RU2342412C1 - Желтый неорганический пигмент и способ его получения - Google Patents
Желтый неорганический пигмент и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2342412C1 RU2342412C1 RU2007118121/15A RU2007118121A RU2342412C1 RU 2342412 C1 RU2342412 C1 RU 2342412C1 RU 2007118121/15 A RU2007118121/15 A RU 2007118121/15A RU 2007118121 A RU2007118121 A RU 2007118121A RU 2342412 C1 RU2342412 C1 RU 2342412C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pigment
- yellow
- mixture
- sodium
- sulfur
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению желтых пигментов, которые могут быть использованы в лакокрасочной промышленности и производстве пластмасс. Желтый неорганический пигмент представляет собой диоксидисульфид состава La1,98Na0,02О2S2. Для получения пигмента смешивают исходные компоненты шихты, состоящей из оксида лантана, карбоната натрия и серы, взятых в следующих соотношениях, соответственно, мас.%: (69-59):(8-15):(23-26), а затем проводят термическую обработку шихты при 400-650°С в течение 2-3 часов в присутствии восстановителя, расположенного над шихтой, после чего промывают полученный пигмент водой. Изобретение позволяет получить желтый пигмент с термической стабильностью выше 300°С и устойчивостью к водной среде и во влажном воздухе простым способом при сравнительно низких температурах, без использования токсичных сероводорода или сероуглерода. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к технологии неорганических пигментов, в частности к составам для окрашивания в желтый цвет на основе диоксидисульфида лантана, которые могут быть использованы в лакокрасочной промышленности и производстве пластмасс.
Важными критериями при выборе подходящего минерального пигмента являются термическая стабильность, нерастворимость в водных средах, диспергирование в требуемой среде, стабильность и чистота цвета, отражающая способность и укрывистость, а также его токсичность.
Большинство минеральных пигментов, используемых в промышленности, высоко токсичны, поскольку обычно содержат такие металлы, как кадмий, свинец, хром. Поэтому актуальной является замена таких пигментов. Так предложен новый желтый пигмент со структурой пирохлора CaxY2-xVxTi2-xO7, получающийся отжигом СаСО3, Y2О3, TiO2 и V2O5 при 1300-1350°С 7 часов (S.lshida, F.Ren and N.Takeuchi. //J.Am.Ceram. Soc. 1993. Vol.76. №10. P.2644-48). Однако пигмент имеет в своем составе ванадий, токсичность которого сравнима с токсичностью свинца и кадмия. Кроме того, температура синтеза этого пигмента слишком высока.
Предложено использовать в качестве неорганического желтого пигмента ванадат висмута (P.Köhler, P.Ringe, Heine AG, Germ. Pat. DE - 83-3315850 (1983); J.H.Leo Erkens and L.J.Vos // The Bulletin of the Bismuth Institute,1997, №70, P.1-7). Пигмент имеет высокие цветовые характеристики по сравнению с другими желтыми пигментами. Недостатком этого пигмента является довольно высокая плотность около 6 кг/дм3, что приводит к седиментации частиц, низкая маслоемкость (25-30) и наличие фазового перехода у BiVO4 при 200-225°С, в результате чего при нагревании цвет становится кирпичным, при охлаждении - снова желтым.
В настоящее время редкие земли привлекают внимание исследователей как потенциальные красители, применяющиеся как при низкой температуре, так и при высокой. Так, неорганические пигменты на основе полуторных сульфидов редкоземельных металлов Ln2O3, где Ln-лантаноид, предложены в заявке (Е.Р. заявка 0203838, С09С 1/00, опубл. 1987). Неорганические пигменты на основе сульфидов типа ABS2, где А - щелочной металл, В - редкоземельный металл с использованием карбонатов щелочных и оксидов редкоземельных металлов сульфидированием сероводородом при 900°С предложены в работе (R. Ballestracci // Bull. Soc. Fr. Miner. Crist. LXXXVIII. 1965. P.207-210), однако предложенные пигменты в первом случае не дают чистый цвет, а во втором имеют недостаточную химическую стойкость во влажном воздухе и получаются с использованием токсичного сульфидирующего агента.
