CN101671499B

CN101671499B - 一种氧化铁复合颜料掺杂稀土与氧化硅的制备方法

Info

Publication number: CN101671499B
Application number: CN2009101878366A
Authority: CN
Inventors: 李云; 肖林久; 王晨雪; 尚世智
Original assignee: Shenyang University of Chemical Technology
Current assignee: Shenyang University of Chemical Technology
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2029-10-12
Also published as: CN101671499A

Abstract

一种氧化铁复合颜料掺杂稀土与氧化硅的制备方法，涉及一种复合颜料的制备方法，该制备方法包括如下：将球磨后Fe₂O₃加入适量水和分散剂超声振荡，放入恒温水浴剧烈搅拌，加入Na₂SiO₃水溶液与Re₂O₃酸溶液，在一定温度下反应一定时间；反应停止后陈化一定时间后，过滤，将滤饼烘干；将烘干滤饼在一定温度下焙烧一定时间，冷却后取出研磨，即得产品。采用本发明方法制备的复合颜料其明度值L^*达到33～38，红度值a^*达到28～33；耐酸性提高94％以上；耐温性提高100℃以上；紫外线吸收降低39％。将替代或部分替代在陶瓷、建材领域中有毒的红色系列颜料及锆铁红，提高陶瓷建材制品的质量。

Description

一种氧化铁复合颜料掺杂稀土与氧化硅的制备方法

技术领域

本发明涉及一种氧化铁红复合颜料的制备方法，特别是涉及一种掺杂稀土的二氧化硅(SiO₂)在a-Fe₂O₃表面成膜，形成新型氧化铁红复合颜料nSiO₂:ma-Fe₂O₃:(1-n)Re₂O₃(其中0≤n≤1，m∶n＝60～95；掺杂元素是稀土离子Re是：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕和钆中的一种或几种)的制备方法。

技术背景

氧化铁系颜料主要包括氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁棕及氧化铁黑等着色颜料，是产销量仅次于钛白粉的第二大无机颜料，也是无机彩色颜料中产量最大的一类产品，氧化铁颜料颜色多，色谱广，遮盖力高，着色力强，有很好的耐候性，并具有无毒性等特点，广泛应用于建筑材料、涂料、油墨、塑料、陶瓷、造纸、磁性记录材料等行业中。在氧化铁系颜料中铁红用量最大，由于国产氧化铁红的生产工艺及配方组成存在不足，在高端的应用还很少。普通的氧化铁红耐碱和有机酸，但不耐无机酸，也不耐高温，800℃时开始出现烧结和变色现象，颜色发黑发暗，大大限制了铁红的使用范围。提高耐蚀性、耐高温性及高着色强度的氧化铁颜料将成为市场开发的热点，以适应陶瓷、建材及腐蚀性环境下对氧化铁红颜料的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化铁复合颜料掺杂稀土与氧化硅的制备方法，该方法制得的复合氧化铁红颜料，其化学组成为：nSiO₂:ma-Fe₂O₃:(1-n)Re₂O₃，其中0≤n≤1，m∶n＝60～95；掺杂元素是稀土离子Re是：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕和钆中的一种或几种。本发明制备出的掺杂稀土元素的nSiO₂/a-mFe₂O₃复合颜料颜色更鲜艳、更纯正其中0≤n≤1，m∶n＝60～95，且耐温及耐蚀性均有提高。可替代或部分替代在陶瓷、建材领域中有毒的红色系列颜料及锆铁红，提高陶瓷建材制品的质量。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种氧化铁复合颜料掺杂稀土与氧化硅的制备方法，其nSiO₂:ma-Fe₂O₃:(1-n)Re₂O₃化学式质量配比，其中0≤n≤1，m∶n＝60～95，掺杂元素是稀土离子Re是：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕和钆中的一种或几种，该制备方法包括如下步骤：

1)将球磨后a-Fe₂O₃加入适量蒸馏水和分散剂超声振荡，放入恒温水浴搅拌，同时缓慢滴加一定量的Na₂SiO₃水溶液与Re₂O₃酸溶液，在50～90℃反应0.5～3小时；

2)上述反应体系在20～60℃陈化1～6小时，然后抽滤，将滤饼100～155℃烘干；

3)烘干后产物在600～1200℃焙烧1～6小时，冷却后取出研磨，即得产品。

本发明的优点与效果是：

本发明的原料其表达式为nSiO₂:ma-Fe₂O₃:(1-n)Re₂O₃，其中0≤n≤1，m∶n＝60～95，Re表示所含稀土元素镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕和钆中的一种或几种，原料用相应金属的氧化物或盐，制得的复合颜料颜色较纯a-Fe₂O₃更鲜艳、更纯正。采用本发明方法制备的复合颜料其明度值L^*达到33～38，红度值a^*达到28～33；耐酸性提高90％以上；耐温性提高100℃以上；紫外线吸收降低35％以上。

