JP3395811B2 - Manufacturing method of flat magnetite fine particle powder - Google Patents

Manufacturing method of flat magnetite fine particle powder

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JP3395811B2 JP02993995A JP2993995A JP3395811B2 JP 3395811 B2 JP3395811 B2 JP 3395811B2 JP 02993995 A JP02993995 A JP 02993995A JP 2993995 A JP2993995 A JP 2993995A JP 3395811 B2 JP3395811 B2 JP 3395811B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、水溶液中から直接偏平
状マグネタイト微粒子粉末を生成させることにより、微
粒子であり、しかも、粒子が1個1個バラバラであっ
て、無孔である偏平状マグネタイト微粒子からなる偏平
状マグネタイト微粒子粉末の製造法に関するものであ
る。 【0002】本発明に係る偏平状マグネタイト微粒子粉
末の主な用途は、電磁波吸収用、シールド用、防錆塗料
用、トナー用、制振用、防音用及び磁気記録用等の材料
である。 【0003】 【従来の技術】板状乃至偏平状形態を呈したマグネタイ
ト粒子粉末は、その形態や磁性等の諸特性を利用するこ
とによって各種技術分野での使用が期待されている。 【0004】この事実は、例えば、特公昭63−418
53号公報の「‥‥薄片形磁性酸化鉄粒子を一つもしく
はそれ以上の磁化性層を含む磁気テープ、カードまたは
円板のごとき磁気記録支持体に用いる可能性が開かれ
る。‥‥」、「‥‥マグネタイトまたはマグヘマイトの
結晶構造を有する六角薄片形酸化鉄に対する他の用途が
ある。‥‥被覆材料中に個々の粒子の極めて顕著な平行
配向が生ずる。従って、‥‥著しく高い充填密度を得る
ことが可能であり、その結果例えば腐食防止効果が増大
し、電磁場干渉場に対する遮蔽が効果的となり、そして
導電性が高くなる。‥‥」なる記載の通りである。 【0005】また、特開昭61−138959号公報の
「‥‥一成分トナーの磁性成分として小偏平状または鱗
片状の磁化しうる粒子を用いるとき、トナーの色が決定
されるのは磁性成分それ自体の本来の色によることは僅
かであり主として添加された強い色の着色剤によること
が見出された。‥‥」、「‥‥これら粒子は次に簡単に
攪拌するだけで何ら特別の分散エネルギーを消費するこ
となしに、結合剤または結合剤溶液中における良好な分
散状態へと直ちに転換することができる。‥‥」なる記
載の通りである。 【0006】ところで、マグネタイト粒子粉末は、一般
に、ビヒクル中に分散混合して塗料として使用したり、
または、樹脂中に混練分散し、成形して成形物として使
用されている。 【0007】そこで、マグネタイト粒子粉末のビヒクル
中への分散混合、樹脂中への混練分散に際しては、特性
向上及び作業効率上、出来るだけ分散性に優れた粒子で
あることが強く要求されており、その為には、マグネタ
イト粒子粉末が板状乃至偏平状形態を呈していることは
もちろん、微粒子で、しかも、粒子1個1個バラバラで
あって無孔であることが必要である。 【0008】従来、板状乃至偏平状マグネタイト粒子粉
末の製造法としては、例えば、水酸化第二鉄又はゲータ
イトを含むアルカリ性懸濁液をオートクレーブを用いて
水熱処理することにより水溶液中から板状ヘマタイト粒
子を生成させ、該板状ヘマタイト粒子を還元性ガス中で
加熱還元する方法(特開昭51−28700号公報、前
出特公昭63−41853号公報)、水酸化第一鉄を含
むアルカリ性懸濁液を強酸化剤で急激に酸化することに
より、又は、特定の添加剤の存在下で第二鉄とアルカリ
とを水性媒体中で反応させて水酸化第二鉄を生成させ、
該水酸化第二鉄を水熱処理することにより水溶液中から
板状ゲータイト粒子を生成させ、該板状ゲータイト粒子
を必要により加熱脱水した後、還元性ガス中で加熱還元
する方法(特開昭61−266311号公報、特開昭5
5−104923号公報)及び水溶液中から直接板状マ
グネタイト粒子粉末を生成させる方法(特開昭62−3
4141号公報、特開平3−75228号公報)が知ら
れている。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】微粒子であって、板状
乃至偏平状形態を呈しており、しかも、粒子が1個1個
バラバラであって、無孔であるマグネタイト粒子粉末
は、現在最も要求されているところであるが、上述した
公知方法による場合には、これらの特性を十分満足する
粒子は未だ得られていない。 【0010】即ち、水溶液中から板状乃至偏平状ヘマタ
イト粒子を生成させ、該粒子を加熱還元する方法による
場合には、加熱還元工程において粒子及び粒子間の焼結
が生起し、その結果、ビヒクル中又は樹脂中への分散が
困難となる。 【0011】また、水溶液中から板状乃至偏平状ゲータ
イト粒子を生成させ、該粒子を必要により加熱脱水後、
加熱還元する方法による場合には、板状乃至偏平状ゲー
タイト粒子の加熱時にゲータイト結晶粒子中の水分が脱
水される為、得られる板状乃至偏平状マグネタイト粒子
の粒子表面、粒子内部には多数の空孔が存在すると同時
に粒子及び粒子間で焼結が生起する。 【0012】このような多孔性の板状乃至偏平状マグネ
タイト粒子粉末をビヒクル中又は樹脂中に分散させた場
合、表面磁極の生じている部分に他の微細粒子の吸引が
起こり、その結果、多数の粒子が集合してかなりの大き
さをもつ凝集塊が生じ、この為、分散が困難となる。 【0013】一方、含水酸化第二鉄粒子と水酸化第一鉄
とを含む懸濁液を加熱して粒状マグネタイト粒子を生成
する方法(特開平5−32422号公報、特開平5−3
39010号公報も知られている。これら含水酸化第二
鉄粒子としては、主としてレピッドクロサイト粒子であ
るが、前出特開平5−32422号公報には、レピッド
クロサイト粒子に加えゲータイト粒子を用いることが記
載されている。 【0014】含水酸化第二鉄粒子と水酸化第一鉄とを含
む懸濁液を加熱してマグネタイト粒子を生成する場合の
前駆体粒子としての含水酸化第二鉄粒子粉末の製造法と
しては、特公昭63−13941号公報に記載の紡錘状
を呈したゲータイト粒子粉末の製造法が挙げられる。 【0015】これは第一鉄塩水溶液と炭酸アルカリ水溶
液とを反応させてFeCO3 を含む懸濁液とし、この懸
濁液を酸化反応に水可溶性ケイ酸塩を添加し、液中に酸
素含有ガスを通気して酸化反応を行なうことにより紡錘
状を呈したゲータイト粒子を生成させる方法であり、こ
の方法による場合には、軸比(長軸径/短軸径−以下、
単に「軸比」という。−)が1.5乃至1.0程度のゲ
ータイト粒子が得られてはいるが、まだ粒径は0.15
μm程度以上である。 【0016】尚、特公昭51−12318号公報、特公
昭51−16039号公報、特公昭51−21639号
公報及び特公昭51−21640号公報等に記載されて
いるゲータイト粒子は、軸比が5以下の紡錘状粒子であ
り、平均粒子径が50〜200Åの微細な粒子が得られ
ているが、それぞれの公報中に記載されている各実施例
からそれぞれ軸比が3程度の紡錘状を呈した粒子であ
る。 【0017】また、粒状のゲータイト粒子粉末として
は、特開昭60−141625号公報に記載の微細粒状
のα−オキシ水酸化鉄(出願人注:ゲータイトであ
る。)が挙げられ、水可溶性ケイ酸塩、炭酸アンモニウ
ム及び苛性アルカリの共存下で、第一鉄塩水溶液の酸化
反応を行うことにより同公報の「実施例2」及び「実施
例3」において「0.1μ以下」の粒状ゲータイト微粒
子が得られている。しかし、同公報の「実施例1」の
「第1図」に示されているように粒度分布が不均斉なも
のである。 【0018】また、含水酸化第二鉄粒子と水酸化第一鉄
とを含む懸濁液を加熱して粒状マグネタイト粒子を生成
する方法では、未だ板状乃至偏平状マグネタイト粒子は
得られていない。 【0019】そこで、本発明は、微粒子であって、BE
T比表面積値ができるだけ大きく、しかも、粒子が1個
1個バラバラであって無孔である板状乃至偏平状マグネ
タイト微粒子粉末を得ることを技術的課題とする。 【0020】 【課題を解決するための手段】前記技術的課題は、次の
通りの本発明方法によって達成できる。 【0021】即ち、本発明は、第一鉄塩水溶液と該第一
鉄塩水溶液中のFe2+に対して1.0当量を越える量の
炭酸アルカリ水溶液とを非酸化性雰囲気下で反応させて
鉄含有沈澱物を含む懸濁液とし、この懸濁液を非酸化性
雰囲気下において50〜65℃の温度範囲にて30〜3
60分間維持攪拌し、次いで、当該懸濁液に水可溶性ケ
イ酸塩を前記第一鉄塩水溶液中のFe2+に対してSi換
算で0.5〜5.0原子%添加した後、50〜60℃の
温度範囲にて液中に酸素含有ガスを通気して酸化反応を
行うことにより粒状ゲータイト微粒子を生成させ、次い
で、非酸化性雰囲気とし、この液中に第一鉄塩水溶液と
水酸化アルカリ水溶液とを投入して反応させて前記粒状
ゲータイト微粒子と水酸化第一鉄コロイドとを含むpH
値が11を越えるアルカリ性懸濁液とし、当該懸濁液を
非酸化性雰囲気において40〜100℃の温度範囲で加
熱攪拌することによって偏平状マグネタイト微粒子を生
成させることからなるマグネタイト微粒子中の全Feに
対してSi換算で0.5〜5.0原子%のケイ素化合物
を含有する平均板面径が0.02〜0.1μm、BET
比表面積値が50〜85m2 /gであり、しかも、粒子
が1個1個バラバラであって無孔である偏平状マグネタ
イト微粒子粉末の製造法である。 【0022】本発明の構成をより詳しく説明すれば次の
通りである。 【0023】先ず、本発明に係る偏平状マグネタイト微
粒子粉末の前駆体粒子である粒状ゲータイト微粒子(以
下、単に「前駆体粒子」という。)の製造法について述
べる。 【0024】本発明において使用される第一鉄塩水溶液
としては、硫酸第一鉄水溶液、塩化第一鉄水溶液等を挙
げることができる。 【0025】第一鉄塩水溶液の量は、反応濃度として、
0.3〜0.6mol/lの範囲である。0.3mol
/l未満の場合には、反応濃度がうすく工業的ではな
い。0.6mol/lを越える場合には、得られる前駆
体粒子の粒度分布が広くなる。好ましくは0.4〜0.