Наиболее близким по сути к предлагаемому изобретению прототипом по пигменту и способу является неорганический пигмент на основе сложных сульфидов металлов состава (AS)x(A'BS2)1-x, где А - щелочно-земельный металл, A' - щелочной металл, В - редкоземельный металл с атомным номером 57-71 или иттрий при х=0,1-0,95. Этот пигмент получают путем смешения исходных компонентов шихты и ее взаимодействие с серусодержащим агентом при термической обработке шихты от 900-1200°С (RU патент, 2108355, С09С 1/00, опубл. 10.04.98. Бюл. №10). В частности, когда А - кальций или стронций, А' - натрий или калий, В - церий, а х равен 0,4-0,95, то пигменты имеют окраску от темно - красного до желтого цвета.
Основными недостатками всех этих пигментов являются недостаточная термическая стабильность, поскольку с 300°С они начинают окисляться на воздухе; недостаточная химическая устойчивость, т.к. они легко растворяются в разбавленных кислотах, а в водных растворах и во влажном воздухе с поверхности гидролизуются.
Увеличение термической и химической стабильности здесь достигнуто путем покрытия поверхности частиц прозрачным слоем металлов: кремния, алюминия, титана, циркония, редкоземельных элементов. Однако предложенное использование фторирующих агентов (фтор, фториды и др.) для обработки продукта усложняет процесс его получения и экологически небезопасно.
Задачей изобретения является расширение ассортимента пигментов.
Техническим результатом является создание желтого пигмента с хорошими цветовыми характеристиками и термической стабильностью выше 300°С, устойчивого к водной среде и во влажном воздухе и получающегося простым способом с использованием элементарной серы при сравнительно низких температурах и без использования токсичных сероводорода или сероуглерода.
Поставленная задача решается тем, что желтый неорганический пигмент, включающий редкоземельный и щелочной металлы, представляет собой диоксидисульфид состава La1,98Na0,02О2S2, при этом в качестве щелочного металла он содержит натрий в количестве 0,1-0,15 мас.%.
Поставленная задача решается также способом получения желтого неорганического пигмента, включающим смешивание исходных компонентов шихты и ее термическую обработку, при этом шихта содержит оксид лантана, карбонат натрия и серу, взятые в следующих соотношениях, соответственно, мас.%: (69-59):(8-15):(23-26), а термическую обработку ведут при 400-650°С в течение 2-3 часов в присутствии восстановителя, расположенного над шихтой, после чего промывают полученный пигмент водой.
Отличительными признаками желтого неорганического пигмента являются состав пигмента La1.98Na0,02O2S2, содержание натрия в количестве 0,1-0,15 мас.%.
Отличительными признаками способа получения желтого неорганического пигмента являются качественный и количественный составы шихты, условия получения пигмента.
Пигмент представляет собой диоксидисульфид La2O2S2 с содержанием натрия 0,1-0,15 мас.%, что отвечает формульному составу La1,98Na0,02O2S2. При этом тип структуры соответствует структуре La2O2S2, который описан как тетрагональная структура с чередующимися слоями (La2O2)2+ и S2- 2 (W.Wichelhaus // Naturwissenschaften // 1978. B.65. S.593-594).
Цветовые параметры пигмента: светлота L, насыщенность С и тон Н рассчитаны по программе из спектров диффузного отражения (A.D.Sule. Lab system of specification of color. Colorage. 1992. №9. P.23-34). Полученный пигмент имеет чистый желтый цвет, его насыщенность составляет более 60 единиц. На чертеже приведены типичные спектры отражения диоксид исульфида лантана, полученного без натрия (1) и с натрием (2). Из чертежа видно, что угол наклона спектра 2 больше, чем спектра 1, что коррелирует с насыщенностью, которая у пигмента с натрием больше.
Проведенные испытания показали, что предлагаемый пигмент имеет термическую стабильность на воздухе до 450°С, практически нерастворим в воде, его маслоемкость составляет 30-40 г/100 г, а плотность около 5 кг/дм3.
