CN110862573B - 氧化铁红复合阻燃材料及制备方法与其在颜料中的应用 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了氧化铁红复合阻燃材料及制备方法与其在颜料中的应用，其制备方法为：以三价铁盐、铝粉作为原料，以甲酰胺或甲酰胺衍生物作为溶剂，采用溶剂热法制备获得氧化铁红复合阻燃材料。本公开制备的氧化铁红复合阻燃材料不仅能保持氧化铁红着色性能好、色彩鲜艳等特点，还具有比表面积大、高效无毒阻燃的特点。

Description

氧化铁红复合阻燃材料及制备方法与其在颜料中的应用
技术领域
本公开涉及氧化铁红复合阻燃材料及制备方法与其在颜料中的应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本公开的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
氧化铁红(α-Fe2O3)是优质的无机颜料，具有很强的遮盖力和着色力，价廉，无毒，被广泛用于建材、涂料、塑料、橡胶、陶瓷等领域，其产量已占世界无机颜料的第二位。目前我国工业合成氧化铁红的方法有很多，其中最常用的方法系采用硝酸湿法工艺。但目前由该湿法工艺得到的产品颗粒较大，其色相品质及其颜色的均一性控制困难，而且在制备过程中产生氮氧化物，易造成环境污染。
氧化铁红作为颜料在使用时，在制浆过程中通常需要分散在丙烯酸树脂中，而本公开发明人经过研究发现，氧化铁红中加入丙烯酸树脂，容易使颜料具有易燃易爆等缺点。因此，开发新型的复合阻燃颜料，并赋予其更好的遮盖力、阻燃效果和安全性能，具有重要的意义。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开的目的是提供氧化铁红复合阻燃材料及制备方法与其在颜料中的应用，不仅能保持氧化铁红着色性能好、色彩鲜艳等特点，还具有比表面积大、高效无毒阻燃的特点。
为了实现上述目的，本公开的技术方案为：
一方面，一种氧化铁红复合阻燃材料，由α-Fe2O3和勃姆石(AlOOH)复合，吸油量为40～46g/100g。
本公开采用勃姆石调节氧化铁红复合材料的比表面积和阻燃性能，勃姆石高温时分解成氧化铝和水蒸汽，释放的水蒸气稀释了氧气的浓度，从而起到阻燃的效果。当α-Fe2O3和勃姆石复合，且吸油量为40～46g/100g时，作为颜料的效果更好。
另一方面，一种氧化铁红复合阻燃材料的制备方法，以三价铁盐、铝粉作为原料，以甲酰胺或甲酰胺衍生物作为溶剂，采用溶剂热法制备获得氧化铁红复合阻燃材料。
本公开的目的是将α-Fe2O3和勃姆石进行复合，提高氧化铁红的阻燃性、比表面积等。一般来说，当铝与三价铁盐混合时，三价铁盐的酸性较高，能够将铝粉氧化，本公开经过实验证明，当溶剂为乙醇、异丙醇、丁醇时，无法获得α-Fe2O3和勃姆石复合的材料，而当溶剂为甲酰胺或甲酰胺衍生物时，能够促进铁离子、铝离子向Fe2O3和勃姆石的晶型转变，从而使得α-Fe2O3和勃姆石复合。
第三方面，一种上述氧化铁红复合阻燃材料在颜料中的应用。
第四方面，一种颜料，包括上述氧化铁红复合阻燃材料。
本公开的有益效果为：
1.本公开采用的原料为铝粉、硝酸铁，成本低廉，不需要复杂的前期处理步骤。
2.本公开采用溶剂热法得到的α-Fe2O3/AlOOH阻燃颜料呈蓬松状，无团聚现象，易于分散，比表面积大，吸油量大。
3.本公开得到的α-Fe2O3/AlOOH阻燃颜料表现出极佳的遮盖力。
4.本公开得到的α-Fe2O3/AlOOH阻燃颜料与α-Fe2O3颜料相比，耐燃时间延长，同时热释放速率及总释热量显著降低，颜料的阻燃性能显著提高。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例1制备的α-Fe2O3/AlOOH复合阻燃颜料的XRD图谱；
图2为本公开对比例2制备的产物的XRD图谱。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
鉴于氧化铁红加入丙烯酸树脂后容易使颜料具有易燃易爆等缺点，本公开提出了氧化铁红复合阻燃材料及制备方法与其在颜料中的应用。
本公开的一种典型实施方式，提供了一种氧化铁红复合阻燃材料，由α-Fe2O3和勃姆石(AlOOH)复合，吸油量为40～46g/100g。
本公开采用勃姆石调节氧化铁红复合材料的比表面积和阻燃性能，勃姆石高温时分解成氧化铝和水蒸汽，释放的水蒸气稀释了氧气的浓度，从而起到阻燃的效果。当α-Fe2O3和勃姆石复合，且吸油量为40～46g/100g时，作为颜料的效果更好。
