技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化鐵黃的處理方法，具體涉及通過控制一定的漿料濃度，PH值、溫度、攪拌速度以及攪拌時(shí)間降低氧化鐵黃粘度的方法。

背景技術(shù)：

氧化鐵黃又稱羥基鐵簡(jiǎn)稱鐵黃，是一種化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的氧化物。化學(xué)分子式為Fe2O3·H2O或FeOOH，呈黃色粉末狀。色澤帶有鮮明純潔的赭黃色，并有從檸檬色到橙色一系列色光。它是針形的含水化合物，遮蓋力強(qiáng)、著色力高、無毒、耐光性達(dá)6~7級(jí)、不溶于堿、微溶于酸。氧化鐵黃廣泛用于建材、涂料、油漆、塑料、橡膠、電子材料、工業(yè)催化劑、煙草、化妝品等行業(yè)。

工業(yè)上，目前國內(nèi)多數(shù)廠家采用鐵片法工藝制備氧化鐵黃，僅有幾個(gè)廠家采用液相法工藝制備氧化鐵黃。究其原因：鐵片法工藝比較成熟，優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)過程中PH值是靠體系內(nèi)部反應(yīng)后自動(dòng)維持穩(wěn)定、不必外加控制，產(chǎn)品顏色相對(duì)可控穩(wěn)定；缺點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、一般需要2～3天，鐵片進(jìn)桶及清桶比較麻煩、勞動(dòng)強(qiáng)度大，另外最終產(chǎn)品中鐵屑及雜質(zhì)含量高。

而液相法工藝提供了一種生產(chǎn)氧化鐵黃新的生產(chǎn)方法，只需晶種、亞鐵、堿；生產(chǎn)周期時(shí)間短（20~30個(gè)小時(shí)左右）；不需要清桶、進(jìn)鐵片，從而能減少勞動(dòng)人員、降低勞動(dòng)負(fù)荷和生產(chǎn)成本；目前我們已克服了反應(yīng)過程中PH值不易控制的不足，同樣使得液相法工藝制備的氧化鐵黃粒子粒徑均勻，其外在顏色指標(biāo)、分散性及其它物理性能與鐵片工藝是一樣的，而液相法鐵黃產(chǎn)品純度及篩余物指標(biāo)優(yōu)于鐵片法鐵黃。另外，由于本工藝不選用廢鐵片，可大大減少重金屬含量，提高產(chǎn)品應(yīng)用性能，擴(kuò)展產(chǎn)品的用途。

上述兩種生產(chǎn)工藝如下：

鐵片法鐵黃生產(chǎn)工藝：在溫度25～40℃條件下，先用液堿部分中和硫酸亞鐵生成氫氧化亞鐵，以空氣氧化氫氧化亞鐵制備晶種，然后在晶種、鐵片存在下用空氣氧化硫酸亞鐵（氧化溫度80～85℃），使Fe2+和空氣中的氧作用生成三價(jià)鐵沉積于晶種上，同時(shí)析出的硫酸再與鐵皮作用生成新的FeSO4，如此不斷地循環(huán)反應(yīng)，促使晶種顆粒長(zhǎng)大，逐漸形成水合氧化鐵（即氧化鐵黃），通過對(duì)色光進(jìn)展的控制可以得到從淺色到深色一系列色相的氧化鐵黃顏料。

液相法鐵黃生產(chǎn)工藝：在溫度25～40℃條件下，用液堿（或氨）部分中和硫酸亞鐵生成氫氧化亞鐵，以空氣氧化氫氧化亞鐵制備晶種，在晶種存在下用空氣氧化硫酸亞鐵（氧化溫度80～85℃），反應(yīng)過程中連續(xù)滴加硫酸亞鐵和堿（或氨），保持一定的亞鐵濃度和PH值（PH=2.5～3.5），通過對(duì)色光進(jìn)展的控制可以得到從淺色到深色一系列色相的氧化鐵黃顏料。

由上述鐵黃生產(chǎn)工藝知道，工業(yè)上氧化鐵黃顏料是在偏酸性體系（PH=2.5～3.5）中制備出來的，顏料粒子自身會(huì)吸附或夾帶一些細(xì)小粒子及酸性液體，雖經(jīng)壓濾水洗后，大部分細(xì)小粒子及酸性液體會(huì)洗滌掉，PH值會(huì)略有升高（PH=3.5～4.5），但鐵黃顏料中還會(huì)存在少量的小粒子及酸性液體，再加上顏料粒子間的相互團(tuán)聚、以及粒子自身表面粗糙、不光滑等因素，使得氧化鐵粒子呈現(xiàn)出較大的抗流動(dòng)性能，從而使得工業(yè)級(jí)氧化鐵黃的粘度值普遍偏高。