Для получения предлагаемого пигмента количественный состав шихты рассчитан по реакции образования La2O2S2. Количество карбоната натрия (Na2СО3) составляет в шихте 8-15 мас.%. Его введение, во- первых, обусловлено тем, что он легко разлагается и образует сульфиды и полисульфиды натрия, являющиеся дополнительными сульфидирующими агентами, наряду с серой, при получении диоксидисульфида. Во-вторых, улучшается качество пигмента, который дает яркий чистый желтый цвет. Такое количество Na2CO3 приводит к получению наиболее яркого окрашивания. Однако после отмывания избытка соли натрия в полученном продукте оставалось лишь 0,1-0,15 мас.% натрия, причем было обнаружено, что при повторном промывании продукта горячей водой количество введенного натрия в нем не изменилось. Рассчитанное количество серы также вводят в шихту. Расположение восстановителя (угля) над шихтой позволяет также улучшить цвет пигмента и служит защитой от окисления. Температурные режимы и временные выдержки были выбраны экспериментально на основании химического взаимодействия компонентов шихты. Последующая промывка продукта водой позволяет удалить избыточные количества сульфидов и полисульфидов натрия, образующихся при нагревании в парах серы.
Предлагаемый пигмент получают следующим образом. Все компоненты смешивают и шихту тщательно перемешивают перетиранием в ступке. Активированный уголь (БАУ) помещают на термостойкую пластину или крышку (например, фарфоровую), довольно плотно прилегающую к стенкам тигля с шихтой во избежание механического загрязнения продукта углем. Шихту нагревают до 400°С в течение 2 часов и выдерживают 1 час для образования сульфидов и полисульфидов натрия. Затем поднимают температуру до 650°С в течение 1 часа и выдерживают 2-3- часа, при этом происходит образование самого продукта. Полученный продукт охлаждают до комнатной температуры, выгружают. Продукт промывают от избыточных серусодержащих соединений натрия холодной водой до нейтральной среды промывных вод, затем сушат при 80-100°С. Полученный продукт анализируют. Ошибка определения формульного состава составляет для лантана и серы ±0,02, для натрия ±0,004.
Изобретение иллюстрируется примерами.
Пример 1
Смесь 240 г оксида лантана, 60 г карбоната натрия и 105 г серы для получения 275 г La1,98Na0,02O2S2 (соотношение оксида лантана, карбоната натрия и серы в мас.% составляет 59:15:26) смешивают, растирают и помещают в тигель, а сверху шихту накрывают фарфоровой крышкой, на которую толстым слоем засыпают уголь БАУ с размером гранул до 2-3 мм. Тигель накрывают стеклоуглеродной крышкой, на которую насыпают тонким слоем уголь и ставят в печь, нагревают до 400°С около 1 часа и выдерживают еще 1 час. Затем температуру поднимают до 650°С и выдерживают продукт 2-3 часа, охлаждают до комнатной температуры, удаляют уголь и часть продукта с углем (обычно <5%). Продукт измельчают. Полученный продукт промывают холодной водой с помощью водоструйного насоса от избыточных серусодержащих солей натрия до нейтральной реакции промывных вод. Полученный продукт имеет желтую окраску с цветовыми параметрами:
L=94,49; С=61,65; Н=96,7.
Пример 2
Смесь 255 г оксида лантана, 45 г карбоната натрия и 97 г серы для получения 275 г La1,98Na0,02O2S2 (соотношение оксида лантана, карбоната натрия и серы в мас.% составляет 64:11:24) смешивают, растирают и помещают в тигель. Далее поступают аналогично по примеру 1. Полученный продукт имеет желтую окраску с цветовыми параметрами:
L=94,20; С=61,22; Н=99,60.
Пример 3
Смесь 270 г оксида лантана, 30 г карбоната натрия и 89 г серы для получения 275 г La1,98Na0,02O2S2 (соотношение оксида лантана, карбоната натрия и серы в мас.% составляет 69:8:23) смешивают, растирают и помещают в тигель. Далее поступают аналогично по примеру 1. Полученный продукт имеет желтую окраску с цветовыми параметрами:
L=93,35; С=60,58; Н=95,00.
Пример 4
Для сравнения получен такой же пигмент, но без натрия. Смесь 240 г оксида лантана и 60 г серы для получения 275 г La2O2S2 смешивают и растирают. Далее поступают, как описано в примере 1, но без промывания продукта. Полученный продукт имеет желтую окраску (бледнее, чем полученные в примерах 1 и 2) с цветовыми параметрами: L=95,80; С=47,41; Н=96,7.
Таким образом, предлагаемый желтый пигмент на основе диоксидисульфида лантана заданного состава, допированный натрием в количестве 0,1-0,15 мас.%, имеет хорошие цветовые характеристики, нерастворим в воде, устойчив на воздухе до 450°С и может быть получен простым способом без применения токсичных газов при сравнительно низких температурах. Пигмент может быть использован для окрашивания термопластмасс, в производстве глазурей лакокрасочной продукции, для изготовления красок.
