专利名称：一种纳米透明氧化铁红颜料的制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米氧化铁红的制备方法。
背景技术：
氧化铁的基本化学表达式为Fe203，其存在a型氧化铁等多种不同形态，而不同形态的氧化铁呈现不同的颜色。氧化铁无毒、廉价，是广泛用于建材、涂料、橡胶等各种领域中性能优良的重要基材。在氧化铁的颗粒度达到纳米级水平时，由于比表面积、表面能等将随粒径的减小而明显增加，将凸显小尺寸效应，尤其是对可见光波多散射能力及表面遮盖力降低，而呈现“透明”状态，同时有许多潜在的物理和化学性质能得到充分发挥，使透明氧化铁在更多的领域得到更为广泛的应用。中国发明专利申请(申请号02137552. 6申请日2002-10-21)公开了一种纳米氧化铁黄的制备方法。它以精制净化的绿矾(FeSO4)为原料，在一定温度和搅拌速度下，将一定量的混合添加剂六偏磷酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚(0P-10)加入到精制绿矾FeSO4溶液中，滴加10%的Na2CO3溶液至pH值3. 5-6. 5，并保持一定的反应温度20_40°C，然后以
0.12-0. ISm3A的通氧流量下通入氧气进行反应，制备纳米氧化铁黄品种；然后再升温至 50-60°C，再以O. 12-0. 18m3/h的流量通入氧气，向含晶种的溶液中滴加10%的Na2CO3溶液， 维持体系PH值在3. 0-5. 5范围内，反应8小时，使晶种生长；反应结束后，将含纳米氧化铁黄浮液过滤、干燥、粉碎得到纳米氧化铁黄颗粒。中国发明专利申请(申请号201010578527. 4申请日2010-12-08)公开了一种纳米氧化铁黄或纳米氧化铁红的制备方法，包括步骤(a)先向铁离子浓度为O. 05mol/L
1.2mol/L的亚铁盐溶液中加入阻聚剂，再滴加沉淀剂，直至pH值在3. 5 5. 0，形成反应体系；(b)在反应体系中滴加氧化剂后，继续反应90 120分钟，得到产物；(c)将步骤(b)得到的产物抽滤，所得的滤饼经洗涤和干燥，得到纳米氧化铁黄；(d)将步骤(C)得到的纳米氧化铁黄灼烧，冷却后得到纳米氧化铁红。该方法能有效地控制粒度，使其产品粒度控制在 20 100纳米之间，并可经过后续处理而得到纳米氧化铁黄和纳米氧化铁红。中国发明专利申请(申请号200810122304·Χ申请日2008-11-07)公开了一种纳米级氧化铁红的制备方法，包括将碱性物质溶于水制成碱性溶液，与晶型控制剂混合均匀，取一定量上述混合溶液加至30 50°C的硫酸铁溶液中，至PH值8 10，再升温至 65 75°C反应，生成胶体，制备晶种，调节PH值至2 5，加入一定量的硫酸亚铁溶液，升温至85 110°C，老化反应3 9小时，过滤后将滤饼用水漂洗，干燥、粉碎即得透明氧化铁黄粉，经280 400°C煅烧、干燥、粉碎制得纳米级透明氧化铁红。中国发明专利申请(申请号200910156615. 2申请日2009-12-29)公开了一种纳米氧化铁红的制备方法，是在亚铁盐溶液中加入适量的H2C204，煮沸搅拌形成黄色沉淀，静置后弃去上清液，在不断搅拌下加入3%H202溶液并通入02，维持合适温度及pH至反应完全氧化，除去过量H202后趁热过滤。过滤后沉淀物经洗涤、干燥后与适量的碳酸氢铵混合，混合物经灼烧、研磨后得到纳米级粉末状氧化铁红。
发明内容
本发明提供了一种纳米氧化铁红的制备方法，该方法能有效的控制产品的粒度， 使产品的粒度控制在10-50纳米之间。为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案
一种纳米透明氧化铁红颜料的制备方法，该方法包括以下的步骤
1)将硫酸亚铁除杂纯化精制
2)透明氧化铁黄晶种的制备和氧化
①将精制后的硫酸亚铁溶液打入装有搅拌装置的氧化桶内，用稀硫酸调PH为
