專利名稱：納米級氧化鐵黃顏料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化鐵顏料的制備方法，特別是涉及一種納米級氧化鐵黃顏料的制備方法。
二.
背景技術：
氧化鐵顏料主要是指基本物質為鐵的氧化鐵紅、鐵黃、鐵黑、鐵橙、鐵棕等著色顏料，氧化鐵顏料以其顏色多、色譜廣、無毒、耐酸、耐堿、價廉的特點，廣泛應用于涂料、建材、塑料、電子、煙草、磨料、醫藥、寵物飼料添加劑等行業中。在世界范圍內，氧化鐵顏料的產銷量，僅次于鈦白粉，是第二個量大面廣的無機彩色顏料，世界氧化鐵顏料的消費量，每年達100萬噸，氧化鐵顏料以其性能/價格比值高，市場銷路好，需求量大而獲得人們的青睞，氧化鐵紅和氧化鐵黃是氧化鐵顏料中的兩大主力軍，目前制備氧化鐵紅顏料的方法比較多，而制備氧化鐵黃顏料的方法比較少，在已有技術USP4,139,398中就公開了一種無機亞鐵鹽和芳族硝基化合物制備氧化鐵紅顏料的方法，該發明應用硝基化合物參加反應，有機硝基化合物把二價鐵氧化成三價鐵的同時，其本身被還原成胺化合物，如硝基苯變成了苯胺，導致產品分離階段要用蒸汽提取，工藝較為復雜。該發明未涉及產品中微量重金屬的控制問題，也沒有提出降低重金屬含量的辦法。
目前，無機黃色顏料的制備中普遍使用鉛、鎘、鉻等有毒重金屬元素，在2002年7月1日，國家強制執行對顏料中可溶性重金屬有害物質如鉛、鎘、鉻、汞等含量應小于500mg/Kg的標準要求，很顯然含有有毒重金屬元素的顏料生產受到的很大的限制，而氧化鐵黃作為一種無毒、耐酸、耐堿、廉價的顏料越來越受到人們的關注。在現有技術中，制備氧化鐵黃的方法主要有氧氣氧化法、氯酸鈉氧化法、膠體化學法、羥基鐵氧化法等幾種，其中，氧氣氧化法為氣、固、液三相反應，反應機理和工藝條件復雜，顆粒形態難以控制；膠體化學法中使用大量的有機溶劑，分離和純化困難，且成本較高；羥基鐵氧化法中的主要原料羥基鐵的制備比較困難，成本較高，且需經過高溫煅燒才能獲得鐵黃，煅燒過程極易導致顆粒凝并或燒結，或使顆粒晶形發生變化；氯化鈉氧化法中鐵膠向鐵黃的轉化過程對顆粒形態的影響較大。
目前國內外市場上的氧化鐵黃普遍存在粒徑粗、粒度分布寬的情況，在油墨、涂料等制造行業對于產品粒度有較高的要求，還必須經過一道或數道研磨分散工序，能耗高、工藝過程復雜，而在對顏料粒度有更高要求(0.5μm以下)的用途方面，傳統的氧化鐵黃產品將無法使用。中國專利CN1334295A，發明名稱為“均質流體法制備納米氧化鐵紅”中介紹了納米級氧化鐵紅顏料的制備方法，但并沒有涉及到氧化鐵黃顏料的制備方法，同時該發明對制備技術和工藝未作具體描述，其內容簡單卻難以實施。中國專利CN1521219A，發明名稱為“氧化鐵制備納米顏料及納米磁性材料”中介紹了以氧化鐵為主原料加入鹽酸、氫氧化鈉、氧化劑、添加劑進行氧化還原反應制備納米級氧化鐵顏料的工藝方法，該方法所需材料多，需添加分散劑和表面活化劑兩種物質，所運用的反應機理和本發明也不同。
三.
