無機顏料
以無機化合物製成的顏料
無機顏料
人類很早就使用無機顏料,史前時代煙黑、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方法。公元前200年左右,中國就用人工煉製銀硃(HgS)作顏料。1704年德國迪斯巴赫發明彩色顏料普魯士藍〔一種深藍色顏料,主要成分Fe4【Fe(CN)6】3·xH2O〕的製造法。1809年法國L.-N.沃克蘭製成鉻黃,1831年法國I.B.吉梅在里昂附近建廠生產群青,1874年英國奧氏鋅白公司所屬的威德尼斯工廠生產了鋅鋇白。1916年鈦複合顏料(含TiO225%)、1923年純二氧化鈦(鈦白)投入生產,使顏料生產水平推進了一大步。目前,無機顏料的色譜,基本上已配套齊全。
無機顏料廣泛用於塗料、塑料、合成纖維、橡膠、建築材料、文教用品、繪畫顏料、油墨、紙張、玻璃、搪瓷、陶瓷等工業生產部門。
無機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,把其餘波長的光反射出來而呈現各種不同的色彩。
80年代初,世界無機顏料的年生產能力為3.6Mt,其中:鈦白佔74%,氧化鐵系顏料佔14.6%,鉻黃佔5.0%,防鏽顏料佔4.6%,氧化鉻綠佔1%,鎘顏料佔0.2%,其他佔0.6%。新穎的複合顏料,年生產能力也已上升至10kt。中國無機顏料的生產企業超過百家,總產量在200kt以上。(見彩圖)白色顏料 主要有鈦白、鋅鋇白、氧化鋅等品種。鈦白是目前應用最廣的白色顏料。其白度、遮蓋力、著色力、耐候性、耐化學品性均優於其他白色顏料。世界年產量約為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,同酸性偏高的塗料,易生成鋅皂,目前除用作防鏽顏料外,已較少使用。
鋅鋇白 又名立德粉。由重晶石化學加工而製成硫化鋇的溶液,與硫酸鋅溶液反應得到硫酸鋇-硫化鋅共沉澱物,後者再經焙燒、水磨、烘乾,即得鋅鋇白。表面處理后的鋅鋇白,有較好的研磨潤濕性能,適於塗料,橡膠和油墨等工業使用。
氧化鋅 有直接法和間接法兩種生產方法。直接法氧化鋅含雜質較多,色澤暗而帶灰,但防鏽能力較強。間接法氧化鋅色澤潔白,但價格較貴。氧化鋅主要用於橡膠製品、塗料、金屬皂、催化劑、潤滑脂、飼料和土壤添加劑的製造。純度較高的氧化鋅用於製造醫用膠布。(見氧化鋅)
紅色顏料 無機顏料中的紅色顏料,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、耐化學性、保色性、分散性,價格較廉。氧化鐵紅用於生產地板漆、船舶漆,由於有顯著的防鏽性能,也是製作防鏽漆和底漆的主要原料。將氧化鐵紅的顆粒磨細到≤0.01μm時,顏料在有機介質中的遮蓋力顯著下降,這種顏料稱為透明氧化鐵,用來製作透明色漆或金屬閃光漆,比使用有機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,產量也最大。世界年產量約180kt,中國年產量約10kt。鉛鉻黃的遮蓋力強,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,在應用上受到限制。鉛鉻黃和鎘黃均含重金屬,不能用於兒童玩具、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、耐化學性、耐鹼性都很好,而且價格低廉,因此廣泛用於建築材料的著色。
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,不同反應條件,可以製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,然後加入重鉻酸鉀和鉻酸,即得鹼式鉻酸鋅鉀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、乾燥前徹底洗去。鹼式鉻酸鋅鉀可作為檸檬黃顏料,也可同氧化鐵紅配合製成底漆。另一種鋅鉻黃是用氧化鋅同鉻酸進行反應而製得的,又稱為四鹽基鉻酸鋅ZnCrO4·4Zn(OH)2,多用於製造磷化底漆。
鎘黃 鎘黃有純鎘黃和用硫酸鋇共沉澱的鎘黃兩種。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,沉澱出硫化鎘黃或硫化鎘紅,經洗滌、過濾,在轉窯(見窯)內經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的水合氧化鐵,所含雜質,主要是硅酸鹽類。過去,製備氧化鐵黃以硝基苯還原生產苯胺時的廢料鐵泥為原料。另一種生產方法是在鐵和氧的存在下,將硫酸亞鐵加熱進行水合,即生成氧化鐵黃。氧化鐵黃的熱穩定性差,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、耐化學藥品性優良,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,易於加工,因含有毒的重金屬,自從酞菁綠等有機顏料問世以後,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)與碳或硫磺經高溫焙燒而成,顏色從亮綠色到深綠色。多用於冶金製品、水泥的著色。它的顆粒硬度較高,可作光學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 是鉻黃和鐵藍的混合物,在鉻黃製造過程中加入鐵藍濕漿而成,調節鐵藍加入量的多少,可獲得從黃光綠(2%~3%鐵藍)到深綠(60%~65%鐵藍)的各種不同色澤的綠色顏料。鉛鉻綠可用於一般性塗料。另有一種鉻黃和酞菁藍(見有機顏料)的混合物也稱鉛鉻綠,這種顏料色澤鮮艷,其他性能也較好。
藍色顏料 主要有鐵藍、鈷藍、群青等品種。其中群青產量較大,群青耐鹼不耐酸,色澤鮮艷明亮,耐高溫。鐵藍耐酸不耐鹼,遮蓋力、著色力高於群青,耐久性比群青差。自從酞菁藍投入市場后,由於它的著色力比鐵藍高兩倍,其他性能又好,因而鐵藍用量逐年下降。鈷藍耐高溫,耐光性優良,但著色力和遮蓋力稍差,價格高,用途受到限制。
鐵藍 由硫酸亞鐵、黃血鹽(亞鐵氰化鉀)、硫酸銨反應生成白漿,再以氯酸鹽氧化而成。青光鐵藍稱為中國藍(China blue),紅光鐵藍稱為米洛麗藍(milori blue)。鐵藍為親水性顏料,與油脂、樹脂等介質的親合力較差,以表面活性劑處理,可改善其親油、易研磨性能,以鐵藍製成的深藍色塗料,經曝晒后表面易產生銅光現象。主要用於製造油墨及文教用品。
群青 由陶土、硫磺、純鹼、芒硝、炭黑和石英粉按照不同配方混勻,裝於陶罐中,在高溫下焙燒,再經水洗等精製工序製成。產品可從淺藍色至深藍色。與氯化銨混合經熱處理后,可製成粉紅色、紫色顏料。用於繪畫顏料、橡膠、塑料、塗料等。群青遇氫氧化鈣變白,因此不能用於水泥著色。
無機顏料耐曬,耐熱,耐候,耐溶劑性好,遮蓋力強,但色譜不十分齊全,著色力低,顏色鮮艷度差,部分金屬鹽和化物毒性大。