5mol/lである。 【0026】本発明においては、第一鉄塩水溶液と炭酸
アルカリ水溶液とを非酸化性雰囲気下で反応させて鉄含
有沈澱物を含む懸濁液を得る。これは、生成する前駆体
粒子の短軸方向の成長抑制が施されないうちに酸化反応
がはじまり前駆体粒子が生起することを避けるためであ
る。 【0027】非酸化性雰囲気とするには、反応容器内に
不活性ガス(N2 ガスなど)又は還元性ガス(H2 ガス
など)を通気すればよい。 【0028】本発明において使用される炭酸アルカリ水
溶液としては、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水
溶液等を挙げることができる。炭酸アンモニウムは前記
鉄含有沈澱物を含む懸濁液を非酸化性雰囲気下で維持攪
拌する時に、炭酸アンモニウムが反応分解してアンモニ
ウム塩がNH3 ガスとなって反応系外に排出されるので
使用できない。 【0029】尚、反応液のpH値をアルカリ領域とする
ので、NH3 ガスがCO2 ガスよりも先に系外に排出さ
れて反応における化学的平衡がくずれ、得られる前駆体
粒子の粒度分布が不均一となり、特に温度が50℃を越
えると粒状マグネタイトが混在することもある。 【0030】炭酸アルカリ水溶液の量は、使用する第一
鉄塩水溶液中のFe2+に対して1.0当量を越える量で
ある。1.0当量以下の場合には、目的とする前駆体粒
子が得られず本発明に係る偏平状マグネタイト微粒子が
得られない。好ましくは1.0当量を越え3.0当量以
下である。3.0当量を越えてもよいが過剰のアルカリ
を使用する必要性はない。より好ましくは1.3〜2.
5当量である。尚、この場合の酸化反応時の反応溶液の
pH値は7.0〜11.0の範囲であり、好ましくは
8.0〜10.0の範囲である。 【0031】前記鉄含有沈澱物を含む懸濁液を非酸化性
雰囲気下で維持攪拌する温度は、50〜65℃の温度範
囲である。50℃未満の場合には、当該懸濁液中のCO
2 ガスの反応系外への排出を十分に行うことができない
ため、生成する前駆体粒子の短軸方向の成長抑制が十分
ではなく、微粒子化も不十分となる。65℃を越える場
合には、前駆体粒子中に粒状マグネタイト粒子が混在す
ることがある。好ましい温度範囲は50〜55℃であ
る。 【0032】前記鉄含有沈澱物を含む懸濁液を非酸化性
雰囲気下で維持攪拌する時間は、30〜360分間であ
る。30分間未満の場合には、当該懸濁液中のCO2
スの反応系外への排出を十分に行うことができないた
め、生成する前駆体粒子の短軸方向の成長抑制が十分で
なく、微粒子化も不十分となる。360分間を越えても
よいが、いたずらに長時間とする必要性はない。好まし
い範囲は60〜240分間である。 【0033】非酸化性雰囲気は、前記非酸化性雰囲気と
同様であればよい。尚、非酸化性雰囲気下で維持攪拌す
ることによって、生成する前駆体粒子の短軸方向の成長
抑制を行うのであるから、酸化性雰囲気下で維持攪拌を
行うと酸化反応がはじまり針状ゲータイト粒子が生起す
ることで短軸方向の抑制効果が不十分となる。 【0034】本発明において使用される水可溶性ケイ酸
塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等を挙
げることができる。 【0035】水可溶性ケイ酸塩の添加量は、第一鉄塩水
溶液中のFe2+に対してSi換算で0.5〜5.0原子
%である。0.5原子%未満の場合には、得られる前駆
体粒子の粒子径が大きくなり、BET比表面積値が30
0m2 /g以上とはならないので、目的の偏平状マグネ
タイト微粒子粉末が得られない。5.0原子%を越える
場合には、ケイ素化合物が得られる前駆体微粒子中に不
要の塩として存在することになるので好ましくないと共
に、均一な組成を形成し難くなる。 【0036】水可溶性ケイ酸塩の添加時期は、前記維持
攪拌終了後から酸化反応を開始するまでの間である。前
述の通り、維持攪拌により生成する前駆体粒子の短軸方
向の成長抑制を行うのであるから、維持攪拌が終了して
酸化反応を開始する15分前乃至酸化反応開始直前まで
の間が好ましい。より好ましくは5分前乃至酸化反応開
始直前までの間である。酸化反応が開始された後に添加
する場合には、酸化反応の開始によりすでにゲータイト
の針状粒子が生起しており、得られる前駆体粒子も粒状
でなく、軸比のある米粒状を呈した粒子となる。 【0037】また、水可溶性ケイ酸塩をあらかじめ炭酸
アルカリ水溶液中に添加・混合して使用した場合には、
非酸化性雰囲気下で維持攪拌して生成する前駆体粒子の
短軸方向の成長抑制を行う効果が得られ難く、微粒子化
が不十分となる。 【0038】尚、水可溶性ケイ酸塩は、水に溶解して水
溶液として添加するのが当該懸濁液中にすばやくかつ均
一に攪拌・分散させることから好ましい。 【0039】本発明における酸化反応時の温度は、50
〜60℃の温度範囲である。50℃未満の場合には、得
られる前駆体粒子の結晶性が不十分であるために、目的
とする偏平状マグネタイト微粒子粉末が得られない。6
0℃を越える場合には、得られる前駆体粒子中に粒状マ
グネタイト粒子が混在することがある。好ましくは50
〜55℃の温度範囲である。 【0040】本発明における酸化手段は、酸素含有ガス
(例えば空気)を液中に通気することにより行う。ま
た、必要により機械的攪拌を伴ってもよい。 【0041】本発明に係る偏平状マグネタイト微粒子粉
末の前駆体粒子としては、BET比表面積値が300〜
350m2 /gである。300m2 /g未満の場合や3
50m2 /gを越える場合には、本発明の目的とする偏
平状マグネタイト微粒子粉末が得られない。好ましい範
囲は、BET比表面積値が310〜330m2 /gであ
り、平均粒子径が0.003〜0.008μmである。 【0042】また、前駆体粒子は、前駆体粒子中の全F
eに対してSi換算で0.5〜5.0原子%のケイ素化
合物を含有する。0.5原子%未満の場合には、得られ
る前駆体粒子のBET比表面積値が300m2 /g以上
とはならないので、本発明の目的とする偏平状マグネタ
イト微粒子粉末が得られない。5.0原子%を越える場
合には、ケイ素化合物が得られる前駆体粒子中に不要の
塩として存在することになるので好ましくない。 【0043】尚、前駆体粒子としては、濾別・水洗・乾
燥を行った粒状ゲータイト微粒子粉末であってもよい。 【0044】次に、本発明に係る偏平状マグネタイト微
粒子粉末の生成について述べる。 【0045】本発明に係る偏平状マグネタイト微粒子粉
末の原料粒子としては、前記前駆体粒子を用いる。 【0046】本発明における第一鉄塩水溶液としては、
前記前駆体粒子の生成に用いた硫酸第一鉄、塩化第一鉄
などを挙げることができる。 【0047】第一鉄塩水溶液の投入量は、前駆体粒子に
対してFeに換算で17.0〜38.0重量%である。
17.0重量%未満の場合には、十分なマグネタイト化
ができず黒色度も不十分であり、38.0重量%を越え
る場合には、未反応の水酸化第一鉄コロイドが混入する
ことがある。好ましい範囲は25.0〜36.0重量%
である。 【0048】本発明における水酸化アルカリ水溶液とし
ては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを挙げる
ことができる。 【0049】本発明における前駆体粒子を含む反応液中
に、第一鉄塩水溶液と水酸化アルカリ水溶液とを投入し
て反応させて得られる前駆体粒子と水酸化第一鉄コロイ
ドとを含む懸濁液は、pH値が11を越えるアルカリ性
である。pH値が11未満の場合には、反応時間が長く
なり、また、未反応の前駆体粒子が残存することがあ
る。また、アルカリ性である理由は、酸性では十分に水
酸化第一鉄コロイドが生成せず、第一鉄塩が残存するた
め好ましくない。好ましいpH値としては12〜13.