發明內容
本發明的目的是克服現有氧化鐵黃顏料制備方法的缺陷，提供一種工藝簡單、原材料更為常見的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法。
本發明的技術方案是一種納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，它是由三價鐵離子Fe3+和氫氧根離子OH-充分反應，生成穩定的凝膠后，經過干燥而制成，鐵離子Fe3+的濃度為5.7～30.0％，氫氧根離子OH-的濃度為3.8～35.0％，采用反向添加法，將含三價鐵離子Fe3+的溶液加入到含氫氧根離子OH-的溶液中，在加熱同時不斷攪拌的堿性條件下充分反應，當生成穩定凝膠后，過濾、洗滌、抽真空加熱干燥制備成納米級的氧化鐵黃顏料。
所述的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，反應過程中，保持反應溶液呈堿性，即反應在堿性條件下進行。
所述的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，反應過程中，加熱使反應液保持在微沸狀態并且不斷攪拌，攪拌速度為800～10000r/pm。
所述的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，抽真空加熱干燥過程在真空干燥爐中進行，真空度為10-1～10-2帕，加熱溫度為80～120℃，加熱時間為2.5～24小時。
所述的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，含三價鐵離子Fe3+的原材料為FeCl3·6H2O，或為Fe2(SO4)3，或為其它的水溶性鐵鹽。
所述的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，含氫氧根離子OH-的原材料為苛性鈉NaOH，或為KOH，或為Ca(OH)2，或為其它的水溶性堿。
本發明的積極有益效果是1.本發明的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，采用反向添加法，即將含三價鐵離子Fe3+的溶液加入到含氫氧根離子OH-的溶液中，在堿性條件下形成凝膠，這樣可降低顆粒的粒度。
2.本發明反應過程中，加熱至微沸狀態下反應1-2小時，同時需不斷攪拌，攪拌速度為800～10000r/pm，這樣可破壞顆粒的團聚。
3.本發明的反應產物經多次沖洗后，使用了一種抽真空加熱干燥的方法，，真空度為10-1～10-2帕，加熱溫度為80～120℃，加熱時間為2.5～24小時，這樣可減小顆粒的團聚。
4.本發明的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，比原有制備氧化鐵黃的方法有顆粒粒度分布均勻、工藝流程短、操作簡單、原材料常見、產物中無其它雜質等優點，可廣泛應用于醫藥、油墨、涂料等對粒度有較高要求的領域。
四.
圖1為攪拌轉速在10000轉/分的條件下所得到的氧化鐵黃的掃描電鏡(SEM)圖；圖2為攪拌轉速在1000～10000轉/分的條件下所得到的氧化鐵黃的掃描電鏡(SEM)圖；圖3為攪拌轉速在800～1000轉/分的條件下所得到的氧化鐵黃的掃描電鏡(SEM)圖。
五.