粘度的重要性：

涂料的流變(或流動(dòng))性能從生產(chǎn)到貯存,從施工到成膜，自始至終都是有嚴(yán)格要求的。在這些階段，由于顏料體積濃度(PVC)不同，涂料經(jīng)受的壓力和剪力也不同。因此，粘度或者說抗流動(dòng)性能，是所有類型涂料的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，一般情況下，在高剪切力的研磨階段，為了使磨基中顏料含量達(dá)到最高值，盡量提高生產(chǎn)效率，希望磨基的粘度較低些。在涂料的混合、轉(zhuǎn)移和包裝過程中，粘度也要求低一些。

氧化鐵黃由于粒子形態(tài)和表面化學(xué)性能不同，對(duì)涂料企業(yè)配方人員來說歷來是粘度問題的最大因難。與其它等軸晶系(球形或立方體)類型不同，氧化鐵黃是針狀晶型，其針形長(zhǎng)寬比也是不同的，這就決定了其外觀黃相程度。因?yàn)槭轻槧罹?，氧化鐵黃粒子比大多數(shù)球形氧化鐵粒子呈現(xiàn)出較大的抗流動(dòng)性能，所以在大多數(shù)涂料系統(tǒng)中粘度自然也高。這是由氧化鐵黃的顆粒形態(tài)所決定的。

涂料的所有組分對(duì)粘度都有影響，為獲取所要求的粘度特性，選擇合適的顏料是一個(gè)關(guān)鍵的因素。隨著向高固份，低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)涂料的方向發(fā)展，導(dǎo)致對(duì)新型顏料的需求(包括氧化鐵)，使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)配方時(shí)有更大的靈活性。因此，一種粘度較低的氧化鐵黃顏料有助于滿足這種需求。

國外對(duì)低粘度特性的氧化鐵黃顏料雖有過報(bào)道：如美國GeorgePodolsky(美國?？扑诡伭瞎?在國內(nèi)“涂料工業(yè)”1997年第4期發(fā)表論文摘要如下：對(duì)氧化鐵黃與其他氧化鐵差別的理解產(chǎn)生了解決高粘度困擾的方法,可能的途徑有兩個(gè):改變粒子的形狀，改變粒子的表面電荷。減少氧化鐵黃針狀粒子到接近等軸形狀是有可能的。這可通過在制備過程中對(duì)粒子生長(zhǎng)狀態(tài)作改良處理來實(shí)現(xiàn)。但這種方法有一個(gè)潛在的問題,即粒子形狀影響到顏料的顏色。而在配制單色涂料時(shí)，色差是不容許的。在這種情況下，改變顏料表面電荷的方法較好。這種方法消除了顏色偏移，同時(shí)也能對(duì)粘度作較大的改變。最近已開發(fā)出一系列的低粘度氧化鐵黃,均采用了表面電荷改性的方法，用無機(jī)電荷改性劑對(duì)表面作了處理。這種電荷改性劑是一種低濃度的過渡金屬離子，因而未見顏色偏移現(xiàn)象，粘度可降低15KU左右。

以上方法的缺點(diǎn)，在用無機(jī)電荷改性劑對(duì)鐵黃表面進(jìn)行處理時(shí)，外加一種低濃度的過渡金屬離子，雖然報(bào)道上說未見顏色偏移現(xiàn)象，但這樣一來會(huì)使顏料的重金屬離子超標(biāo)，從而或多或少影響其它使用性能，使用場(chǎng)合會(huì)受到一定限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種不加入任何金屬離子或氧化物，能快速降低氧化鐵黃粘度的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種降低氧化鐵黃粘度的方法，主要為將工業(yè)級(jí)氧化鐵黃濾餅料進(jìn)行加水打漿分散、調(diào)整反應(yīng)液PH值，高速攪拌一段時(shí)間后過濾、漂洗，烘干、粉碎，其特征在于：調(diào)整反應(yīng)液PH值的過程為：將工業(yè)級(jí)氧化鐵黃濾餅料進(jìn)行加水打漿分散后加入反應(yīng)桶內(nèi)形成濃度為10～14%的漿液、控制溫度70～85℃，然后加入堿液控制料液PH值為9.0～9.5，高速攪拌3.5～4小時(shí)。