5の範囲である。 【0050】尚、前駆体粒子を生成した後の前駆体粒子
を含む反応溶液は、一度、水洗して反応液中の残存する
炭酸アルカリを除去してから水酸化アルカリ水溶液を投
入することが好ましい。また、残存する炭酸アルカリを
除去せずに水酸化アルカリ水溶液を投入することもでき
るが、その場合には相当量の水酸化アルカリ水溶液を懸
濁液中に投入することにより当該懸濁液のpH値を11
を越える値とすることができる。 【0051】本発明においては、懸濁液を40〜100
℃の温度範囲で加熱攪拌する。40℃未満の場合には、
反応性が十分ではなくマグネタイト化が困難である。1
00℃を越える場合には、オートクレーブなどの装置を
必要とするために工業的ではない。 【0052】また、加熱攪拌する場合の雰囲気は、非酸
化性雰囲気である。酸化性雰囲気の場合には、水酸化第
一鉄コロイドの酸化が起こり前駆体粒子のマグネタイト
化が阻害されることがある。 【0053】尚、偏平状マグネタイト微粒子粉末を得る
ための濾別、水洗、乾燥は常法に従って行えばよい。 【0054】また、前駆体粒子の生成時に、特性向上を
目的として通常添加されるP、Al、Zn、Ni、C
u、Co、Mn及びCr等の水可溶性塩を添加すること
もできる。これら添加する前記各塩の添加両は、第一鉄
塩水溶液中のFe2+に対して各塩の元素換算で1.0〜
20.0原子%の範囲である。 【0055】 【作用】前述した通りの構成を採る本発明の作用は次の
通りである。 【0056】先ず、前駆体粒子としては、粒状ゲータイ
ト微粒子中の全Feに対してSi換算で0.5〜5.0
原子%のケイ素化合物を含有するBET比表面積値が3
00〜350m2 /gである粒状ゲータイト微粒子であ
る。そして、軸比が1.0±0.2程度の粒状ゲータイ
ト微粒子である。 【0057】通常、得られる前駆体粒子、即ち、ゲータ
イト粒子は針状若しくは紡錘状を呈しているため、微粒
子であって軸比が1.0±0.2程度である前駆体粒子
を得るためには、前駆体粒子の長軸方向の粒子径と短軸
方向の粒子径の両方共が抑制されていないと得られな
い。 【0058】長軸方向の粒子径を抑制する方法として
は、前掲特公昭63−13941号公報には、酸化反応
前に水可溶性ケイ酸塩を添加することによって、得られ
るゲータイト粒子の長軸方向の粒子径の成長を抑制でき
ることが示されているが、短軸方向の粒子径を抑制する
方法は示されていない。 【0059】そこで、種々検討した結果、アルカリ水溶
液として炭酸アルカリ水溶液を用いると共に、第一鉄塩
水溶液を加えて反応させた鉄含有沈殿物を含む懸濁液を
非酸化性雰囲気下、50〜65℃の温度範囲で一定時間
維持攪拌した後に水可溶性ケイ酸塩を添加し、その後に
酸化反応を行った場合には、生成する前駆体粒子の長軸
方向の成長は勿論短軸方向の成長も抑制できることを見
出したのである。 【0060】それは、鉄含有沈殿物を含む懸濁液中のF
eCO3 に対するFe(OH)2 の比率が高くして、当
該懸濁液中に酸素含有ガスを通気して酸化反応を行った
結果、炭酸アルカリ系の反応の特徴である紡錘状を呈し
たゲータイトの短軸側のふくらみ部分が小さくなった。
これは短軸方向の粒子成長が抑制されたためと考えてい
る。 【0061】このように、当該懸濁液を非酸化性雰囲気
下で維持攪拌する方法によって生成する前駆体粒子の短
軸方向の成長を抑制すると共に、維持攪拌後の当該懸濁
液中に、生成する前駆体粒子の長軸方向の成長を抑制す
る水可溶性ケイ酸塩を添加してから酸化反応を行うこと
により、本発明に係る前駆体粒子を得ることができたの
である。 【0062】これは、炭酸アンモニウム等の揮発性アル
カリ成分を含まない炭酸アルカリ水溶液を用いる方法、
非酸化性雰囲気下で維持攪拌する方法及び水可溶性ケイ
酸塩を添加して酸化反応を行う方法の相乗効果によるも
のといえる。 【0063】次に、本発明に係る偏平状マグネタイト微
粒子の生成について述べる。 【0064】ゲータイト粒子から偏平状マグネタイト微
粒子を生成する反応については、例えば、前出特開平5
−32422号公報の「‥‥反応性の高いレピドクロサ
イト粒子が反応して粒状マグネタイト核粒子を生成し、
次いで、反応性の低いゲータイト粒子が反応して既に析
出している前記粒状マグネタイト核粒子の粒子表面で成
長反応が生起する‥‥」なる記載の通り、これまでは反
応性の低いゲータイト粒子のみを用いてマグネタイト粒
子を生成することはあまりなかった。 【0065】しかし、本発明においてはBET比表面積
値が300m2 /g以上と大きいことに起因して、
(株)技術情報協会発行「顔料分散技術」(1993
年)第18頁の「‥‥粒子が小さくなればなるほど‥‥
粒子の化学的活性度は大きくなる。‥‥」なる記載の通
り、活性度の大きな前駆体粒子を用いているので、後出
実施例に示されるように容易に偏平状マグネタイト微粒
子を生成することができるのである。 【0066】本発明においては、前駆体粒子と水酸化第
一鉄とを含む懸濁液を加熱することにより偏平状マグネ
タイト微粒子が生成できる理由は、未だ明らかではな
い。 【0067】しかし、本発明において用いる前駆体粒子
のBET比表面積値が300〜350m2 /gと非常に
微細であり、表面積が大きいことに起因して反応性が高
いことと、前駆体粒子が炭酸アルカリ系の反応で生成さ
れているために、粒子表面が比較的高密度に炭酸根が存
在しており、マグネタイト化へと変態する過程において
結晶成長に影響を与えているために、本発明に係る偏平
状粒子を生成せしめているものと考えている。 【0068】 【実施例】次に、実施例及び比較例により、本発明を説
明する。 【0069】実施例及び比較例におけるBET比表面積
値は、MONOSORB MS−11型(QUATAC
HROME社製)で測定した値で示した。 【0070】粒子の粒子径、軸比(球形性の目安とし、
軸比が1.0±0.2以内のものを粒状又は球状に優れ
ているとする。)及び偏平状粒子の板状比は、いずれも
電子顕微鏡写真から測定した数値の平均値で示した。 【0071】前駆体粒子又はマグネタイト粒子に含有さ
れるSi量、Al量などは、蛍光X線分析により測定し
た。 【0072】マグネタイト粒子のX線粒径D311 は、X
線回折法で測定される(311)面の結晶面における結
晶粒子の径を表したものであり、その測定は、下記のシ
ェラーの式を用いて計算値で示した。 【0073】D311 =Kλ/βcosθ 但し、β=装置による機械幅を差し引いた真の回折ヒー
クの半値幅 K=シェラー定数(0.9) λ=特性X線の波長 θ=回折角 【0074】吸着容量は、実施例、比較例及び参考例で
得られた粒子粉末を加圧成形し、破砕して10〜20m
eshに粒度をそろえたものを試料として、約0.4g
をカラムに充填して循環式吸着速度評価装置(「化学工
業資料」vol.20,No4,(1985)第14頁
記載の評価方法)にセットし、次に、濃度5ppmの硫
化水素含有の試験ガス10lの入ったテドラバックを当
該装置に取り付けた。続いて、流量5l/minの割合
で試験ガスを試料カラムに通気して循環させた。循環し
ている試験ガスを120分後にサンプリングし、サンプ
リングした試験ガス中の硫化水素含有濃度をガスクロマ
トグラフィー法で測定した値で示した。尚、120分後
の吸着容量が少ないほど吸着能に優れている。 【0075】<前駆体粒子の生成> 実施例1〜4、比較例1及び2; 【0076】実施例1 毎分50lの割合でN2 ガスを流して非酸化性雰囲気に