具體實施例方式實施例一取FeCl3·6H2O2.7kg加蒸餾水配制成濃度為13.5％的FeCl3溶液，取NaOH顆粒1.8kg加蒸餾水配制成濃度為9.0％的NaOH溶液。
用攪拌器攪拌NaOH溶液，保持轉速在1000轉/分，緩慢向NaOH溶液中加入FeCl3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應2小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為110℃條件下干燥6小時，得到粒度為100nm的氧化鐵黃0.883kg，其轉化率為99.3％。
實施例二取FeCl3·6H2O 2.7kg加蒸餾水配制成濃度為9.0％的FeCl3溶液，取NaOH顆粒2.0kg加蒸餾水配制成濃度為6.7％的NaOH溶液。
用攪拌器攪拌NaOH溶液，保持轉速在1000轉/分，緩慢向NaOH溶液中加入FeCl3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應1.5小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為100℃條件下干燥10小時，得到粒度為210nm的氧化鐵黃0.882kg，其轉化率為99.1％。
實施例三取FeCl3·6H2O 1.8kg加蒸餾水配制成濃度為6.0％的FeCl3溶液，取NaOH顆粒1.2kg加蒸餾水配制成濃度為4.0％的NaOH溶液。
用攪拌器攪拌NaOH溶液，保持轉速在8000轉/分，緩慢向NaOH溶液中加入FeCl3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應2小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為80℃條件下干燥10小時，得到粒度為60nm的氧化鐵黃0.590kg，其轉化率為99.6％。
實施例四取Fe2(SO4)3顆粒2.0kg加蒸餾水配制成濃度為10.0％的Fe2(SO4)3溶液，取NaOH顆粒2.0kg加蒸餾水配制成濃度為10.0％的NaOH溶液。用攪拌器攪拌NaOH溶液，保持轉速在3000轉/分，緩慢向NaOH溶液中加入Fe2(SO4)3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應1.5小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為100℃條件下干燥12小時，得到粒度為80nm的氧化鐵黃0.886kg，其轉化率為99.5％。
實施例五取Fe2(SO4)3顆粒2.7kg加蒸餾水配制成濃度為6.7％的Fe2(SO4)3溶液，取NaOH顆粒2.0kg加蒸餾水配制成濃度為9.0％的NaOH溶液。用攪拌器攪拌NaOH溶液，保持轉速在3000轉/分，緩慢向NaOH溶液中加入Fe2(SO4)3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應1小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為90℃條件下干燥12小時，得到粒度為80nm的氧化鐵黃0.888kg，其轉化率為99.8％。
實施例六取FeCl3·6H2O 2.7kg加蒸餾水配制成濃度為27.0％的FeCl3溶液，取氫氧化鉀KOH顆粒2.0kg加蒸餾水配制成濃度為20.0％的KOH溶液。
用攪拌器攪拌KOH溶液，保持轉速在800轉/分，緩慢向KOH溶液中加入FeCl3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應2小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為100℃條件下干燥10小時，得到粒度為350nm的氧化鐵黃0.889kg，其轉化率為99.7％。
實施例七取FeCl3·6H2O 2.7kg加蒸餾水配制成濃度為18.0％的FeCl3溶液，取氫氧化鉀KOH顆粒1.8kg加蒸餾水配制成濃度為12.0％的KOH溶液。
用攪拌器攪拌KOH溶液，保持轉速在1500轉/分，緩慢向KOH溶液中加入FeCl3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應1.5小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為110℃條件下干燥5小時，得到粒度為100nm的氧化鐵黃0.882kg，其轉化率為99.2％。
實施例八取FeCl3·6H2O 2.7kg加蒸餾水配制成濃度為9.0％的FeCl3溶液，取氫氧化鉀KOH顆粒2.1kg加蒸餾水配制成濃度為7.0％的KOH溶液。
用攪拌器攪拌KOH溶液，保持轉速在1000轉/分，緩慢向KOH溶液中加入FeCl3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應1小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為80℃條件下干燥12小時，得到粒度為100nm的氧化鐵黃0.885kg，其轉化率為99.5％。
實施例九取FeCl3·6H2O 5.4kg加蒸餾水配制成濃度為18.0％的FeCl3溶液，取氫氧化鉀KOH顆粒3.5kg加蒸餾水配制成濃度為11.7％的KOH溶液。