本发明制备出的掺杂稀土元素的nSiO₂/a-mFe₂O₃复合颜料颜色更鲜艳、更纯正其中0≤n≤1，m∶n＝60～95，且耐温及耐蚀性均有提高。由于掺杂稀土元素改善SiO₂/a-Fe₂O₃复合颜料质量，具有十分广阔的研究和应用前景。该工艺制备的高性能新型氧化铁红颜料，成本低，工艺简单，无毒害，将替代或部分替代在陶瓷、建材领域中有毒的红色系列颜料及锆铁红，提高陶瓷建材制品的质量，形成环境友好创新型产品具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的稀土掺杂SiO₂包覆a-Fe₂O₃的紫外光谱图。图中曲线1表示未改性的a-Fe₂O₃；曲线2表示包覆SiO₂的a-Fe₂O₃；曲线3表示稀土掺杂SiO₂包覆a-Fe₂O₃；

图2为本发明改性前后a-Fe₂O₃颜料的反射曲线。图中曲线1表示未改性的a-Fe₂O₃；曲线2表示实例1的产品；曲线3表示实例2的产品。

具体实施方式

本发明提供一种氧化铁复合颜料掺杂稀土与氧化硅的制备方法，该方法制得的复合氧化铁红颜料，其化学组成为：SiO₂:a-Fe₂O₃:Re，其中掺杂元素是稀土离子Re。

本发明涉及制备该氧化铁复合颜料体系的方法如下：

1)按nSiO₂:ma-Fe₂O₃:(1-n)Re₂O₃化学式质量配比，其中0≤n≤1，m∶n＝60～95，掺杂元素是稀土离子Re是：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕和钆中的一种或几种。表达式中元素相应的原料为氧化物或盐，按质量配比准确称取，以溶液混均在一定条件反应一定时间。

2)将反应体系过滤烘干后，在600～1200℃下锻烧0.5～5小时。

3)将前面步骤得到的粉末干燥研磨后，即得样品。

实施例一

0.88SiO₂:88a-Fe₂O₃:0.12Re₂O₃复合颜料的合成：

a-Fe₂O₃ (分析纯) 79.2000g

Na₂SiO₃ (分析纯) 1.7893g

Ce₂O₃ (分析纯) 0.1280g

将球磨后a-Fe₂O₃加入适量蒸馏水和分散剂超声振荡，放入恒温水浴剧烈搅拌，同时缓慢滴加Na₂SiO₃水溶液与Ce₂O₃酸溶液，保持80℃反应2h，反应停止后陈化3h，反复抽滤，将滤饼105℃烘干，800℃锻烧1.5h，冷却后取出研磨，即得产品，，其紫外线吸收降低35％，耐候性显著提高。改性前后a-Fe₂O₃颜料的紫外吸收光谱见图1。

实施例二

0.90SiO₂:81a-Fe₂O₃:0.1Re₂O₃复合颜料的合成：

a-Fe₂O₃ (分析纯) 72.3420g

Na₂SiO₃ (分析纯) 1.8900g

Nd₂O₃ (分析纯) 0.1280g

将球磨后a-Fe₂O₃加入定量的稀H₂SO₄及分散剂超声振荡，放入恒温水浴剧烈搅拌，同时缓慢滴加Na₂SiO₃水溶液与Nd₂O₃酸溶液，保持80℃反应2h，反应停止后陈化3h，反复抽滤，将滤饼105℃烘干，800℃焙烧1.5h，冷却后取出研磨，即得产品，其明度值L^*达到38，红度值a^*达到33，较未改性的a-Fe₂O₃的明度值和红度值分别提高10和5。改性前后a-Fe₂O₃颜料的反射曲线见图2。

Claims

1.一种氧化铁复合颜料掺杂稀土与氧化硅的制备方法，其特征在于nSiO₂∶mα-Fe₂O₃∶(1-n)Re₂O₃化学式质量配比，其中0＜n＜1，m:n=60~95，掺杂元素稀土离子Re是：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕和钆中的一种或几种，该制备方法包括如下步骤：

1）将球磨后α-Fe₂O₃加入适量蒸馏水和分散剂超声振荡，放入恒温水浴搅拌，同时缓慢滴加一定量的Na₂SiO₃水溶液与Re₂O₃酸溶液，在50~90℃反应0.5~3小时；

2）上述反应体系在20~60℃陈化1~6小时，然后抽滤，将滤饼100~155℃烘干；

3）烘干后产物在600~1200℃焙烧1~6小时，冷却后取出研磨，即得产品。