2.5 3. 5，通入空气；
②加入碳酸钠溶液，控制反应体系PH值4-6；
③关掉搅拌，进行空气氧化使PH值维持3-4左右，反应结束；
④在常温下将晶种加入水、硫酸亚铁溶液和适量的表面活性剂，进行稀释；
⑤通入空气，气流速度为50(Γ600升/小时，开启搅拌，向上述体系中滴加碳酸钠溶液，使体系维持PH值3-4，反应7-8小时，检测合格后；
⑥关掉搅拌，空气，放桶，压滤，漂洗，烘干，打粉，进行包装。3 )制备透明氧化铁红产品。①回转窑以10-20转/分钟的转速升温至300_500°C ；
②将透明氧化铁黄产品以进料10-20公斤/小时的速度进入回转窑内进行煅烧；
③煅烧后的产品进行超细、研磨，分散性控制在IOum以下；
④最后进行拼混，使颜色一致，符合标准。作为进一步改进，上述的步骤I)中硫酸亚铁采用钛白粉副产物硫酸亚铁。作为进一步改进，上述的步骤I)中硫酸亚铁除杂纯化精制的步骤如下
①将硫酸亚铁和水混合溶解；
②升温到70-80°C，加入少量铁皮和1%_5%絮凝剂，保温3-4小时，pH值3_4，硫酸亚铁的浓度30% 50% ；
③将制作好的硫酸亚铁溶液打入澄清桶内，让其澄清，测得PH值3-4。作为进一步改进，上述的步骤I)中絮凝剂采用聚丙烯酰胺或聚乙烯醇。作为进一步改进，上述的步骤2)④中表面活性剂采用酒石酸。作为进一步改进，上述的步骤2)⑤中碳酸钠与硫酸亚铁的单量为I. 2 2: I。作为进一步改进，上述的步骤2)⑤中碳酸钠与硫酸亚铁的单量为1.5:1。本发明以硫酸亚铁为原料，碳酸钠为沉淀剂，先制成碳酸亚铁沉淀，后通空气并加入复合添加剂，将碳酸亚铁氧化成透明铁黄，反应温度为常温；溶液PH值为4-6 ;气流速度为560升/小时通气7-8小时。可以通过煅烧温度为300-500°C温度下，经过煅烧铁黄，制得透明铁红；本法制得的透明颜料粒子呈米粒状或近似纺锤形，平均粒径为O. 02微米，具有很强的紫外线吸收能力，漆膜透明性好；由焙烧方法制透明铁红方法优点是原料易得，反应时间短，温度低，而且产量高，能耗低；由于生产成本低，工艺技术较易控制，且市场销售前景较好，该项目成熟可行。
图I为本发明的工艺流程图。
具体实施例下面通过具体的实验对本发明作进一步的说明
实施例I
如图I所示，取FeSO4 · 7H20溶液3个立方，含量为45%，溶液pH3. 8 ;用20%稀硫酸调 PH3. O通入空气，加入聚乙烯醇400# 135公斤搅拌10分钟，加入567公斤98%碳酸钠(将碳酸钠配成10%的溶液)使溶液pH为5. 8，关掉搅拌继续空气氧化，使体系pH为3. 5，反应结束。在常温下将上述溶液加入2立方量的水、14立方硫酸亚铁溶液、630公斤表面活性剂酒石酸，进行稀释。开启搅拌，向上述体系中滴加10%左右的碳酸钠溶液，使体系维持pH值 3-4，反应7-8小时，检测颜色合格后。关掉搅拌，空气，反应结束，放桶，漂洗，烘干，打粉，进行包装。上述制得的氧化铁黄制备透明氧化铁红产品的方法如下
1、回转窑以10-20转/分钟的转速升温至300-500度；
2、将透明氧化铁黄产品以进料10-20公斤/小时的速度进入回转窑内进行煅烧；
3、煅烧后的产品进行超细、研磨。分散性一般控制在IOum以下；
4、最后进行拼混，使颜色一致，符合标准。实施例2
如图I所示，取FeSO4 · 7H20溶液3个立方，含量为38%，溶液PH4. 2用;20%稀硫酸调 PH3. O通入空气，加入聚乙烯醇114公斤搅拌10分钟，加入479公斤98%碳酸钠(将碳酸钠配成10%的溶液)使溶液pH为6. 0，关掉搅拌继续空气氧化，使体系PH为3. 2，反应结束。 在常温下将上述溶液加入2立方量的水、15立方硫酸亚铁溶液、570公斤表面活性剂酒石酸，进行稀释。开启搅拌，向上述体系中滴加10%左右的碳酸钠溶液，使体系维持PH值3-4， 反应7-8小时，检测颜色合格后。关掉搅拌，空气，反应结束，放桶，漂洗，烘干，打粉，进行包装。上述制得的氧化铁黄制备透明氧化铁红产品的方法如下
