![]() |
![]() |
|
Железоокисные пигменты
![]() | ![]() |
Железоокисные пигменты представляют собой оксиды железа, которые встречаются в природе в минералах. Они являются основным компонентом красных глин и обеспечивают красно-коричневую окраску горных пород. Желтые, красные, коричневые и черные оксиды железа с древнейших времен использовались человеком в качестве пигментов:
- красный железо-окисный - гематит
- черный железо-окисный - магнетит
- желтый железо-окисный - гетит
- коричневый железо-окисный - магнетит
- оранжевый железо-окисный - лепидокроцит
![]() | ![]() |
Широкое применение железо-окисные пигменты нашли в производстве цветных строительных материалов и изделий – искусственный камень, тротуарная плитка, черепица и т.д. Они применяются также в производстве оксидных тонеров для принтеров, керамической глазури, катализаторов химических процессов. Кроме того, железоокисные пигменты широко применяются как для непосредственного окрашивания пластмасс в массе, так и для производства суперконцентратов.
Важным преимуществом оксидов железа по сравнению со многими органическими пигментами является их термическая стабильность при температурах переработки большинства полимеров. Однако это не относится к желтым оксидам-гидроксидам железа, которые выделяют воду и превращаются в α-Fe2O3 при температурах около 200 °C.
![]() | Для решения этой проблемы помимо смесевых термостойких пигментов с оксидом цинка или марганца разработаны специальные желтые железоокисные пигменты для применения в пластмассах. За счет химической модификации поверхности частиц пигментов температура их термической деструкции увеличена до 260 0С, что позволяет использовать их для окрашивания полиэтилена низкого давления и полистирола. Разработан желтый пигмент, представляющий собой стабилизированный оксид железа/цинка, который стабилен до 300 0С, и может использоваться для конструкционных пластмасс, включая АБС-пластик и полиамид. |
Современные синтетические железо-окисные пигменты выпускаются с использованием последних научных технологий, что в свою очередь
позволяет не только получать продукцию высокого качества, но и контролировать множество параметров самого синтеза, которые определяют
специальные свойства пигментов и дают возможность создавать продукт с заданными характеристиками. В настоящее время в промышленных
масштабах используются четыре основные технологии получения железоокисных пигментов (см. таблицу № 1).
Таблица № 1
Название метода |
Химические реакции, лежащие в его основе |
|
Процесс осаждения |
2FeSO4 + 4NaOH +
½O2 → образование желтых зародышей → 2FeOOH + 2Na2SO4 + H2O |
|
2FeOOH → Fe2O3 + H2O |
||
Процесс Пеннимана |
2Fe + ½ O2 + 3H2O → образование желтых зародышей → 2FeOOH = 2H2 |
|
Процесс Лаукса |
9Fe + 4C6H5NO2 + 4H2O → 3Fe3O4 + 4C6H5NH2 |
|
2Fe + C6H5NO2 + 2H2O → 2FeOOH +
C6H5NH2 |
||
4Fe3O4 + O2 → 6Fe2O3 |
||
Обжиг |
4FeSO4*7H2O + O2 → 2Fe2O3 + 28H2O
+ 4SO3 |
Для примера приведем результаты исследований составов железоокисных пигментов производства китайской компании HYROX.
Были исследованы составы восьми красителей разных цветов. По результатам рентгенофазового анализа можно судить о структуре пигментов.
В таблице № 2 приведены составы исследованных пигментов. А на диаграмме № 1 представлен рентгеновские спектры исследуемых пигментов.
Таблица № 2
Составы железоокисных пигментов |
||||
|
гетит HFeO2 |
гематит Fe2O3 |
магнетит Fe3O4 |
кальцит CaCO3 |
Красный № 110 |
|
* |
|
|
Красный № 120 |
|
* |
|
|
Красный № 130 |
|
* |
|
|
Желтый № 311 |
* |
|
|
|
Коричневый № 610 |
* |
* |
* |
|
Коричневый № 663 |
|
* |
* |
|
Зеленый № 833 |
* |
|
|
* |
Оранжевый № 960 |
* |
* |
|
|
![]() | Диаграмма № 1 |
Результаты рентгеноспектрального анализа позволили определить, что эти пигменты получены путем синтеза, используя несколько технологических процессов (см. таблицу № 3).