保持された反応容器に、1.6mol/lのNa2 CO
3 水溶液25lを投入(Na2 CO3 は、第一鉄塩水溶
液中のFe2+に対し2.0当量に該当する。)した後、
1.33molのFe2+を含む第一鉄塩水溶液15l
(反応濃度は0.5mol/lに該当する。)を添加・
混合し、温度50℃において鉄含有沈澱物を含む懸濁液
とした。 【0077】上記鉄含有沈澱物を含む懸濁液中に、引き
続き、N2 ガスを毎分50lの割合で吹き込みながら、
この懸濁液の温度を51℃とし、150分間維持攪拌し
た。 【0078】次いで、0.8mol/lのケイ酸ナトリ
ウム0.5l(第一鉄塩水溶液中のFe2+に対しSi換
算で2.0原子%に該当する。)を添加して5分間保持
した後、更に、0.8mol/lのアルミン酸ナトリウ
ム0.5l(第一鉄塩水溶液中のFe2+に対しAl換算
で2.0原子%に該当する。)を添加を添加した。 【0079】続いて、当該懸濁液中に、温度52℃にお
いて毎分150lの空気を75分間通気して黄褐色沈澱
粒子を生成させた。尚、空気通気中におけるpH値は、
9.3〜9.5であった。 【0080】得られた黄褐色粒子粉末は、X線回折の結
果、ゲータイトであり、図1に示す電子顕微鏡写真(×
30000)から明らかな通り、軸比が1.0の粒状を
呈した粒子からなり、粒子径が0.005μm、幾何標
準偏差値σgが0.83と粒度分布に優れたものであっ
た。また、BET比表面積値が314m2 /gであり、
前駆体粒子粉末に含まれるSiは0.63重量%、Al
は0.60重量%であった。 【0081】実施例2〜4、比較例1及び2 第一鉄塩水溶液の濃度、炭酸アルカリ水溶液の種類及び
濃度、水酸化アルカリ水溶液の有無、種類、濃度及び使
用量、第一鉄塩水溶液中のFe2+に対するアルカリ比、
反応濃度、温度及び維持攪拌時間、水可溶性ケイ酸塩の
種類、添加量及び添加の有無、その他の金属化合物の添
加の有無、酸化反応における空気通気量並びに反応温度
を種々変化させた以外は、実施例1と同様にして前駆体
粒子を生成した。 【0082】この時の主要製造条件及び諸特性を表1乃
至表3に示す。 【0083】 【表1】【0084】 【表2】【0085】 【表3】【0086】尚、実施例1の製造条件に対し、更に水酸
化アルカリを添加した比較例1は、図3に示す通り、B
ET比表面積値が203m2 /gと小さい。水可溶性ケ
イ酸塩を添加しない比較例2は、図4に示す通り紡錘状
を呈した粒子である。 【0087】<マグネタイト粒子粉末の製造> 実施例5〜8、比較例3〜5; 【0088】実施例5 実施例1で得られた前駆体粒子を含む反応液に、反応容
器中に毎分50lのN2 ガスを通気して非酸化性雰囲気
とし、黄褐色沈澱物(沈澱物の量は前駆体粒子に換算し
て1.78kgである。)を含む反応溶液中に、1.3
3mol/lの硫酸第一鉄水溶液7.5l(前駆体粒子
のFeに換算して50重量%に該当する。)を投入し、
液温を85℃とした。次いで、10mol/lのNaO
H水溶液を2.5l投入してpH値を12.2とし水酸
化第一鉄コロイドを生成させ、引き続き、85℃で3時
間加熱攪拌して黒色沈澱を生成させた。 【0089】生成した黒色沈澱粒子は、常法により、濾
別、水洗、乾燥、粉砕した。得られた黒色微粒子粉末
は、X線回折の結果、マグネタイトであり、図2に示す
電子顕微鏡写真(×60000)から明らかな通り、粒
子径が0.07μm、板状比が5の偏平状粒子であっ
た。また、BET比表面積値が56.3m2 /gであ
り、偏平状マグネタイト微粒子粉末に含まれるSiは
0.49重量%、Alは0.47重量%であった。 【0090】また、偏平状マグネタイト微粒子粉末の保
磁力Hcは121Oe、飽和磁化σsは55.6emu
/gであり、120分後の吸着容量は0.18ppmで
あった。 【0091】比較例3 毎分50lのN2 ガスを通気して非酸化性雰囲気とした
反応容器中に0.67mol/lのFe3+を含む硫酸第
二鉄水溶液20lと0.67mol/lのFe2+を含む
硫酸第一鉄水溶液10l(反応濃度は0.5mol/l
に該当し、モル比でFe3+:Fe2+=2:1に該当す
る。)とを混合して55℃に昇温し、該混合鉄イオン溶
液に85℃の2.665NのNaOH水溶液20l(N
aOHはFe3+及びFe2+に対し1当量に該当する。)
を投入・攪拌し、引き続き、前記非酸化性雰囲気下、反
応温度80℃で1時間加熱攪拌して黒色沈澱粒子を生成
させた。 【0092】生成した黒色沈澱粒子は、常法により、濾
別、水洗、乾燥、粉砕した。得られた黒色微粒子粉末
は、X線回折の結果、マグネタイトであり、図5に示す
電子顕微鏡写真(×50000)から明らかな通り、軸
比が1.0の粒状を呈した粒子からなり、粒子径が0.
011μmであり、BET比表面積値は98.5m2
gであった。 【0093】実施例6〜8、比較例4及び5 被処理粒子の種類、第一鉄塩水溶液の使用量、水酸化ア
ルカリ水溶液を添加した時の当該懸濁液のpH値並びに
反応温度を種々変化させた以外は、実施例5と同様にし
てマグネタイト粒子を生成した。 【0094】この時の主要製造条件及び諸特性を表4に
示す。 【0095】 【表4】【0096】尚、比較例4及び5においては、目的とす
る偏平状マグネタイト粒子は得られなかった。 【0097】 【発明の効果】本発明に係るマグネタイト微粒子粉末
は、前出実施例に示した通り、偏平状形態を呈してお
り、微粒子でBET比表面積が30〜85m2 /gと大
きく、しかも、水溶液中から直接生成させたものである
ことに起因して、粒子が1個1個バラバラであって無孔
であるから、ビヒクル中又は樹脂中への充填密度が高
く、分散性、配向性に優れ、粒子相互間における接触率
が高いものであり、電磁波吸収用、シールド用、防錆塗
料用、トナー用、制振用、防音用及び磁気記録用等の材
料粉末として好適である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention
Of fine magnetite particles
Particles, and the particles are individual
Of flat magnetite particles that are non-porous
The present invention relates to a method for producing fine magnetite particles.
You. [0002] Flat magnetite fine particles according to the present invention
The main applications are for electromagnetic wave absorption, shielding, and rust prevention paint.
For materials, toner, vibration damping, soundproofing, magnetic recording, etc.
It is. 2. Description of the Related Art Magnetites having a plate-like or flat shape
Particle powder uses its characteristics such as morphology and magnetism.
