什么是無機(jī)顏料
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2020-03-17 11:40
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以天然礦物或無機(jī)化合物制成的顏料。天然礦物顏料一般純度較低,色澤較暗,但價(jià)格低廉。而合成無機(jī)顏料品種色譜齊全,色澤鮮艷、純正,遮蓋力強(qiáng)。
人類很早就使用無機(jī)顏料,史前時(shí)代煙黑、白堊、色土、天然氧化鐵已被作為顏料使用。在公元前3000~前2000年,就已掌握了鉛白的生產(chǎn)方法。公元前200年左右,中國就用人工煉制銀朱(HgS)作顏料。1704年德國迪斯巴赫發(fā)明彩色顏料普魯士藍(lán)〔一種深藍(lán)色顏料,主要成分Fe4【Fe(CN)6】3?xH2O〕的制造法。1809年法國L.-N.沃克蘭制成鉻黃,1831年法國I.B.吉梅在里昂附近建廠生產(chǎn)群青,1874年英國奧氏鋅白公司所屬的威德尼斯工廠生產(chǎn)了鋅鋇白。1916年鈦復(fù)合顏料(含TiO225%)、1923年純二氧化鈦(鈦白)投入生產(chǎn),使顏料生產(chǎn)水平推進(jìn)了一大步。目前,無機(jī)顏料的色譜,基本上已配套齊全。
無機(jī)顏料廣泛用于涂料、塑料、合成纖維、橡膠、建筑材料、文教用品、繪畫顏料、油墨、紙張、玻璃、搪瓷、陶瓷等工業(yè)生產(chǎn)部門。無機(jī)著色顏料可分為消色顏料和彩色顏料兩類。消色顏料包括從白色、灰色到黑色的一系列顏料,它們僅表現(xiàn)出反射光量的不同,即亮度的不同。彩色顏料則能對一定波長的光,有選擇地加以吸收,把其余波長的光反射出來而呈現(xiàn)各種不同的色彩。
80年代初,世界無機(jī)顏料的年生產(chǎn)能力為3.6Mt,其中:鈦白占74%,氧化鐵系顏料占14.6%,鉻黃占5.0%,防銹顏料占4.6%,氧化鉻綠占1%,鎘顏料占0.2%,其他占0.6%。新穎的復(fù)合顏料,年生產(chǎn)能力也已上升至10kt。中國無機(jī)顏料的生產(chǎn)企業(yè)超過百家,總產(chǎn)量在200kt以上。(見彩圖)
白色顏料 主要有鈦白、鋅鋇白、氧化鋅等品種。鈦白是目前應(yīng)用最廣的白色顏料。其白度、遮蓋力、著色力、耐候性、耐化學(xué)品性均優(yōu)于其他白色顏料。世界年產(chǎn)量約為2.7Mt。鋅鋇白的性能稍差,且易粉化。氧化鋅的著色力、遮蓋力都較上兩者為差,同酸性偏高的涂料,易生成鋅皂,目前除用作防銹顏料外,已較少使用。
鈦白 化學(xué)組成為二氧化鈦,有兩個(gè)主要晶型具有實(shí)用意義,即銳鈦型和金紅石型。二氧化鈦的顆粒,經(jīng)用鋁、硅、鈦、鋯的鹽類,進(jìn)行表面處理,即得各種型號的顏料鈦白粉。作為顏料用的鈦白主要用于生產(chǎn)涂料。
鋅鋇白 又名立德粉。由重晶石化學(xué)加工而制成硫化鋇的溶液,與硫酸鋅溶液反應(yīng)得到硫酸鋇-硫化鋅共沉淀物,后者再經(jīng)焙燒、水磨、烘干,即得鋅鋇白。表面處理后的鋅鋇白,有較好的研磨潤濕性能,適于涂料,橡膠和油墨等工業(yè)使用。
