[发明专利]氧化铁(III)颜料的制备

说明书

本发明涉及一种用于通过使用硝酸盐的Penniman法(还被称为硝酸盐法或直接红法)生产氧化铁红颜料的改进的方法。

氧化铁用于许多工业领域中。因此，例如，它们被用作陶瓷、建筑材料、塑料、漆料、表面涂料和纸中的颜色颜料，充当各种催化剂或载体材料的基础并且能够吸附或吸收污染物。磁性氧化铁用于磁记录介质、调色剂、铁磁流体或医疗应用中，例如被用作磁共振断层摄影术的造影剂。

氧化铁可以通过铁盐的水性沉淀和水解反应获得(乌尔曼工业化学百科全书(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemical)，VCH魏因海姆(VCH Weinheim)2006，第3.1.1章，氧化铁颜料(Iron Oxide Pigments)，第61-67页)。通过沉淀法获得的氧化铁颜料是从铁盐溶液以及碱性化合物在空气的存在下产生的。该反应的目标控制使以这种方式制备精细分散的针铁矿、磁铁矿以及磁赤铁矿颗粒成为可能。然而，通过这种方法产生的红色颜料具有相对低的颜色饱和度并且因此主要用于建筑材料工业中。

然而，对应于改性α-Fe₂O₃的精细分散的赤铁矿的水性生产是相当更复杂的。使用熟化步骤并且添加精细分散的磁赤铁矿(γ-Fe₂O₃)改性的氧化铁或纤铁矿(γ-FeOOH)改性的氧化铁作为核还使赤铁矿能够通过直接水性沉淀产生[US 5,421,878；EP0645437；WO 2009/100767]。

生产氧化铁红颜料的另一种方法是Penniman法(US 1,327,061；US 1,368,748；US 2,937,927；EP 1106577A；US 6,503,315)。在此，氧化铁颜料是通过在添加铁盐和氧化铁核下将铁金属溶解并且氧化产生的。因此，SHEN,Qing；SUN,Fengzhi；Wujiyan Gongye 1997,(6),5-6(CH),Wujiyan Gongye Bianjib，(CA 128:218378n)已经披露了一种方法，其中稀硝酸在升高的温度下作用于铁。这形成了赤铁矿核悬浮液。这以本身已知的方式建立以给出红色颜料的悬浮液，并且如果希望的话，将该颜料以常规方式从该悬浮液中分离。然而，通过这种方法产生的红色颜料具有相对低的颜色饱和度(其类似于商业130标准的颜色饱和度)并且因此主要用于建筑工业中。130标准对应于通常用于氧化铁颜料颜色测量的参考标准130。

EP 1106577A披露了一种Penniman法的变体，该变体包括稀硝酸在升高的温度下作用于铁以产生核，即，具有小于或等于100nm的粒度的精细分散的氧化铁。铁与硝酸的反应是复杂的反应并且取决于实验条件可导致或者铁的钝化并且因此该反应的停止或者导致铁的溶解以形成溶解的硝酸铁。这两个反应路径都是不希望的，并且精细分散的赤铁矿的生产仅在有限的实验条件下是成功的。EP 1106577A描述了用于生产精细分散的赤铁矿的此类条件。在此，使铁与稀硝酸在从90℃至99℃的范围内的温度下反应。WO 2013/045608描述了一种用于生产氧化铁红颜料的方法，其中已经改进了生产核(即，具有小于或等于100nm的粒度的精细分散的赤铁矿)的反应步骤。

根据现有技术，Penniman法迄今已经在工业规模上使用简单的试剂进行。例如，颜料的积聚，即赤铁矿核悬浮液与铁的反应以及空气的引入在没有机械或水力混合下进行。在此仅空气的引入导致反应混合物的强混合。在工业规模(超过10m³的分批尺寸)上，根据现有技术，使用硝酸的Penniman法典型地在从7至10m³/小时和m³的悬浮液的空气引入体积下进行，导致该反应混合物中的强对流以及强气泡形成，与在反应混合物的表面处产生的液体的剧烈沸腾可比较。通过Penniman法产生的赤铁矿颜料通常在具有触变效应的长油醇酸树脂中在惯常用于氧化铁颜料的表面涂层测试中具有>25CIELAB单位的全色调a*值(使用基于DIN EN ISO 11664-4:2011-07和DIN EN ISO 787-25:2007的方法)。

然而，本身有效的并且允许直接生产具有大的颜色值变化的高品质氧化铁红的这些方法具有以下缺点：