Thus, it is expected to be used in various technical fields. This fact is described, for example, in JP-B-63-418.
No. 53, entitled "‥‥ Use one or more flake-shaped magnetic iron oxide particles.
Is a magnetic tape, card or
The potential for use in magnetic recording supports such as discs is open.
You. ‥‥ ”,“ ‥‥ magnetite or maghemite
Other applications for hexagonal flake iron oxide with a crystalline structure
is there.極 め て Extremely pronounced parallelism of individual particles in the coating material
Orientation occurs. Therefore, ‥‥ obtain extremely high packing density
Possible, resulting in increased corrosion protection, for example.
And effective shielding against electromagnetic interference fields, and
Conductivity increases. ‥‥ ”. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-138959 discloses
"‥‥ Small flat or scale as a magnetic component of one-component toner
When using flaky magnetizable particles, toner color is determined
It depends on the original color of the magnetic component itself.
It is mainly due to the strong colorant added.
Was found. ‥‥ ”,“ ‥‥ These particles are easily
No special dispersing energy can be consumed just by stirring.
Good content in the binder or binder solution
It can be immediately converted to a scattered state.な る ”
It is as stated. [0006] By the way, magnetite particle powder is generally used.
In addition, it can be used as a paint by dispersing and mixing in a vehicle,
Alternatively, it is kneaded and dispersed in resin, molded and used as a molded product.
Have been used. Therefore, a vehicle of magnetite particle powder is used.
When mixing and dispersing into resin and kneading and dispersing into resin,
Particles with excellent dispersibility as much as possible in terms of improvement and work efficiency
There is a strong demand that there be magneta
That the particle powder has a plate-like or flat shape
Of course, fine particles and individual particles
And must be non-porous. Conventionally, plate-like or flat magnetite particles
Powder production methods include, for example, ferric hydroxide or gator
The alkaline suspension containing the site using an autoclave
Plate-like hematite grains from aqueous solution by hydrothermal treatment
And generate the plate-like hematite particles in a reducing gas.
Heat reduction method (JP-A-51-28700,
(Japanese Patent Publication No. 63-41853), including ferrous hydroxide.
Suddenly oxidize alkaline suspensions with strong oxidants
Or ferric and alkali in the presence of certain additives
And react in an aqueous medium to produce ferric hydroxide,
By subjecting the ferric hydroxide to a hydrothermal treatment,
Generating plate-like goethite particles;
After heat dehydration as necessary, heat reduction in reducing gas
(Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-26631,
JP-A-5-104923) and a plate-like mask directly from an aqueous solution.
Method for producing powder of gnetite particles (JP-A-62-3)
No. 4141, JP-A-3-75228).
Have been. [0009] The fine particles, plate-like
Or a flat shape, and each particle is one by one.
Separated, non-porous magnetite particle powder
Is currently the most requested, but mentioned above
In the case of using a known method, these characteristics are sufficiently satisfied.
No particles have yet been obtained. That is, from an aqueous solution, a plate-like or flat hemata
By generating particles and heating and reducing the particles
In the case of heat reduction process, sintering between particles and particles
Occurs, resulting in dispersion in the vehicle or resin.
It will be difficult. Further, a plate-shaped or flat-shaped gator is prepared from an aqueous solution.
To produce particles, and after heating and dehydrating the particles as necessary,
In the case of the heat reduction method, a plate-shaped or flat
Moisture in goethite crystal particles is removed during heating of tight particles.
Plate-shaped or flat magnetite particles obtained because they are watered
At the same time as there are many vacancies on the particle surface and inside the particles
Sintering occurs between particles and particles. [0012] Such a porous plate-shaped or flat-shaped magne
When tight particle powder is dispersed in vehicle or resin
If the surface magnetic poles are generated, other fine particles
And as a result a large number of
Agglomerates are formed, which makes dispersion difficult. On the other hand, ferrous hydroxide particles and ferrous hydroxide
Of suspension containing manganese to produce granular magnetite particles
(Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-32422, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-3
No. 39010 is also known. These hydrous secondary
Iron particles are mainly lipid crocite particles.
However, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-32422,
Note that goethite particles are used in addition to
It is listed. [0014] Including ferrous hydroxide particles and ferrous hydroxide
Heating the suspension to produce magnetite particles
Production method of ferric hydroxide particles as precursor particles and
The spindle shape described in JP-B-63-13941
And a method for producing a goethite particle powder exhibiting the following. This is a ferrous salt aqueous solution and an alkali carbonate aqueous solution.
The reaction with the liquid Three And a suspension containing
Water-soluble silicate is added to the suspension to oxidize the suspension, and acid
Spindle by carrying out oxidation reaction by passing oxygen-containing gas
This is a method of producing goethite particles in a shape.
In the case of the method of the above, the axial ratio (long axis diameter / short axis diameter-below,
Simply referred to as "axial ratio". -) Is about 1.5 to 1.0
-Tight particles are obtained, but the particle size is still 0.15
It is about μm or more. Incidentally, Japanese Patent Publication No. 51-12318,
JP-A-51-16039, JP-B-51-21639
And Japanese Patent Publication No. 51-21640.
Goethite particles are spindle-shaped particles having an axial ratio of 5 or less.
Fine particles having an average particle diameter of 50 to 200 ° are obtained.
However, each embodiment described in each gazette
Are spindle-shaped particles with an axial ratio of about 3.
You. Also, as a granular goethite particle powder,
Are fine-grained particles described in JP-A-60-141625.
Α-iron oxyhydroxide (applicant's note:
You. ), Water-soluble silicate, ammonium carbonate
Oxidation of aqueous ferrous salt solution in the presence of
By carrying out the reaction, “Example 2” and “
In Example 3, granular goethite fine particles of “0.1 μ or less”
The child has been obtained. However, in the "Example 1" of the publication,
As shown in Fig. 1, the particle size distribution is uneven.
It is. In addition, ferric hydroxide particles and ferrous hydroxide particles
Of suspension containing manganese to produce granular magnetite particles
In the method, plate-shaped or flat magnetite particles are still
Not obtained. Therefore, the present invention relates to fine particles,
The T surface area is as large as possible, and one particle
Plate-shaped or flat-shaped magnet that is discrete and non-porous
It is a technical problem to obtain tight fine particle powder. [0020] The above technical problems are as follows.
This can be achieved by the method according to the invention. That is, the present invention provides an aqueous ferrous salt solution comprising
Fe in aqueous solution of iron salt 2+ More than 1.0 equivalent
Reaction with aqueous solution of alkali carbonate under non-oxidizing atmosphere
A suspension containing the iron-containing precipitate, and this suspension is non-oxidizing
30 to 3 in the temperature range of 50 to 65 ° C under the atmosphere
Maintain stirring for 60 minutes, then add water-soluble
The phosphate in the aqueous ferrous salt solution 2+ Against Si
After adding 0.5 to 5.0 atomic% in total,
Oxidation reaction is performed by passing oxygen-containing gas through the liquid in the temperature range.
This produces granular goethite fine particles,
In a non-oxidizing atmosphere, a ferrous salt aqueous solution
An aqueous alkali hydroxide solution is added and reacted to form the granular
PH containing goethite fine particles and ferrous hydroxide colloid
An alkaline suspension having a value of more than 11 is used.
Heat in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 40 to 100 ° C.
Flat magnetite particles are produced by thermal stirring.
To all Fe in the magnetite fine particles
Silicon compound of 0.5 to 5.0 atomic% in terms of Si
Is 0.02 to 0.1 μm, and the BET is
Specific surface area value is 50-85m Two / G and particles
Is a non-porous flat magnet
This is a method for producing fine particle powder. The structure of the present invention will be described in more detail.
It is on the street. First, the flat magnetite fine powder according to the present invention is used.
Granular goethite microparticles, which are precursor particles of
Below, it is simply referred to as “precursor particles”. )
Bell. Ferrous salt aqueous solution used in the present invention
Examples include ferrous sulfate aqueous solution and ferrous chloride aqueous solution.
I can do it. The amount of the aqueous ferrous salt solution is expressed as
It is in the range of 0.3 to 0.6 mol / l. 0.3mol
/ L, the reaction concentration is low and industrial
No. If it exceeds 0.6 mol / l, the obtained precursor
The particle size distribution of body particles becomes wider. Preferably 0.4 to 0.
5 mol / l. In the present invention, an aqueous ferrous salt solution and carbonic acid
Reaction with an alkaline aqueous solution in a non-oxidizing atmosphere
A suspension containing the precipitate is obtained. This is the precursor
Oxidation reaction before growth of particles in the short axis direction is not controlled
To avoid the occurrence of precursor particles.