氧化鋅 有直接法和間接法兩種生產(chǎn)方法。直接法氧化鋅含雜質(zhì)較多,色澤暗而帶灰,但防銹能力較強(qiáng)。間接法氧化鋅色澤潔白,但價(jià)格較貴。氧化鋅主要用于橡膠制品、涂料、金屬皂、催化劑、潤滑脂、飼料和土壤添加劑的制造。純度較高的氧化鋅用于制造醫(yī)用膠布。(見氧化鋅)
黑色顏料 僅次于白色顏料的重要顏料。主要品種是炭黑。顏料用炭黑的性能與橡膠加工用的不同。顏料炭黑的主要質(zhì)量指標(biāo)是黑度與色相。
紅色顏料 無機(jī)顏料中的紅色顏料,主要是氧化鐵紅。氧化鐵有各種不同的色澤,從黃色到紅色、棕色直至黑色。氧化鐵紅是最常見的氧化鐵系顏料。具有很好的遮蓋力和著色力、耐化學(xué)性、保色性、分散性,價(jià)格較廉。氧化鐵紅用于生產(chǎn)地板漆、船舶漆,由于有顯著的防銹性能,也是制作防銹漆和底漆的主要原料。將氧化鐵紅的顆粒磨細(xì)到≤0.01μm時(shí),顏料在有機(jī)介質(zhì)中的遮蓋力顯著下降,這種顏料稱為透明氧化鐵,用來制作透明色漆或金屬閃光漆,比使用有機(jī)染料有更好的保色性。
黃色顏料 主要有鉛鉻黃(鉻酸鉛)、鋅鉻黃(鉻酸鋅)、鎘黃(硫化鎘)和鐵黃(水合氧化鐵)等品種。其中以鉛鉻黃的用途最廣泛,產(chǎn)量也最大。世界年產(chǎn)量約180kt,中國年產(chǎn)量約10kt。鉛鉻黃的遮蓋力強(qiáng),色澤鮮艷,易分散,但在日光照射下易變暗。鋅鉻黃的遮蓋力和著色力均較鉛鉻黃差,但色淺,耐光性好。鎘黃具有良好的耐熱、耐光性,色澤鮮艷,但著色力和遮蓋力不如鉛鉻黃,成本也較高,在應(yīng)用上受到限制。鉛鉻黃和鎘黃均含重金屬,不能用于兒童玩具、文教用品和食品包裝的著色。鐵黃色澤較暗,但耐久性、分散性、遮蓋力、耐熱性、耐化學(xué)性、耐堿性都很好,而且價(jià)格低廉,因此廣泛用于建筑材料的著色。
鉛鉻黃 將硝酸鉛或醋酸鉛與重鉻酸鈉(或重鉻酸鉀)、氫氧化鈉、硫酸鋁等多種原料,按不同配比,不同反應(yīng)條件,可以制得各種色澤的鉛鉻黃。
鋅鉻黃 又稱鋅黃。將氧化鋅懸浮在水中,然后加入重鉻酸鉀和鉻酸,即得堿式鉻酸鋅鉀K2CrO4?3ZnCrO4?Zn(OH)2就是鋅鉻黃顏料。也有用硫酸或鹽酸代替部分鉻酸的,但生成的硫酸鉀或氯化鉀,必須在過濾、干燥前徹底洗去。堿式鉻酸鋅鉀可作為檸檬黃顏料,也可同氧化鐵紅配合制成底漆。另一種鋅鉻黃是用氧化鋅同鉻酸進(jìn)行反應(yīng)而制得的,又稱為四鹽基鉻酸鋅ZnCrO4?4Zn(OH)2,多用于制造磷化底漆。
鎘黃 鎘黃有純鎘黃和用硫酸鋇共沉淀的鎘黃兩種。向鎘鹽的水溶液中加入硫化鈉或硫化鈉和硒化鈉的混合溶液,沉淀出硫化鎘黃或硫化鎘紅,經(jīng)洗滌、過濾,在轉(zhuǎn)窯(見窯)內(nèi)經(jīng)500~700°C焙燒,即得從檸檬黃至橙紅色的不同色澤的顏料鎘黃或鎘紅。
鐵黃 天然氧化鐵黃是一種含有各種雜質(zhì)的水合氧化鐵,所含雜質(zhì),主要是硅酸鹽類。過去,制備氧化鐵黃以硝基苯還原生產(chǎn)苯胺時(shí)的廢料鐵泥為原料。另一種生產(chǎn)方法是在鐵和氧的存在下,將硫酸亞鐵加熱進(jìn)行水合,即生成氧化鐵黃。氧化鐵黃的熱穩(wěn)定性差,加熱到180°C以上,即脫水而變成氧化鐵紅。
