一種低溫催化製備α-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>包覆的珠光顏料的方法
2023-10-07 08:30:44 3
專利名稱：一種低溫催化製備α-Fe2O3包覆的珠光顏料的方法
技術領域：
本發明涉及一種低溫催化製備雲母氧化鐵珠光顏料的方法，屬於顏料製備技術領 域。
背景技術：
雲母氧化鐵珠光顏料是一類重要的著色型珠光顏料，它具有光澤柔和、裝飾效果 好、無毒、耐光、耐熱、耐磨、化學穩定性好等優良特性，在高級轎車裝飾塗料、軍事設備偽裝 塗料、塑料、皮革、油墨印刷、陶瓷、橡膠、玩具、化妝品、裝飾品等領域得到廣泛的應用。現 有技術中，製備雲母珠光顏料的方法主要有化學氣相包覆法和化學液相沉積法兩種。氣相 包覆技術是從MOCVD (金屬氣相沉積)發展起來的一門技術，王顯祥等用該方法製備雲母 氧化鐵珠光顏料，以Fe(CO)5為物源，常壓下在噴動流化反應器中對雲母粉進行沉積包覆， 並探討了不同溫度、氧量、反應時間對珠光顏料的表面成分和珠光光澤的影響(精細化工， 2002,19(11) :648-650)。氣相包覆法對設備的要求極高，設備昂貴，生產成本很高，不能滿 足市場所需的大量高質量產品的要求，不易於工業化生產。雲母珠光顏料的工業化生產主 要採用化學液相沉積法。化學液相沉積法主要包括以下幾種方法加鹼中和法、強迫水解法 和緩衝溶劑法。付賢松等人以雲母鈦為基材，採用加鹼中和法用狗203對其表面進行包覆， 從而製得古銅色珠光顏料(矽酸鹽通報，2003，2:81-85)。郝紅等人採用沸騰水解法製備 三氧化二鐵包膜雲母鈦珠光顏料(無機鹽工業，2000, 32 (4) 6-8)。M. R. Tohidifar等採用 緩衝溶劑法製備三氧化二鐵包膜的雲母珠光顏料，並用響應曲面法確定了最優的實驗條件 (MaterialsChemistry and Physics，2008，109 137-142)。化學液相沉積法中加鹼中和法 是目前世界珠光顏料工業化生產應用最普遍的方法，該方法以三價鐵鹽為原料，產品質量 穩定，汙染少，但該方法存在工藝複雜、能耗大等缺點。
發明內容
本發明的目的是提供一種低溫催化製備α -Fe2O3包覆的珠光顏料的方法，其工藝 簡單、成本低，克服了現有技術之不足。本發明採用的技術方案是這樣的一種低溫催化製備α -Fe2O3包覆的珠光顏料的 方法，以顆粒雲母為基材，首先用去離子水配製雲母漿夜，將漿液的溫度升到70 90°C，調 節溶液PH = 3. 5，在不斷攪拌下，緩慢加入!^3+鹽溶液，同時加入NaOH溶液保持溶液pH恆 定，此時溶液中的1 3+則以Fe(OH)3形式緩慢沉積於雲母的表面。當加料完成後，再按!^2+ 與!^3+的摩爾數比為0.04 1直接加入亞鐵鹽溶液，用NaOH溶液將混合液pH值調節至 7 9，並將混合液的溫度升到90-103°C進行轉化1 池，製得α -Fe2O3包覆的珠光顏料。本發明中，反應物!^3+鹽是氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵其中的一種。本發明中，所說的亞鐵鹽溶液是氯化亞鐵、硫酸亞鐵溶液其中的一種。本發明中，反應物!^e3+鹽溶液的濃度為0. 3 1. Omol/L。本發明中，NaOH溶液的濃度為0. 91 3. 04mol/L。
本發明取得的有益效果是利用本發明所製備珠光顏料為α -Fe2O3包覆的雲母珠 光顏料，其包覆的顆粒緻密均勻，色彩純正，穩定性好。本發明在低溫條件下，直接合成出 α -Fe2O3包覆的雲母珠光顏料，避免了傳統方法採用的高溫煅燒步驟，節約了能源，製備工 藝簡單，易於大規模工業化生產。
圖1是本發明所製得的雲母珠光顏料產品的X射線衍射圖。圖2是本發明所製得的雲母珠光顏料產品的掃描電鏡照片。
具體實施例方式以下實施例用於說明本發明。實施例1首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到75°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 5mol/L的FeCl3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至7，並將混合液的溫度升到100°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終制 得雲母珠光顏料。X射線衍射結果表明，雲母上所包覆的氧化物為α-Fe2O3 (如圖1所示)， 且包覆層緻密均勻(如圖2所示)。實施例2首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到75°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 5ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 5mol/L的Fe2 (SO4) 3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆 定，加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入!^SO4溶液，用NaOH溶液將 混合液PH值調節至7，並將混合液的溫度升到100°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最 終製得緻密均勻、穩定性好的α -Fe2O3包覆的珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為9. 09%。實施例3首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到75°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 5ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 5mol/L的Fe (NO3) 3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆 定，加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入!^eCl2溶液，用NaOH溶液將 混合液PH值調節至7，並將混合液的溫度升到100°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最 終製得緻密均勻、穩定性好的α -Fe2O3包覆的珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為9. 09%。實施例4首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到75°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入35ml 0. 5mol/L的FeCl3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至7，並將混合液的溫度升到100°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終製得緻密均勻、穩定性好的α -Fe2O3包覆的珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為12. 2%。實施例5首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到85°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 3mol/L的FeCl3溶液，同時加入0. 91mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至8，並將混合液的溫度升到100°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終制 得雲母珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為5. 66%。實施例6首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到75°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 8mol/L的FeCl3溶液，同時加入2. 42mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至7，並將混合液的溫度升到100°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終制 得緻密均勻、穩定性好的α -Fe2O3包覆的珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為13. 7%。實施例7稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離子 水，將溶液的溫度升到75°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩慢 加入25ml 1. Omol/L的FeCl3溶液，同時加入3. 04mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定，加 料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合液 PH值調節至7，並將混合液的溫度升到100°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終製得 雲母珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為16. 66%。實施例8首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到70°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 5mol/L的FeCl3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至8，並將混合液的溫度升到100°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終制 得雲母珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為9. 09%。實施例9首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到80°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入35ml 0. 5mol/L的FeCl3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至7，並將混合液的溫度升到100°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終制 得雲母珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為12. 2%。實施例10首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到85°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩慢加入25ml 0. 5mol/L的FeCl3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至7，並將混合液的溫度升到100°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終制 得雲母珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為9. 09%。實施例11首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到90°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 5mol/L的FeCl3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至7，並將混合液的溫度升到100°C進行反應lh，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終制 得雲母珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為9. 09%。實施例12首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到85°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 5mol/L的FeCl3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至8，並將混合液的溫度升到90°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終製得 雲母珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為9. 09%。實施例13首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到85°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 5mol/L的FeCl3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至7，並將混合液的溫度升到95°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終製得 雲母珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為9. 09%。實施例14首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到85°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 5mol/L的FeCl3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至9，並將混合液的溫度升到98°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終製得 雲母珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為9. 09%。實施例15首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到75°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 5mol/L的FeCl3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至7，並將混合液的溫度升到103°C進行反應lh，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終制 得雲母珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為9. 09%。
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實施例16首先稱取雲母顆粒10g，放入電子恆溫水浴鍋裡的四口燒瓶中，並加入300ml去離 子水，將溶液的溫度升到75°C，調節溶液pH = 3. 5，在不斷攪拌下，以0. 2ml/min的速度緩 慢加入25ml 0. 5mol/L的FeCl3溶液，同時加入1. 52mol/L的NaOH溶液保持溶液pH恆定， 加料完成後，再按狗2+與!^3+的摩爾數比為0.04 1加入狗(12溶液，用NaOH溶液將混合 液PH值調節至9，並將混合液的溫度升到100°C進行反應池，然後抽濾、洗滌、乾燥，最終制 得雲母珠光顏料，α -Fe2O3的包覆率為9. 09%。
權利要求
1.一種低溫催化製備α-Fe2O3包覆的珠光顏料的方法，其特徵是以顆粒雲母為基材， 首先用去離子水配製雲母漿夜，將溶液的溫度升到70 90°C，調節溶液ρΗ = 3. 5，在不斷 攪拌下，緩慢加入Fe3+鹽溶液，同時加入NaOH溶液保持溶液ρΗ恆定，當加料完成後，再按 Fe2+與Fe3+的摩爾數比為0.04 1直接加入亞鐵鹽溶液，用NaOH溶液將混合液ρΗ值調節 至7 9，並將混合液的溫度升到90_103°C進行轉化1 3h，製得α -Fe2O3包覆的珠光顏 料。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是所說的Fe3+鹽是氯化鐵、硫酸鐵、硝酸 鐵其中的一種。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是反應物Fe3+鹽溶液的濃度為0.3 1.0mol/Lo
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是NaOH溶液的濃度為0.91 3. 04mol/L。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是所說的亞鐵鹽是氯化亞鐵、硫酸亞鐵其 中的一種。
全文摘要
本發明公開了一種低溫催化製備α-Fe2O3包覆的珠光顏料的方法。本發明採用顆粒雲母為基材，以Fe3+鹽為反應物原料，亞鐵鹽為催化劑，首先在雲母上包覆Fe(OH)3，再加入催化劑，在90-103℃下直接轉化製得α-Fe2O3包覆的珠光顏料。本發明在低溫條件下直接合成α-Fe2O3包覆的珠光顏料，避免了傳統方法採用的高溫煅燒步驟，簡化了製備工藝，節約了能源，製備工藝簡單，易於大規模工業化生產。
文檔編號C09C3/06GK102093762SQ20111002120
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月19日 優先權日2011年1月19日
發明者韓麗紅, 魏雨 申請人:河北師範大學