You. To obtain a non-oxidizing atmosphere, the inside of the reaction vessel
Inert gas (N Two Gas) or reducing gas (H Two gas
Etc.) may be ventilated. Alkaline carbonate water used in the present invention
Solutions include sodium carbonate aqueous solution and potassium carbonate aqueous solution
Solutions and the like can be mentioned. Ammonium carbonate is
Maintain the suspension containing the iron-containing precipitate in a non-oxidizing atmosphere.
During stirring, ammonium carbonate reacts and decomposes to ammonia.
Um salt is NH Three It is discharged as a gas outside the reaction system
I can not use it. The pH value of the reaction solution is set in an alkaline range.
So NH Three Gas is CO Two Discharged outside the system before gas
The chemical equilibrium in the reaction
The particle size distribution of the particles becomes uneven, especially when the temperature exceeds 50 ° C.
In some cases, particulate magnetite may be present. The amount of the aqueous alkali carbonate solution depends on the amount of the first
Fe in aqueous solution of iron salt 2+ More than 1.0 equivalent
is there. In the case of 1.0 equivalent or less, the target precursor particles
No flat particles are obtained and the flat magnetite fine particles according to the present invention
I can't get it. Preferably more than 1.0 equivalent and not more than 3.0 equivalents
Below. It may exceed 3.0 equivalents but excess alkali
There is no need to use. More preferably, 1.3 to 2.
5 equivalents. In this case, the reaction solution during the oxidation reaction
The pH value is in the range of 7.0 to 11.0, preferably
It is in the range of 8.0 to 10.0. The suspension containing the iron-containing precipitate is made non-oxidizable.
The temperature for maintaining and stirring under the atmosphere is in a temperature range of 50 to 65 ° C.
It is an enclosure. If the temperature is lower than 50 ° C., the CO
Two Insufficient discharge of gas out of the reaction system
Therefore, sufficient suppression of growth of the precursor particles in the short axis direction
Rather, the atomization becomes insufficient. Exceeding 65 ° C
In this case, particulate magnetite particles are mixed in the precursor particles.
Sometimes. The preferred temperature range is 50-55 ° C.
You. The suspension containing the iron-containing precipitate is made non-oxidizable.
The time for maintaining and stirring under the atmosphere is 30 to 360 minutes.
You. If less than 30 minutes, the CO Two Moth
Not be able to sufficiently discharge
Therefore, the suppression of growth of the precursor particles in the short axis direction is sufficient.
In addition, fine particles are insufficient. Even after more than 360 minutes
Good, but it doesn't have to be long. Preferred
The preferred range is 60 to 240 minutes. The non-oxidizing atmosphere is the same as the non-oxidizing atmosphere.
The same may be used. In addition, maintain stirring under a non-oxidizing atmosphere.
The growth of the precursor particles in the short axis direction
Therefore, maintain stirring under an oxidizing atmosphere.
When this occurs, the oxidation reaction starts and needle-like goethite particles are generated
By doing so, the suppression effect in the short axis direction becomes insufficient. The water-soluble silicic acid used in the present invention
Salts include sodium silicate and potassium silicate.
I can do it. The amount of the water-soluble silicate added is ferrous salt water.
Fe in solution 2+ 0.5 to 5.0 atoms in terms of Si
%. If less than 0.5 atomic%, the resulting precursor
The particle diameter of the body particles increases, and the BET specific surface area value is 30.
0m Two / G or more.
Tight fine particle powder cannot be obtained. Exceeds 5.0 atomic%
In such a case, the silicon compound is not contained in the obtained precursor fine particles.
It is not preferable because it will be present as an important salt.
In addition, it is difficult to form a uniform composition. The addition timing of the water-soluble silicate is maintained as described above.
This is from the end of stirring to the start of the oxidation reaction. Previous
As described above, the minor axis direction of the precursor particles generated by the maintenance stirring
Since the growth is suppressed, the agitation is stopped.
15 minutes before starting the oxidation reaction until just before the oxidation reaction starts
Is preferred. More preferably 5 minutes before the oxidation reaction
It is until just before the beginning. Added after oxidation reaction has started
In the case of
Needle particles are generated, and the obtained precursor particles are also granular.
Instead, the particles have a rice grain shape with an axial ratio. In addition, the water-soluble silicate is
When added and mixed in an alkaline aqueous solution,
Precursor particles generated by maintaining and stirring in a non-oxidizing atmosphere
It is difficult to obtain the effect of suppressing growth in the short axis direction,
Becomes insufficient. Incidentally, the water-soluble silicate is dissolved in water and dissolved in water.
The addition as a solution is quick and even in the suspension.
It is preferable because it is agitated and dispersed. The temperature during the oxidation reaction in the present invention is 50
-60 ° C. If the temperature is lower than 50 ° C.,
The crystallinity of the precursor particles is insufficient,
Cannot be obtained. 6
If the temperature exceeds 0 ° C., the obtained precursor particles have
Gunetite particles may be present. Preferably 50
The temperature range is ~ 55 ° C. In the present invention, the oxidizing means is an oxygen-containing gas.
(For example, air) is passed through the liquid. Ma
In addition, if necessary, mechanical stirring may be accompanied. Flat magnetite fine particle powder according to the present invention
The powder precursor particles have a BET specific surface area of 300 to
350m Two / G. 300m Two / G or less than 3
50m Two / G, the bias which is the object of the present invention
Flat magnetite fine particles cannot be obtained. Preferred range
The box indicates a BET specific surface area of 310 to 330 m. Two / G
And the average particle diameter is 0.003 to 0.008 μm. The precursor particles are composed of all F in the precursor particles.
Si of 0.5 to 5.0 atomic% in terms of Si with respect to e
Contains the compound. If less than 0.5 atomic%,
BET specific surface area value of the precursor particles is 300 m Two / G or more
Therefore, the flat magnetar target of the present invention
No fine particle powder is obtained. If it exceeds 5.0 atomic%
In the case, the silicon compound is unnecessary in the precursor particles obtained.
It is not preferred because it will be present as a salt. The precursor particles include filtration, washing and drying.
The dried goethite fine particle powder may be used. Next, the flat magnetite fine particles according to the present invention will be described.
The generation of the particle powder will be described. Flat magnetite fine particle powder according to the present invention
The precursor particles are used as the last raw material particles. As the ferrous salt aqueous solution in the present invention,
Ferrous sulfate and ferrous chloride used to produce the precursor particles
And the like. The amount of the aqueous ferrous salt solution added to the precursor particles
On the other hand, it is 17.0 to 38.0% by weight in terms of Fe.
If less than 17.0% by weight, sufficient magnetite
And blackness was insufficient, exceeding 38.0% by weight
Unreacted ferrous hydroxide colloid
Sometimes. The preferred range is 25.0-36.0% by weight.
It is. The aqueous alkali hydroxide solution of the present invention
Sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.
be able to. In the reaction solution containing the precursor particles in the present invention
, Ferrous salt aqueous solution and alkali hydroxide aqueous solution
Particles and ferrous hydroxide colloid
The suspension containing pH and pH is more than 11
It is. When the pH value is less than 11, the reaction time is long.
And unreacted precursor particles may remain.
You. In addition, the reason for the alkaline
No ferrous oxide colloid is formed and ferrous salt remains
Not preferred. Preferred pH values are 12-13.
5 range. The precursor particles after the precursor particles have been formed
The reaction solution containing is washed once with water and remains in the reaction solution.
After removing the alkali carbonate, pour aqueous alkali hydroxide solution
Preferably. In addition, the remaining alkali carbonate
Alkali hydroxide aqueous solution can be added without removing
However, in this case, suspend a considerable amount of aqueous alkali hydroxide solution.
By pouring into a suspension, the pH value of the suspension is adjusted to 11
Can be exceeded. In the present invention, the suspension is prepared in an amount of 40 to 100.
Heat and stir in the temperature range of ° C. If the temperature is lower than 40 ° C,
The reactivity is not enough and it is difficult to make magnetite. 1
If the temperature exceeds 00 ° C, use an autoclave or other device.
Not industrial to need. When heating and stirring, the atmosphere is non-acidic.
Atmosphere. In the case of an oxidizing atmosphere,
Oxidation of ferrous colloid occurs and magnetite of precursor particles
May be inhibited. Incidentally, flat magnetite fine particle powder is obtained.
The filtration, washing and drying may be performed according to a conventional method. In addition, when the precursor particles are formed, the characteristics are improved.