该实施方式的一种或多种实施例中，α-Fe2O3和勃姆石的摩尔比为0.1～0.4:1。
本公开的另一种实施方式，提供了一种氧化铁红复合阻燃材料的制备方法，以三价铁盐、铝粉作为原料，以甲酰胺或甲酰胺衍生物作为溶剂，采用溶剂热法制备获得氧化铁红复合阻燃材料。
本公开的目的是将α-Fe2O3和勃姆石进行复合，提高氧化铁红的阻燃性、比表面积等。一般来说，当铝与三价铁盐混合时，三价铁盐的酸性较高，能够将铝粉氧化，本公开经过实验证明，当溶剂为乙醇、异丙醇、丁醇时，无法获得α-Fe2O3和勃姆石复合的材料，而当溶剂为甲酰胺或甲酰胺衍生物时，能够促进铁离子、铝离子向Fe2O3和勃姆石的晶型转变，从而使得α-Fe2O3和勃姆石复合。
本公开所述的三价铁盐为阳离子为三价铁离子的化合物，例如硝酸铁、氯化铁、硫酸铁等。当三价铁盐选为硝酸铁时，制备的效果更好。
所述甲酰胺衍生物例如N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-乙基甲酰胺等。
为了防止添加后的铝粉团聚，降低α-Fe2O3和勃姆石的复合效率，该实施方式的一种或多种实施例中，向溶剂热反应体系中添加表面活性剂。所述表面活性剂为能显著降低液体表面张力的物质，例如十二基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等，经过实验证明，采用十二基苯磺酸钠的效果更好。
该系列实施例中，表面活性剂的添加量为三价铁盐质量的1～10％。
该实施方式的一种或多种实施例中，溶剂热反应的条件为：温度为160～220℃，时间为4～24h。
该实施方式的一种或多种实施例中，三价铁盐与铝粉的摩尔比为0.2～0.8:1。
该实施方式的一种或多种实施例中，三价铁盐与溶剂的摩尔比为1～5:230～240。
该实施方式的一种或多种实施例中，将三价铁盐、铝粉、表面活性剂、溶剂混合均匀后进行溶剂热反应。
该系列实施例中，混合均匀的方式为搅拌1～1.5h。
该实施方式的一种或多种实施例中，将溶剂热反应后物料去除溶剂，干燥。
本公开的第三种实施方式，提供了一种上述氧化铁红复合阻燃材料在颜料中的应用。
本公开的第四种实施方式，提供了一种颜料，包括上述氧化铁红复合阻燃材料。
该实施方式的一种或多种实施例中，包括丙烯酸树脂。
该系列实施例中，氧化铁红复合阻燃材料与丙烯酸树脂的质量比为1:10～11。
该实施方式的一种或多种实施例中，包括稀释剂。
该系列实施例中，氧化铁红复合阻燃材料与稀释剂的质量比为1:1～1.5。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本公开的技术方案。
实施例1
先将56kg N,N-二甲基甲酰胺置于100升反应釜中，随后分别加入九水合硝酸铁1.32kg、十二烷基苯磺酸钠0.132kg、铝粉0.2175kg，混合后匀速搅拌1小时。将反应釜以5℃/分钟的升温速率升温至160℃，并在160℃下保温4小时。反应完毕后，将溶剂脱除，得到固体产物，并移入真空带式干燥机进行烘干，即得到红色复合阻燃颜料，其XRD图谱如图1所示。图1中，符号◆指标为赤铁矿α-Fe2O3的峰，符号▽指标为勃姆石AlOOH的峰。参照《GB5211.15-88颜料吸油量的测定》测定颜料的吸油量。按《GB/T 1709-79颜料遮盖力测定法》中的黑白格板法测定颜料的遮盖力。
取0.4g复合阻燃颜料，加入0.5g稀释剂，搅拌直至颜料分散完全，最后加入4.1g丙烯酸树脂，搅拌均匀待测。采用锥形量热计测量了复合材料与丙烯酸树脂共混物的点燃时间、热释放速率平均值以及总热释放量。得到的各种数据见表1。
实施例2
将实施例1中铝粉的加入量改为0.132kg，其余操作步骤同实施例1。测得的数据见表1。
实施例3
将实施例1中N,N-二甲基甲酰胺的加入量改为11.2kg，其余操作步骤同实施例1。测得的数据见表1。
实施例4
将实施例1中十二烷基苯磺酸钠的加入量改为0.0132kg，其余操作步骤同实施例1。测得的数据见表1。
实施例5
将实施例1中反应釜升温至220℃，保温时间为24小时，其余操作步骤同实施例一。测得的数据见表1。
实施例6
将实施例1中N,N-二甲基甲酰胺改为甲酰胺，甲酰胺的加入量为66kg，其余操作步骤同实施例1。测得的数据见表1。
对比例1
将实施例1改为不加入铝粉，其余操作步骤同实施例1。测得的数据见表1。
对比例2
将实施例1中的N,N-二甲基甲酰胺改为乙醇，乙醇的加入量为50kg，其余操作步骤同实施例1。最终产品的XRD如图2所示，符号●指标为磁铁矿的峰，符号o指标为部分未反应Al粉的峰，无法得到α-Fe2O3和勃姆石复合的材料。