綠色顏料 主要有氧化鉻綠和鉛鉻綠兩種。氧化鉻綠的耐光、耐熱、耐化學(xué)藥品性優(yōu)良,但色澤較暗,著色力、遮蓋力均較差。鉛鉻綠的耐久性、耐熱性均不及氧化鉻綠,但色澤鮮艷,分散性好,易于加工,因含有毒的重金屬,自從酞菁綠等有機(jī)顏料問世以后,用量已漸減少。
氧化鉻綠 也稱三氧化二鉻,以鉻酐、重鉻酸鈉(或鉀、銨鹽)與碳或硫磺經(jīng)高溫焙燒而成,顏色從亮綠色到深綠色。多用于冶金制品、水泥的著色。它的顆粒硬度較高,可作光學(xué)材料和金屬研磨用的拋光劑;其光譜反射特性很接近葉綠素,所以能用于軍事偽裝漆。
鉛鉻綠 是鉻黃和鐵藍(lán)的混合物,在鉻黃制造過程中加入鐵藍(lán)濕漿而成,調(diào)節(jié)鐵藍(lán)加入量的多少,可獲得從黃光綠(2%~3%鐵藍(lán))到深綠(60%~65%鐵藍(lán))的各種不同色澤的綠色顏料。鉛鉻綠可用于一般性涂料。另有一種鉻黃和酞菁藍(lán)(見有機(jī)顏料)的混合物也稱鉛鉻綠,這種顏料色澤鮮艷,其他性能也較好。
藍(lán)色顏料 主要有鐵藍(lán)、鈷藍(lán)、群青等品種。其中群青產(chǎn)量較大,群青耐堿不耐酸,色澤鮮艷明亮,耐高溫。鐵藍(lán)耐酸不耐堿,遮蓋力、著色力高于群青,耐久性比群青差。自從酞菁藍(lán)投入市場后,由于它的著色力比鐵藍(lán)高兩倍,其他性能又好,因而鐵藍(lán)用量逐年下降。鈷藍(lán)耐高溫,耐光性優(yōu)良,但著色力和遮蓋力稍差,價(jià)格高,用途受到限制。
鐵藍(lán) 由硫酸亞鐵、黃血鹽(亞鐵氰化鉀)、硫酸銨反應(yīng)生成白漿,再以氯酸鹽氧化而成。青光鐵藍(lán)稱為中國藍(lán)(China blue),紅光鐵藍(lán)稱為米洛麗藍(lán)(milori blue)。鐵藍(lán)為親水性顏料,與油脂、樹脂等介質(zhì)的親合力較差,以表面活性劑處理,可改善其親油、易研磨性能,以鐵藍(lán)制成的深藍(lán)色涂料,經(jīng)曝曬后表面易產(chǎn)生銅光現(xiàn)象。主要用于制造油墨及文教用品。
群青 由陶土、硫磺、純堿、芒硝、炭黑和石英粉按照不同配方混勻,裝于陶罐中,在高溫下焙燒,再經(jīng)水洗等精制工序制成。產(chǎn)品可從淺藍(lán)色至深藍(lán)色。與氯化銨混合經(jīng)熱處理后,可制成粉紅色、紫色顏料。用于繪畫顏料、橡膠、塑料、涂料等。群青遇氫氧化鈣變白,因此不能用于水泥著色。
發(fā)展趨勢 新型無機(jī)顏料近年來的研究開發(fā)方向主要是:①發(fā)展復(fù)合顏料,例如亮藍(lán)(CoO?Cr2O3?Al2O3)、鈦鎳黃(TiO2?NiO?Sb2O3)等。在鎳、銻的鈦酸鹽中,添加鉻、鈷、鐵、鋅等氧化物,可制成黃、綠、藍(lán)、棕等耐高溫、耐久、耐化學(xué)藥品的低毒至無毒的顏料,色澤鮮亮,性能優(yōu)良,可用于有高耐久性要求的建筑材料、涂料、工程塑料的著色及配制繪畫顏料等。②開發(fā)顏料顆粒表面處理技術(shù),以無機(jī)化合物或有機(jī)化合物在顏料顆粒表面形成一層色膜,可改變顏料顆粒表面性能,提高耐光、耐熱、潤濕等特性,擴(kuò)大應(yīng)用面,提高使用價(jià)值。③制造加工顏料,使用戶可直接應(yīng)用,節(jié)省大量研磨加工的費(fèi)用。
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