Таблица № 3
Сводная таблица элементов железоокисных пигментов |
||||||||
Элемент |
110 |
120 |
130 |
331 |
610 |
663 |
833 |
960 |
C |
9,95 |
8,32 |
4,18 |
29,57 |
6,22 |
13 |
50,25 |
19,83 |
O |
45,92 |
46,45 |
19,26 |
49,75 |
36,79 |
52,92 |
45,16 |
46,7 |
Na |
|
|
|
|
|
0,96 |
|
|
Mg |
|
|
|
|
0,61 |
0,41 |
0,21 |
0,17 |
Al |
0,06 |
|
0,06 |
0,06 |
0,59 |
0,31 |
0,16 |
0,24 |
Si |
0,06 |
0,13 |
0,08 |
0,05 |
0,71 |
0,29 |
0,04 |
0,12 |
S |
0,22 |
0,28 |
0,2 |
0,19 |
0,23 |
0,17 |
0,04 |
0,16 |
Ca |
|
|
|
0,05 |
0,15 |
0,04 |
1,87 |
0,05 |
Ti |
|
0,12 |
|
0,14 |
0,16 |
0,21 |
0,05 |
0,21 |
Fe |
43,52 |
44,69 |
76,14 |
20,11 |
53,78 |
31,69 |
2,13 |
32,5 |
Cu |
|
|
|
|
|
|
0,04 |
|
Zn |
|
|
|
0,09 |
0,7 |
|
0,04 |
|
K |
|
|
|
|
0,07 |
|
|
|
Качество пигментов характеризуется несколькими важными параметрами. Это красящая способность, насыщенность (интенсивность) цвета, укрывистость, совместимость с окрашиваемым материалом.
Кроме того, пигменты должны обладать высокой светостойкостью, термостойкостью, атмосферостойкостью. Для получения глубины оттенков надо, чтобы пигменты обладали хорошим светопоглощением и светорассеянием.
Как ни странно, но все эти параметры зависят не столько от химического состава материала, сколько от размера, формы и структуры частиц пигментов.
Так, чтобы получить спектр оттенков какого-либо цвета, нужно этот фактор запрограммировать в технологическом процессе синтеза пигмента.
Интенсивность окраски красных железоокисных пигментов максимальна при среднем размере частиц около 0,4 мкм и уменьшается с увеличением или уменьшением размера частиц.
Влияние размера частиц становится еще более очевидным при рассмотрении кроющей способности. Железоокисные пигменты с размером частиц меньше 0,05 мкм являются прозрачными, укрывистость достигает максимума при размере частиц около 0,4 мкм и уменьшается при увеличении размера частиц.
Распределение частиц по размеру имеет решающее значение для чистоты цвета. Пигменты с узким распределением частиц по размеру обладают высокой чистотой цвета, тогда как пигменты с широким распределением дают ненасыщенный цвет.
Ниже приводятся микрофотографии исследуемых пигментов, на которых можно увидеть размеры частиц, их форму.
1 – Красный № 110 - гематит
![]() | ![]() |
2 – Красный № 120 - гематит
![]() | ![]() |
3 – Красный № 130 - гематит
![]() | ![]() |
4 – Желтый № 311 - гетит
![]() | ![]() |
5 – Коричневый № 610 - гетит + гематит + магнетит
![]() | ![]() |
6 – Коричневый № 633 – гематит + магнетит
![]() | ![]() |
7 – Зеленый № 833 - гетит + кальцит
![]() | ![]() |
8 – Оранжевый № 960 - гетит + гематит
![]() | ![]() |
Рекомендуем ознакомится: добавки для полимеров, краситель для тротуарной плитки, меловая добавка, пигменты для бетона купить, пигменты для тротуарной плитки, краситель для бетона, суперконцентраты красителей, красители для полимеров, железоокисные пигменты, диоксид титана Минск.