用攪拌器攪拌KOH溶液，保持轉速在8000轉/分，緩慢向KOH溶液中加入FeCl3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應2小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為100℃條件下干燥15小時，得到粒度為30nm的氧化鐵黃1.761kg，其轉化率為99.1％。
實施例十取Fe2(SO4)3顆粒4.0kg加蒸餾水配制成濃度為10.0％的Fe2(SO4)3溶液，取KOH顆粒4.0kg加蒸餾水配制成濃度為10.0％的KOH溶液。用攪拌器攪拌KOH溶液，保持轉速在10000轉/分，緩慢向KOH溶液中加入Fe2(SO4)3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應1小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為80℃條件下干燥20小時，得到粒度為20nm的氧化鐵黃1.771kg，其轉化率為99.5％。
實施例十一取Fe2(SO4)3顆粒2.0kg加蒸餾水配制成濃度為10.0％的Fe2(SO4)3溶液，取KOH顆粒2.5kg加蒸餾水配制成濃度為12.5％的KOH溶液。用攪拌器攪拌KOH溶液，保持轉速在2000轉/分，緩慢向KOH溶液中加入Fe2(SO4)3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應1.5小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為100℃條件下干燥10小時，得到粒度為80nm的氧化鐵黃0.882kg，其轉化率為99.2％。
實施例十二取FeCl3·6H2O 11.0kg加蒸餾水配制成濃度為30.0％的FeCl3溶液，取NaOH顆粒6.7kg加蒸餾水配制成濃度為35.0％的NaOH溶液。
用攪拌器攪拌NaOH溶液，保持轉速在10000轉/分，緩慢向NaOH溶液中加入FeCl3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應2小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為90℃條件下干燥10小時，得到粒度為110nm的氧化鐵黃3.604kg，其轉化率為99.4％。
實施例十三取FeCl3·6H2O 8.0kg加蒸餾水配制成濃度為5.7％的FeCl3溶液，取NaOH顆粒5.0kg加蒸餾水配制成濃度為3.8％的NaOH溶液。
用攪拌器攪拌NaOH溶液，保持轉速在8000轉/分，緩慢向NaOH溶液中加入FeCl3溶液(立即有紅褐色沉淀物產生)，同時加熱溶液至微沸狀態下反應2小時，使絮狀沉淀物顏色由紅褐色變成黃色，并且穩定下來。
把沉淀物過濾，并用蒸餾水多次洗滌，將其放入真空干燥爐中，在真空度為10-1～10-2帕，溫度為100℃條件下干燥8小時，得到粒度為150nm的氧化鐵黃2.602kg，其轉化率為99.8％。
權利要求
1.一種納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，它是由三價鐵離子Fe3+和氫氧根離子OH-充分反應，生成穩定的凝膠后，經過干燥而制成，其特征是鐵離子Fe3+的濃度為5.7～30.0％，氫氧根離子OH-的濃度為3.8～35.0％，采用反向添加法，將含三價鐵離子Fe3+的溶液加入到含氫氧根離子OH-的溶液中，在加熱同時不斷攪拌的堿性條件下充分反應，當生成穩定凝膠后，過濾、洗滌、抽真空加熱干燥制備成納米級的氧化鐵黃顏料。
2.根據權利要求1所述的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，其特征是反應過程中，保持反應溶液呈堿性，即反應在堿性條件下進行。
3.根據權利要求1所述的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，其特征是反應過程中，加熱使反應液保持在微沸狀態并且不斷攪拌，攪拌速度為800～10000r/pm。
4.根據權利要求1所述的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，其特征是抽真空加熱干燥過程在真空干燥爐中進行，真空度為10-1～10-2帕，加熱溫度為80～120℃，加熱時間為2.5～24小時。
5.根據權利要求1所述的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，其特征是含三價鐵離子Fe3+的原材料為FeCl3·6H2O，或為Fe2(SO4)3，或為其它的水溶性鐵鹽。
6.根據權利要求1所述的納米級氧化鐵黃顏料的制備方法，其特征是含氫氧根離子OH-的原材料為苛性鈉NaOH，或為KOH，或為Ca(OH)2，或為其它的水溶性堿。
全文摘要
本發明涉及一種氧化鐵顏料的制備方法，特別是涉及一種納米級氧化鐵黃顏料的制備方法。本發明采用反向添加法，即將含三價鐵離子Fe
文檔編號C09C1/24GK1699476SQ20051001755
公開日2005年11月23日 申請日期2005年4月30日 優先權日2005年4月30日
發明者董書山, 吳雪峰, 高杰 申請人:河南黃河旋風股份有限公司