P, Al, Zn, Ni, C usually added for the purpose
Add water-soluble salts such as u, Co, Mn and Cr
Can also. Both of these salts to be added are ferrous
Fe in salt solution 2+ From 1.0 to the elemental equivalent of each salt
The range is 20.0 atomic%. The operation of the present invention having the above-described configuration is as follows.
It is on the street. First, as the precursor particles, a granular goethite is used.
0.5 to 5.0 in terms of Si with respect to all Fe in the fine particles.
BET specific surface area value containing 3% by atomic silicon compound is 3
00-350m Two / G of granular goethite fine particles
You. And a granular goetie with an axial ratio of about 1.0 ± 0.2
Microparticles. Usually, the precursor particles obtained, ie, gator
Since the particles are needle-shaped or spindle-shaped,
Particles having an axial ratio of about 1.0 ± 0.2
In order to obtain the precursor particles, the particle diameter in the major axis direction and the minor axis
Unless both particle diameters in the
No. As a method for suppressing the particle diameter in the major axis direction,
The above-mentioned Japanese Patent Publication No. 63-13941 discloses an oxidation reaction.
Obtained by adding water-soluble silicate before
Growth of goethite particles in the major axis direction can be suppressed.
To suppress the particle diameter in the short axis direction.
No method is shown. Therefore, as a result of various investigations, it was found that an alkaline aqueous solution was used.
An aqueous solution of alkali carbonate is used as the liquid and ferrous salt
The suspension containing the iron-containing precipitate reacted by adding the aqueous solution
Under non-oxidizing atmosphere, in a temperature range of 50 to 65 ° C for a certain time
After maintaining and stirring, water-soluble silicate is added, and then
When an oxidation reaction is performed, the major axis of the precursor particles generated
It can be seen that growth in the short axis direction as well as growth in the
I put it out. It can be seen that F in suspension containing iron-containing precipitates
eCO Three Fe (OH) for Two The ratio of
An oxygen-containing gas was passed through the suspension to perform an oxidation reaction.
As a result, it has a spindle shape, which is characteristic of the alkali carbonate reaction.
The bulge on the short axis side of the goethite became smaller.
This is thought to be due to suppression of grain growth in the short axis direction.
You. As described above, the suspension is placed in a non-oxidizing atmosphere.
Of the precursor particles produced by the method of maintaining and stirring under
In addition to suppressing axial growth, the suspension after maintaining stirring
In the liquid, suppresses the growth of the generated precursor particles in the longitudinal direction
Oxidation reaction after adding water-soluble silicate
Thereby, the precursor particles according to the present invention could be obtained.
It is. This is because volatile alcohols such as ammonium carbonate
A method using an alkali carbonate aqueous solution containing no potassium component,
Method of maintaining stirring under non-oxidizing atmosphere and water-soluble silica
Due to the synergistic effect of the oxidation reaction
It can be said that. Next, the flat magnetite fine particles according to the present invention will be described.
The generation of particles will be described. From goethite particles to flat magnetite fine particles
Regarding the reaction to form particles, see, for example,
No. 32422, “‥‥ Repidoclosa with high reactivity”
The particles react to produce granular magnetite core particles,
Then, the less reactive goethite particles react and are already precipitated.
Formed on the surface of the granular magnetite core particles
Long reaction occurs. ”
Magnetite particles using only low-response goethite particles
I rarely spawned children. However, in the present invention, the BET specific surface area
Value is 300m Two / G or more,
"Pigment Dispersion Technology" published by Technical Information Association (1993)
Year) Page 18 "‥‥ The smaller the particle, the more ‥‥
The chemical activity of the particles increases. ‥‥ ”
Since precursor particles with high activity are used,
As shown in the examples, flat magnetite fine particles can be easily
You can create children. In the present invention, the precursor particles and the hydroxide
Flat magnets are produced by heating a suspension containing ferrous iron.
The reason why tight particles can be generated is not yet clear.
No. However, the precursor particles used in the present invention
BET specific surface area value is 300 ~ 350m Two / G and very
High reactivity due to fine surface area
That the precursor particles are formed by the alkali carbonate reaction.
The carbonate surface at a relatively high density on the particle surface.
In the process of transforming into magnetite
The flattening according to the present invention due to influencing the crystal growth
It is thought that it produces the shape-like particles. Next, the present invention will be explained with reference to Examples and Comparative Examples.
I will tell. BET specific surface area in Examples and Comparative Examples
Values are MONOSORB MS-11 type (QUATAC
(HROME). The particle diameter and the axial ratio of the particles (as a measure of sphericity,
Those with an axial ratio within 1.0 ± 0.2 are excellent in granular or spherical form
Suppose ) And the plate-like ratio of the flat particles are both
The average value of the numerical values measured from the electron micrograph was shown. [0071] Precursor particles or magnetite particles
The amount of Si, Al, etc., measured by X-ray fluorescence analysis
Was. X-ray particle size D of magnetite particles 311 Is X
In the (311) crystal plane measured by X-ray diffraction
Is the diameter of the crystal grains.
The values were calculated using the error formula. D 311 = Kλ / βcosθ, where β = true diffraction beam minus machine width
Λ = wavelength of characteristic X-ray θ = diffraction angle The adsorption capacity is shown in Examples, Comparative Examples and Reference Examples.
The obtained particle powder is pressed and crushed to 10 to 20 m
Approximately 0.4 g as a sample with uniform particle size
Is packed in a column and a circulating adsorption rate evaluation device (“Chemical Engineering
Business materials "vol. 20, No4, (1985) p. 14
Evaluation method described), and then the sulfur concentration of 5 ppm
Apply a Tedla bag containing 10 l of hydrogen-containing test gas.
Attached to the device. Then, the flow rate of 5 l / min
The test gas was circulated through the sample column by venting. Circulate
The test gas is sampled after 120 minutes and sampled.
Determine the concentration of hydrogen sulfide in the ring test gas by gas chromatography.
It was shown by the value measured by the tomography method. After 120 minutes
The smaller the adsorption capacity, the better the adsorption capacity. <Production of Precursor Particles> Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 and 2; Example 1 N at a rate of 50 liters per minute Two Flow gas to a non-oxidizing atmosphere
1.6 mol / l of Na was added to the held reaction vessel. Two CO
Three 25 l of aqueous solution (Na Two CO Three Is a ferrous salt aqueous solution
Fe in liquid 2+ 2.0 equivalents. ), Then
1.33 mol Fe 2+ Ferrous salt aqueous solution containing 15 l
(The reaction concentration corresponds to 0.5 mol / l.)
A suspension containing the iron-containing precipitate at a temperature of 50 ° C.
And The suspension containing the above-mentioned iron-containing precipitate was drawn into the suspension.
Followed by N Two While blowing gas at a rate of 50 l per minute,
The temperature of the suspension was set at 51 ° C. and maintained for 150 minutes.
Was. Then, 0.8 mol / l sodium silicate
0.5l (Fe in aqueous ferrous salt solution) 2+ For Si
This corresponds to 2.0 atomic%. ) And hold for 5 minutes
After that, 0.8 mol / l sodium aluminate
0.5l (Fe in aqueous ferrous salt solution) 2+ To Al conversion
Corresponds to 2.0 atomic%. ) Was added. Subsequently, the suspension was heated to a temperature of 52 ° C.
And aerated at 150 l / min for 75 min.
Particles were generated. The pH value during air ventilation is as follows:
9.3 to 9.5. The obtained tan particle powder was analyzed by X-ray diffraction.
As a result, it was goethite, and the electron micrograph (×
30000), the granules having an axial ratio of 1.0
Consisting of particles presented, with a particle size of 0.005 μm,
The quasi-deviation σg is 0.83, which is excellent in particle size distribution.
Was. The BET specific surface area value is 314 m Two / G,
0.63% by weight of Si contained in the precursor particle powder, Al
Was 0.60% by weight. Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 and 2 The concentration of the aqueous ferrous salt solution, the type of the aqueous alkali carbonate solution and
Concentration, presence / absence of alkali hydroxide aqueous solution, type, concentration and usage
Dose, Fe in aqueous ferrous salt solution 2+ Alkali ratio to
Reaction concentration, temperature and maintenance stirring time, water-soluble silicate
Kind, addition amount, presence or absence of addition, addition of other metal compounds
Addition, presence of air flow and reaction temperature in oxidation reaction
Was changed in the same manner as in Example 1 except that
Particles were generated. The main manufacturing conditions and various characteristics at this time are shown in Table 1.
The results are shown in Table 3. [Table 1] [Table 2] [Table 3] The production conditions of Example 1 were further changed to hydroxyl.
