氧化铁颜料制备及改性分析

氧化铁颜料制备及改性分析

张明

江苏宇星科技有限公司 江苏无锡 214201

摘要：氧化铁颜料的使用历史悠久，发展到现代，能够被用到气敏材料、催化剂、磁性材料以及橡胶等制造领域。本文主要分析制备氧化铁颜料的技术，并对改性技术应用情况进行分析，通过制备与改性手段，提升氧化铁颜料的性能，打破其在被使用时受到的限制，开拓氧化铁颜料的市场。

关键词：氧化铁颜料；制备；改性

引言

氧化铁颜料具有相对广泛的色相，可对紫外线产生一定的屏蔽效应，耐化学性与耐候性皆比较优越，还具备无毒与价格低廉的优势，因此可以进入多种领域，发挥作用。现分析制备氧化铁颜料的有效方法，并探讨改性技术应用情况。

1氧化铁红颜料制备技术

1.1室温固相合成

通过研磨将原料转化成粉末状态，添加表面活性剂与NH₄HCO₃，在室温条件下实施研磨处理，处理时间设置为40min，再经过抽滤、醇洗与水洗环节，进行烘干操作，即可获取前躯粉末，进行热解反应后，可获得氧化铁红产品，能够达到纳米级。如果降低热解温度，使温度在55℃以下，热解时间控制位2h，产品中的Fe₂O₃成分含量增加，同时Fe₃O₄，含有量比较少。室温固相结合的方法操作过程并不复杂，原材料获取难度低且满足产品粒径控制需求，可将其应用到纳米级材料的制备工作中。

1.2铁泥氧化制备技术

将工业剩余废渣铁泥材料作为制备所需的原材料，采用氧化技术来获取红色氧化铁颜料，制备时需要有浓度为60%的硫酸，铁泥与硫酸之间的质量比为1.2：1，设置800℃的氧化温度，2h的氧化时间，获取的颜料产品满足涂料与油漆的使用要求。

1.3铁泥干法制备技术

将硫酸与铁泥混合，发挥出氧化剂的作用，将混合后的材料转移到马弗炉中进行煅烧处理，最终可获取氧化铁红颜料，进行色差分析后，可以确定颜料产品的性能主要由煅烧温度因素决定。如果煅烧温度在700℃之下，氧化铁的晶相可能存在不纯的问题，最终形成的颜色相对偏浅，当煅烧温度达到800℃时，可形成α-Fe₂O₃的晶相，当温度高于900℃时，晶相并不会形成明显变动，但是颜色会变得更深。回收铁泥和废渣后，可将其应用到氧化铁红的制备工作中，这种处理方法有效避免铁泥被排放到自然环境中，降低污染程度，实现了对工业废料的回收与有效利用，提升了废料的环保应用价值。

除了上述三种制备方法，还可对提钪萃形成的余液加以利用，这种余液中富含丰富的FeCl₃，使用氨水进行中和处理，铝、铁能够沉淀，将碱加入其中，进行溶解活动，使铝与铁进行有效分离，对含铁沉淀物进行焙烧处理，获取颜料。该方法需要使用的设备极为简单，原料容易获取，形成的产品具有的毒性相对较小，同样具有环保优势；加热硫酸亚铁，提升加热温度为500℃，这种材料来自于钛白副产物，保温时间为2h，实施冷却后将其去除，进行研磨，使粒径符合标准，继续进行加热处理，温度增加到800℃，保温时间同样为2h，实施充分煅烧后，即可达成制备颜料目标。考虑到原材料中可能存在杂质，会降低颜料性能，通过均匀沉淀实现包膜处理需求，处理后的颜料能够形成良好光泽。这一工艺的应用过程比较简单，占据成本优势，可满足大批量制备需求。

2氧化铁颜料改性分析

为了对颜料的使用用途进行拓展，可以对铁黑颜料进行掺杂改性处理，以此来实现其在高温涂料与卷材中的应用，铁黑材料具有良好的着色应用效果，虽然尝试采用包覆改性技术，但是并未达到预期的改性处理效果，耐热性仍旧限制了铁黑材料的使用，且改性过程相对复杂，可改变改性材料，选择掺杂锰材料，只需要进行简单的反应，即可形成较好的耐热改性效果。结合改性相关试验可知，如果增加Si在颜料中的含量，颜色可能会从黑色转变为紫色，如果锰铁与硅并未产生化合物，将硅加入其中的效果与加入二氧化硅相同，可将△L值提升，使颜料更加鲜艳，亮度也能有所增加，产品并不会混杂紫色，如果继续提高Si的含量，降低Fe₃O₄的实际产率，同时锰铁与硅所产生的新紫色相的实际含量将持续升高。锰与硅的比值为1:1，形成的铁黑形成的黑色更加纯正，不仅产率能够达到标准，同时还有稳定的分散性。

通过M-Si实现掺杂铁黑的制备目标时，初始的pH值设定成10，反应时间需要有3h，反应温度范围设置为85℃到90℃，采用0.2mol/l的胶体浓度，改性制备工作中需要运用柠檬酸三钠，设定含量是1%。掺杂Mn-Si来制备改性铁黑颜料时，对比色差数据，对实物的颜色进行观察，如果摩尔比条件不变，始终设置为1:1，当温度为700℃时，△E值为4.80，温度为900℃时，△E值是1.17，温度是1100℃时，△E值是0.24。温度升高后，△E值就会随之减少，因此在改性制备工作中，可以将△E设置成3.0，形成最佳耐烧结性能，同时提高温度，△E值减小，色差也随之缩小。

将煅烧温度设置成1000℃时，对比温度分别为900℃、700℃与500℃时的产品，鲜艳度与色光度均比较差，不能形成预期的色相；温度条件设置成500℃时，可将Al掺杂铁黑用于深红色颜料的制备中，同时具有耐高温的性能优势；当形成700℃的温度条件时，将5%Si-Mn中加入铁黑，可获取紫色颜料，颜料具有耐高温的应用性能，1%Si-5%Al掺杂铁黑，可获取橙黄色颜料。

实施改性时，可选择非金属进行掺杂，以此来获取价格更为低廉的颜料原料，同时降低材料的毒性，通过改性操作，使材料的工艺性能更加优越；控制改性过程时，不仅需要关注环保价值，还应降低成本。如果对铁黑颜料进行制备，选用锰时，颜料更黑，掺杂锌时，颜色偏向棕色，掺杂铝时，颜色显现为红色，进行不同的改性操作之后，材料的色光性也有所不同。因此可以发现当物相成分不一致时，颜色也会随之产生差异，通过改性处理使颜料具有更强的耐磨性、高分散性与高磁性。

结语

制备与改性氧化铁颜料的技术逐渐进步，制备过程朝着简单化的方向发展，同时在制备以及改性处理时，可以对工业废料进行充分利用，提升颜料生产工作的环保化水平；通过改性可以弥补氧化铁颜料在性能方面存在的缺陷，在后续的研究中，需要继续突出氧化铁颜料的优势，降低制备成本，改善应用性能。

参考文献

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