進(jìn)一步地，所述調(diào)整反應(yīng)液PH值所用堿液為工業(yè)用32%濃度的離子膜液堿——預(yù)稀釋至10%濃度左右，所述高速攪拌轉(zhuǎn)速為350～400轉(zhuǎn)/分鐘。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可直接對(duì)工業(yè)上級(jí)氧化鐵黃濾餅料進(jìn)行技術(shù)處理，控制一定的漿料濃度，PH值、溫度、攪拌轉(zhuǎn)速以及攪拌時(shí)間，可以使得氧化鐵黃的粘度明顯降低，這樣使得工業(yè)上直接生產(chǎn)的普通氧化鐵黃在不加入其它金屬離子及助劑的前提下，采用上述較為簡(jiǎn)便的方法之后，其產(chǎn)品粘度有一明顯降低，大大拓寬了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

在容積為10升的不銹鋼反應(yīng)桶內(nèi)，預(yù)先加入約3升自來水，接著開啟強(qiáng)力攪拌儀進(jìn)行攪拌，然后將600克（折干計(jì)）工業(yè)上直接生產(chǎn)的氧化鐵黃313濾餅料分批加入，使其形成漿料，繼續(xù)加水控制漿料濃度在12%左右，并將料液升溫至70～75度并保持，然后慢慢滴加10%濃度的稀液堿，控制PH在9.0～9.5之間，控制攪拌轉(zhuǎn)速在350～400轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌1小時(shí)后開始取出少量試樣（約10克）進(jìn)行分析測(cè)試、然后繼續(xù)攪拌，以后每隔1小時(shí)進(jìn)行取樣。取出的試樣，經(jīng)抽濾漂洗達(dá)標(biāo)后，慮餅放置于110℃烘箱內(nèi)烘干、再利用微型粉碎機(jī)粉碎后分析測(cè)試。附粘度值測(cè)試結(jié)果比較如下表所示：

表1:粘度值測(cè)試結(jié)果

備注：工業(yè)上生產(chǎn)的氧化鐵黃313#濾餅料直接烘干、粉碎后，粘度值測(cè)試結(jié)果為：121.6KU。

由表1可以看得出：控制漿料濃度12%左右、溫度70～75℃、PH=9.0～9.5、控制攪拌轉(zhuǎn)速：380轉(zhuǎn)/分鐘、攪拌3.5小時(shí)后，可以使氧化鐵黃粘度降低33.8KU，下降幅度達(dá)27.8%；如再延遲反應(yīng)時(shí)間，粘度值雖略有下降、但降幅明顯緩慢。所以，實(shí)際攪拌3.5～4小時(shí)就可以使得氧化鐵黃的粘度明顯降低。

實(shí)施例2

在實(shí)例1其它條件不變的情況下，分別控制反應(yīng)液不同的PH值，攪拌3.5小時(shí)后取出試樣進(jìn)行分析測(cè)試。PH值對(duì)鐵黃顏料黃色調(diào)(黃度值)及粘度的影響結(jié)果如下表：

表2：

以處理前的氧化鐵黃313#濾餅料直接烘干、粉碎后為標(biāo)準(zhǔn)樣，檢測(cè)顏色色光為：

由表2可以看得出：在其它條件不變的情況下，隨著反應(yīng)體系PH的不斷增加，鐵黃313#的粘度值逐步降低，在PH=9.0～9.5時(shí),降幅最明顯；當(dāng)PH值大于9.5,隨著PH值不斷增加，氧化鐵黃的粘度值降幅越來越慢。

另外,在其它條件固定的前提下,在PH=7.0～9.5之間時(shí),氧化鐵黃的顏色與原樣比較-—黃色調(diào)（Δb值）略有上升,即黃相程度略有增加；而當(dāng)PH值大于9.5,黃色調(diào)（Δb值）反而變得越來越負(fù)，即顏色會(huì)變灰。因而，綜合鐵黃粘度與顏色指標(biāo)值一起考慮，在保證鐵黃顏色指標(biāo)不受影響的前提下,上述反應(yīng)的最佳PH=9.0～9.5。

上述實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和保護(hù)范圍進(jìn)行限定，本發(fā)明的普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。