Comparative Example 1 to which alkali halide was added, as shown in FIG.
203m ET specific surface area Two / G. Water soluble ke
Comparative Example 2 in which no formate was added had a spindle shape as shown in FIG.
The particles exhibit the following. <Production of magnetite particle powder> Examples 5 to 8, Comparative Examples 3 to 5; Example 5 The reaction solution containing the precursor particles obtained in Example 1 was added to the reaction vessel.
50 l of N per minute in the vessel Two Non-oxidizing atmosphere by passing gas
And the yellowish brown precipitate (the amount of the precipitate is
1.78 kg. ) In the reaction solution containing
7.5 l of 3 mol / l ferrous sulfate aqueous solution (precursor particles
Corresponds to 50% by weight in terms of Fe. )
The liquid temperature was 85 ° C. Then, 10 mol / l NaO
2.5 l of H aqueous solution was added to adjust the pH value to 12.2, and
Ferrous bromide colloid, followed by 3 hours at 85 ° C
The mixture was stirred while heating to form a black precipitate. The formed black precipitate particles are filtered by a conventional method.
Separately, washed with water, dried and pulverized. The obtained black fine particle powder
Is magnetite as a result of X-ray diffraction, and is shown in FIG.
As is clear from the electron micrograph (× 60000)
Flat particles having a diameter of 0.07 μm and a plate-like ratio of 5
Was. Further, the BET specific surface area value is 56.3 m. Two / G
The Si contained in the flat magnetite fine particle powder is
0.49% by weight and Al was 0.47% by weight. Further, the flat magnetite fine particle powder can be maintained.
The magnetic force Hc is 121 Oe, and the saturation magnetization s is 55.6 emu.
/ G, and the adsorption capacity after 120 minutes is 0.18 ppm.
there were. Comparative Example 3 50 l of N per minute Two Gas is vented to a non-oxidizing atmosphere
0.67 mol / l Fe in the reaction vessel 3+ Sulfuric acid containing
20 l of aqueous solution of diiron and 0.67 mol / l of Fe 2+ including
10 l aqueous ferrous sulfate solution (reaction concentration is 0.5 mol / l
And the molar ratio of Fe 3+ : Fe 2+ = 2: 1
You. ) And heated to 55 ° C. to dissolve the mixed iron ion solution.
20 liters of 2.665N NaOH aqueous solution at 85 ° C. (N
aOH is Fe 3+ And Fe 2+ Corresponds to one equivalent. )
And stirring, and then, under the non-oxidizing atmosphere,
Generate black precipitate particles by heating and stirring at a reaction temperature of 80 ° C for 1 hour.
I let it. The formed black precipitate particles are filtered by a conventional method.
Separately, washed with water, dried and pulverized. The obtained black fine particle powder
Is magnetite as a result of X-ray diffraction, and is shown in FIG.
As is clear from the electron micrograph (× 50000), the axis
It consists of granular particles having a ratio of 1.0 and a particle diameter of 0.1.
011 μm and a BET specific surface area of 98.5 m Two /
g. Examples 6 to 8, Comparative Examples 4 and 5 Types of particles to be treated, amount of aqueous ferrous salt used,
PH value of the suspension when adding the aqueous solution of Lucari and
Same as Example 5 except that the reaction temperature was variously changed.
To produce magnetite particles. Table 4 shows the main manufacturing conditions and various characteristics at this time.
Show. [Table 4] In Comparative Examples 4 and 5, the purpose was
No flat magnetite particles were obtained. The magnetite fine particle powder according to the present invention
Has a flat shape as shown in the previous embodiment.
BET specific surface area of 30 to 85 m Two / G and large
Crisp and produced directly from aqueous solution
Because of this, the particles are individual and
High packing density in the vehicle or resin
Excellent in dispersibility and orientation, and the contact ratio between particles
High, electromagnetic wave absorption, shielding, rust-proof coating
Materials for materials, toner, vibration suppression, soundproofing, magnetic recording, etc.
It is suitable as a raw material powder.

【図面の簡単な説明】 【図1】 実施例1で得られた粒状ゲータイト微粒子粉
末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×30000)で
ある。 【図2】 実施例5で得られた偏平状マグネタイト微粒
子粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×6000
0)である。 【図3】 比較例1で得られた粒状ゲータイト粒子粉末
の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×50000)であ
る。 【図4】 比較例2で得られた紡錘状ゲータイト粒子粉
末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×30000)で
ある。 【図5】 比較例3で得られた粒状マグネタイト粒子粉
末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×50000)で
ある。 【図6】 比較例4で得られた粒状マグネタイト粒子粉
末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×30000)で
ある。 【図7】 比較例5で得られた粒状マグネタイト粒子粉
末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×50000)で
ある。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an electron micrograph (× 30000) showing the particle structure of the granular goethite fine particle powder obtained in Example 1. FIG. 2 is an electron micrograph (× 6000) showing the particle structure of the flat magnetite fine particle powder obtained in Example 5.
0). FIG. 3 is an electron micrograph (× 50000) showing the particle structure of the granular goethite particle powder obtained in Comparative Example 1. FIG. 4 is an electron micrograph (× 30000) showing the particle structure of the spindle-shaped goethite particles obtained in Comparative Example 2. FIG. 5 is an electron micrograph (× 50000) showing the particle structure of the granular magnetite particles obtained in Comparative Example 3. FIG. 6 is an electron micrograph (× 30000) showing the particle structure of the granular magnetite particles obtained in Comparative Example 4. FIG. 7 is an electron micrograph (× 50000) showing the particle structure of the granular magnetite particles obtained in Comparative Example 5.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 第一鉄塩水溶液と該第一鉄塩水溶液中の
Fe2+に対して1.0当量を越える量の炭酸アルカリ水
溶液とを非酸化性雰囲気下で反応させて鉄含有沈澱物を
含む懸濁液とし、この懸濁液を非酸化性雰囲気下におい
て50〜65℃の温度範囲にて30〜360分間維持攪
拌し、次いで、当該懸濁液に水可溶性ケイ酸塩を前記第
一鉄塩水溶液中のFe2+に対してSi換算で0.5〜
5.0原子%添加した後、50〜60℃の温度範囲にて
液中に酸素含有ガスを通気して酸化反応を行うことによ
り粒状ゲータイト微粒子を生成させ、 次いで、非酸化性雰囲気とし、この液中に第一鉄塩水溶
液と水酸化アルカリ水溶液とを投入して反応させて前記
粒状ゲータイト微粒子と水酸化第一鉄コロイドとを含む
pH値が11を越えるアルカリ性懸濁液とし、当該懸濁
液を非酸化性雰囲気において40〜100℃の温度範囲
で加熱攪拌することによって偏平状マグネタイト微粒子
を生成させることを特徴とするマグネタイト微粒子中の
全Feに対してSi換算で0.5〜5.0原子%のケイ
素化合物を含有する平均板面径が0.02〜0.1μ
m、BET比表面積値が50〜85m2 /gであり、し
かも、粒子が1個1個バラバラであって無孔である偏平
状マグネタイト微粒子粉末の製造法。
(57) [Claim 1] An aqueous solution of a ferrous salt and an aqueous solution of an alkali carbonate in an amount exceeding 1.0 equivalent to Fe 2+ in the aqueous solution of a ferrous salt are non-oxidizing. The suspension is reacted under an atmosphere to form a suspension containing the iron-containing precipitate, and the suspension is stirred under a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 50 to 65 ° C. for 30 to 360 minutes. The water-soluble silicate in the liquid is 0.5 to 0.5 in terms of Si with respect to Fe 2+ in the ferrous salt aqueous solution.
After the addition of 5.0 atomic%, an oxygen-containing gas is passed through the liquid at a temperature in the range of 50 to 60 ° C. to perform an oxidation reaction to generate particulate goethite fine particles. An aqueous ferrous salt solution and an aqueous alkali hydroxide solution are charged into the solution and reacted to form an alkaline suspension containing the particulate goethite fine particles and the ferrous hydroxide colloid having a pH value exceeding 11, and the suspension is prepared. The flat magnetite fine particles are formed by heating and stirring the liquid in a non-oxidizing atmosphere at a temperature in the range of 40 to 100 ° C., wherein the total Fe in the magnetite fine particles is 0.5 to 5. The average plate surface diameter containing 0 atomic% of the silicon compound is 0.02 to 0.1 μm
m, a BET specific surface area value of 50 to 85 m 2 / g, and a method of producing flat magnetite fine particle powder in which each particle is discrete and non-porous.
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