-单点法（DIN 66131）测定，粒径是由电子显微照相测定。

在本发明方法中，可以通过建立适当条件在悬浮液中直接制备种料悬浮液，或者使用分别制备的种料。

用于本发明方法的种料悬浮液的颗粒形状与用于制造氧化铁黄色颜料的常规种料是完全不同的。

图1示出用于本发明的针铁矿种料的典型星状分支。为进行比较，图2示出的是常规黄色种料，其由未分支的针状单个颗粒所组成，并且由它合成颜料得到黄色氧化铁颜料。

所述黄色针铁矿种料悬浮液（α-FeOOH）的制备是由碱溶液沉淀铁（Ⅱ）盐，随后用含氧气体氧化。

在本发明一优选方案中，所述种料悬浮液如下制备：

（a）制取硫酸铁（Ⅱ）水溶液，其浓度约10-80g/升，优选为20-40g/升;

（b）向该硫酸铁（Ⅱ）水溶液中加入约0.8-1.0、优选0.85-0.95当量的碱作为沉淀剂，沉淀成为氢氧化铁（Ⅱ）或碳酸铁（Ⅱ）悬浮液;

（c）借助于含氧气体向所述悬浮液中强烈通气以氧化所述氢氧化铁（Ⅱ）或碳酸铁（Ⅱ），形成具α-FeOOH改性的氧化-氢氧化铁（Ⅲ）悬浮液。

可以使用来自钢酸浸洗工序和/或生产二氧化钛工厂的铁（Ⅱ）盐，特别有益的是制备硫酸铁（Ⅱ）溶液。

种料形成的适宜温度优选为15-40℃，更优选20-35℃。

借助于加入0.8-1.0、优选0.85-0.95当量的碱来沉淀成为氢氧化-或碳酸铁（Ⅱ）悬浮液，优选使用NaOH、Na₂CO₃、NH₃、MgO和/或MgCO₃。

沉淀之后是氧化，优选用空气作为氧化剂。为此，每升悬浮液每小时使用20-300升空气。

有利方式是将所得种料悬浮液于70-100℃成熟1-4小时。