包覆型氧化鐵系顏料微結(jié)構(gòu)與耐熱性能研究.pdf

1、高著色能力、低吸油值、超細(xì)微化、易分散、多功能、耐熱、無(wú)毒等技術(shù)的開(kāi)發(fā)是當(dāng)今無(wú)機(jī)顏料的發(fā)展策略，作為第一大彩色無(wú)機(jī)顏料，氧化鐵系顏料被廣泛應(yīng)用于建材、涂料、橡膠、塑料、油漆等著色。在應(yīng)用實(shí)踐過(guò)程中，開(kāi)發(fā)高質(zhì)量和高性能等特殊要求的精細(xì)氧化鐵顏料產(chǎn)品一直受到廣泛關(guān)注。包覆處理工藝作為氧化鐵系顏料傳統(tǒng)改性方法之一已經(jīng)得到初步的工業(yè)化應(yīng)用：其中，水熱法包覆需在高溫高壓的密閉體系中進(jìn)行，對(duì)設(shè)備要求嚴(yán)格且能耗高，因此限制了其大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用；沉淀法包

2、覆可用鎂鋁的氫氧化物、二氧化硅等，二氧化硅包覆鐵黃能起到一定的抑制脫水作用，但二氧化硅包覆鐵黃的吸油值明顯提升，影響在涂料和塑料中的分散性能。包覆鎂鋁的氫氧化物后能提升氧化鐵黃的耐熱性能，但鎂氫氧化物合成pH條件偏高(達(dá)到9～10)，限制了其使用范圍。由于氫氧化鋁能夠酸堿兩向解離，包覆后產(chǎn)品pH近中性，吸油值保持基本不變，如果能夠優(yōu)化包覆工藝，將能夠更好地應(yīng)用于顏料改性。本研究首先采用氫氧化鈉和硫酸鋁反應(yīng)的沉淀法，對(duì)鐵黃進(jìn)行表面氫氧化鋁

3、致密包覆，提升其耐熱性，首先探討包覆量、包覆溫度、晶化時(shí)間、反應(yīng)pH四種因素對(duì)鐵黃表面包覆氫氧化鋁后的微結(jié)構(gòu)與其耐熱性的影響；其次在包覆過(guò)程中用磷酸作為改性劑，進(jìn)一步提高包覆鐵黃耐熱性并分析了改性劑不同添加量下樣品包覆層的物相；最后利用不同pH條件下合成的氫氧化鋁包覆氧化鐵黃作為前驅(qū)體，煅燒后合成耐燒結(jié)氧化鐵紅。
　　本文的研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下：
　　(1)以氧化鐵黃作為前驅(qū)體，采用沉淀法合成不同晶型氧化鋁包覆氧化鐵黃顏料，采

4、用XRD、FT-IR、TG-DTA、SEM&EDS、TEM等方法表征包覆氧化鐵黃顏料的結(jié)構(gòu)，探討了包覆量、包覆溫度、晶化時(shí)間、反應(yīng)pH等因素對(duì)復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)以及耐熱性能的影響。結(jié)果表明：體系反應(yīng)溫度為80℃，包覆量為15％，晶化時(shí)間大于4h，體系pH為8、10時(shí)，鐵黃顏料240℃下耐熱處理30min后色差值較小。包覆鐵黃耐熱性與表面包覆層形成的物相密切相關(guān)。pH值為4時(shí)，鐵黃表面包覆層為無(wú)定型氫氧化鋁；pH值提高至6、8、10時(shí)，表面包

5、覆層為晶態(tài)薄水鋁石相。鐵黃包覆前后，保持了原先的針狀結(jié)構(gòu)，未出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象；包覆后氧化鐵黃顏料耐熱性有了較大提升。
　　(2)以氧化鐵黃為前驅(qū)體，以磷酸為處理劑，控制反應(yīng)pH為8，采用沉淀法合成包覆氧化鐵黃顏料，采用XRD、FT-IR、TG-DTA、SEM&EDS等方法表征包覆氧化鐵黃顏料的結(jié)構(gòu)，探討改性劑磷酸的用量對(duì)復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)以及耐熱性能的影響。XRD、FT-IR、EDS測(cè)試結(jié)果表明：沒(méi)有磷酸改性時(shí)，通過(guò)硫酸鋁和氫氧化鈉反應(yīng)包

6、覆，樣品的耐熱性明顯提高且包覆層為薄水鋁石型羥基氧化鋁，磷酸改性后，包覆鐵黃的表面物相為無(wú)定形磷酸鋁鹽；通過(guò)TG-DTA及耐熱測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在合成過(guò)程中當(dāng)通過(guò)磷酸改性時(shí)，樣品的耐熱性隨著磷酸用量的增加呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，磷酸用量為5.75g時(shí)，樣品在240℃耐熱前后色差△E為3.21，顯示了良好的耐熱性；SEM表征發(fā)現(xiàn)過(guò)量的磷酸改性會(huì)使反應(yīng)過(guò)程中包覆效果變差，由此得出過(guò)量磷酸改性樣品耐熱性減弱的原因所在。
　　(3)在不同pH條件

7、下采用沉淀法合成氫氧化鋁包覆氧化鐵黃前驅(qū)體，再通過(guò)煅燒的方式合成耐熱型氧化鐵紅顏料，利用XRD、FT-IR、SEM等手段表征了復(fù)合顏料的結(jié)構(gòu)，探討前驅(qū)體反應(yīng)pH值對(duì)材料結(jié)構(gòu)以及耐熱性能的影響。XRD和FT-IR測(cè)試結(jié)果表明：煅燒溫度為400℃、600℃、800℃時(shí)，煅燒后樣品包覆層為γ-Al2O3或無(wú)定型氧化鋁；當(dāng)煅燒溫度提高至1100℃時(shí)，pH4/Al、pH8/Al包覆層分別為α-Al2O3和θ-Al2O3。而pH6/Al、pH10/