Claims (3)
1. Желтый неорганический пигмент, включающий редкоземельный и щелочной металлы, отличающийся тем, что он представляет собой диоксидисульфид состава La1,98Na0,02О2S2.
2. Желтый пигмент по п.1, отличающийся тем, что он содержит натрий в количестве 0,1-0,15 мас.%.
3. Способ получения желтого неорганического пигмента по п.1 или 2, включающий смешивание исходных компонентов шихты и ее термическую обработку, отличающийся тем, что шихта содержит оксид лантана, карбонат натрия и серу, взятые в следующих соотношениях, соответственно, мас.%: (69-59):(8-15):(23-26), а термическую обработку шихты ведут при 400-650°С в течение 2-3 ч в присутствии восстановителя, расположенного над шихтой, после чего промывают полученный пигмент водой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007118121/15A RU2342412C1 (ru) | 2007-05-15 | 2007-05-15 | Желтый неорганический пигмент и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007118121/15A RU2342412C1 (ru) | 2007-05-15 | 2007-05-15 | Желтый неорганический пигмент и способ его получения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2342412C1 true RU2342412C1 (ru) | 2008-12-27 |
Family
ID=40376833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007118121/15A RU2342412C1 (ru) | 2007-05-15 | 2007-05-15 | Желтый неорганический пигмент и способ его получения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2342412C1 (ru) |
-
2007
- 2007-05-15 RU RU2007118121/15A patent/RU2342412C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rosati et al. | NIR reflective pigments for cool roof applications: A comprehensive review | |
Del Nero et al. | Yellow Pr-zircon pigments: The role of praseodymium and of the mineralizer | |
Masui et al. | Novel and environmentally friendly (Bi, Ca, Zn) VO4 yellow pigments | |
JP5739948B2 (ja) | 赤外線反射材料及びそれを含有した塗料、樹脂組成物 | |
CN100554338C (zh) | 后处理二氧化钛颜料的方法 | |
JP6487058B2 (ja) | LiSbO3およびLiNbO3関連構造に基づく顔料 | |
CN101104746A (zh) | 红色稀土硫化镧铈颜料及其制备方法 | |
Zhou et al. | Synthesis of high near infrared reflection wurtzite structure green pigments using Co-doped ZnO by combustion method | |
Ozel et al. | Production of coloured zircon pigments from zircon | |
NO313044B1 (no) | Sulfid av sjeldent jordmetall og alkalimetall, fremgangsmåte for dets fremstilling og anvendelse derav som et farget pigment | |
CN103635542A (zh) | 经过处理的无机颗粒 | |
DE602004012003T2 (de) | Perlglanzpigmente auf Basis von aus Chalkogeniden, Oxidchalkogeniden und gemischten Chalkogeniden bestehenden, selektiv absorbierenden Schichten | |
CN106430274A (zh) | 一种液相法制备纳米硫化铈的方法 | |
KR20020021773A (ko) | 진주빛 안료 조성물 및 그의 제조방법 | |
CN101200604A (zh) | 掺锡(ⅳ)硫化镧颜料及其制备方法 | |
US20170198145A1 (en) | Inorganic blue pigments from cobalt doped magnesium having transition element oxides and a process for the preparing the same | |
RU2342412C1 (ru) | Желтый неорганический пигмент и способ его получения | |
Raj et al. | Potential NIR reflecting yellow pigments powder in monoclinic scheelite type solid solutions: BiVO4-GdPO4 for cool roof applications | |
RU2108355C1 (ru) | Неорганический пигмент на основе сульфида металла и способ его получения | |
Lyubenova et al. | Synthesis by pyrolysis of aerosols and ceramic application of Cr-doped CaYAlO4 red–orange pigments | |
RU2315072C1 (ru) | Неорганический пигмент на основе молибдата | |
Lavat et al. | New Environmental friendly yellow ceramic pigments of the type (FeIIIMV)-TiO2 | |
JP3954837B2 (ja) | 黄色系セリウム顔料 | |
RU2388773C2 (ru) | Неорганический пигмент на основе сульфида металла | |
JP2006232601A (ja) | 黄色顔料 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130516 |