表1不同条件得到复合阻燃颜料的测试数据
Figure BDA0002296247590000051
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氧化铁红复合阻燃材料的制备方法，其特征是，由α-Fe2O3和勃姆石复合，吸油量为40~46g/100g；
α-Fe2O3和勃姆石的摩尔比为0.1~0.4:1；
以三价铁盐、铝粉作为原料，以甲酰胺或甲酰胺衍生物作为溶剂，采用溶剂热法制备获得氧化铁红复合阻燃材料；
向溶剂热反应体系中添加表面活性剂，表面活性剂的添加量为三价铁盐质量的1~10%；
溶剂热反应的条件为：温度为160~220℃，时间为4~24h。
2.如权利要求1所述的氧化铁红复合阻燃材料的制备方法，其特征是，三价铁盐与铝粉的摩尔比为0.2~0.8:1。
3.如权利要求1所述的氧化铁红复合阻燃材料的制备方法，其特征是，三价铁盐与溶剂的摩尔比为1~5:230~240。
4.一种权利要求1-3任一所述的制备方法获得的氧化铁红复合阻燃材料在颜料中的应用。
5.一种颜料，其特征是，包括权利要求1-3任一所述的制备方法获得的氧化铁红复合阻燃材料。
6.如权利要求5所述的颜料，其特征是，其中进一步包括丙烯酸树脂。
7.如权利要求6所述的颜料，其特征是，氧化铁红复合阻燃材料与丙烯酸树脂的质量比为1:10~11。
8.如权利要求5所述的颜料，其特征是，其中进一步包括稀释剂。
9.如权利要求8所述的颜料，其特征是，氧化铁红复合阻燃材料与稀释剂的质量比为1:1~1.5。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08133823A (ja) * 1994-11-04 1996-05-28 Minnesota Mining & Mfg Co <3M> アルミナ組成物
CN1930223A (zh) * 2004-03-05 2007-03-14 圣戈本操作塑料有限公司 耐燃性热界面材料
CN101048450A (zh) * 2004-10-29 2007-10-03 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 阻燃复合体
CN102464881A (zh) * 2010-11-10 2012-05-23 杜邦公司 无卤的阻燃聚酰胺组合物
CN109503888A (zh) * 2018-11-28 2019-03-22 沈阳理工大学 一种勃姆石/石墨烯复合材料的制备方法
CN109836827A (zh) * 2018-12-17 2019-06-04 江苏金博士电子科技有限公司 一种阻燃材料

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08133823A (ja) * 1994-11-04 1996-05-28 Minnesota Mining & Mfg Co <3M> アルミナ組成物
CN1930223A (zh) * 2004-03-05 2007-03-14 圣戈本操作塑料有限公司 耐燃性热界面材料
CN101048450A (zh) * 2004-10-29 2007-10-03 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 阻燃复合体
CN102464881A (zh) * 2010-11-10 2012-05-23 杜邦公司 无卤的阻燃聚酰胺组合物
CN109503888A (zh) * 2018-11-28 2019-03-22 沈阳理工大学 一种勃姆石/石墨烯复合材料的制备方法
CN109836827A (zh) * 2018-12-17 2019-06-04 江苏金博士电子科技有限公司 一种阻燃材料

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Production of micro-crystalline boehmite from hydrothermal processing of Bayer plant alumina tri-hydrate;Chi Jung Oh等;《Powder Technology》;20131231;第235卷;第556-562页 *

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