1、回转窑以10-20转/分钟的转速升温至300-500度；
2、将透明氧化铁黄产品以进料10-20公斤/小时的速度进入回转窑内进行煅烧；
3、煅烧后的产品进行超细、研磨。分散性一般控制在IOum以下；
4、最后进行拼混，使颜色一致，符合标准。对上述的实施例I或2所述的产品进行检测，主要技术指标如下
Fe2O3 含量 ％ 彡 82. 0% ； 105°C挥发物 ％ ·.( 3. 0% ；
水溶物，% O. 5% ；吸油量％ 35 40 ；
320目筛余物％ O. 1% ； 着色强度％ 98 105 ；
水悬浮液pH值3. O 5. O ;颜色(与标样比)近似 微似；
紫外线吸收能力·》95%。
权利要求
1.一种纳米透明氧化铁红颜料的制备方法，其特征在于该方法包括以下的步骤1)将硫酸亚铁除杂纯化精制2)透明氧化铁黄晶种的制备和氧化①将精制后的硫酸亚铁溶液打入装有搅拌装置的氧化桶内，用稀硫酸调PH为 2. 5 3. 5，通入空气；②加入碳酸钠溶液，控制反应体系PH值4-6；③关掉搅拌，进行空气氧化使PH值维持3-4左右，反应结束；④在常温下将晶种加入水、硫酸亚铁溶液和适量的表面活性剂，进行稀释；⑤通入空气，气流速度为50(Γ600升/小时，开启搅拌，向上述体系中滴加碳酸钠溶液，使体系维持PH值3-4，反应7-8小时；⑥关掉搅拌，空气，放桶，压滤，漂洗，烘干；3)制备透明氧化铁红产品①回转窑以10-20转/分钟的转速升温至300-500°C；②将透明氧化铁黄产品以进料10-20公斤/小时的速度进入回转窑内进行煅烧；③煅烧后的产品进行超细、研磨，分散性控制在IOum以下；④最后进行拼混，使颜色一致，符合标准。
2.根据权利要求I所述的一种纳米透明氧化铁红颜料的制备方法，其特征在于步骤I) 中硫酸亚铁采用钛白粉副产物硫酸亚铁。
3.根据权利要求I或2所述的一种纳米透明氧化铁红颜料的制备方法，其特征在于步骤I)中硫酸亚铁除杂纯化精制的步骤如下①将硫酸亚铁和水混合溶解；②升温到70-80°C，加入少量铁皮和1%_5%絮凝剂，保温3-4小时，pH值3_4，硫酸亚铁的浓度30% 50% ；③将制作好的硫酸亚铁溶液打入澄清桶内，让其澄清，测得PH值3-4。
4.根据权利要求3所述的一种纳米透明氧化铁红颜料的制备方法，其特征在于步骤I) 中絮凝剂采用聚丙烯酰胺或聚乙烯醇。
5.根据权利要求I所述的一种纳米透明氧化铁红颜料的制备方法，其特征在于步骤2)④中表面活性剂采用酒石酸。
6.根据权利要求I所述的一种纳米透明氧化铁红颜料的制备方法，其特征在于步骤2)⑤中碳酸钠与硫酸亚铁的单量为I.2 2: I。
7.根据权利要求6所述的一种纳米透明氧化铁红颜料的制备方法，其特征在于步骤2)⑤中碳酸钠与硫酸亚铁的单量为I. 5: I。
全文摘要
本发明涉及纳米氧化铁红的制备方法。一种纳米透明氧化铁红颜料的制备方法，该方法包括以下的步骤1)将硫酸亚铁除杂纯化精制；2)透明氧化铁黄晶种的制备和氧化；3)制备透明氧化铁红产品。本发明以硫酸亚铁为原料，碳酸钠为沉淀剂，先制成碳酸亚铁沉淀，后通空气并加入复合添加剂，将碳酸亚铁氧化成透明铁黄，通过煅烧温度为300-500℃温度下，经过煅烧铁黄，制得透明铁红；本法制得的透明颜料粒子呈米粒状或近似纺锤形，具有很强的紫外线吸收能力，漆膜透明性好；由焙烧方法制透明铁红方法优点是原料易得，反应时间短，温度低，而且产量高，能耗低；由于生产成本低，工艺技术较易控制，且市场销售前景较好，该项目成熟可行。
文档编号C01G49/06GK102603009SQ201210038250
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者倪雅娟, 冯阿荣, 李金花, 王华英, 竺增林 申请人:升华集团德清华源颜料有限公司