氧化鐵顏料

氧化鐵是僅次於鈦白的第二大無機顏料，也是第一大彩色無機顏料。在全部消費的氧化鐵顏料中，70%以上是用化學合成方法製備的，稱之為合成氧化鐵。

合成氧化鐵由於其合成純度高、粒徑均勻整齊，且色譜廣、顏色多、價廉、無毒，有優良的著色和應用性能，具有吸收紫外線等性能，因而廣泛用於建材、塗料、塑料、電子、煙草、醫藥、橡膠、陶瓷、油墨、磁性材料、造紙等領域。

1、耐酸鹼性

對任何濃度的鹼類以及其他種類鹼性物質，尤其是建築上常用的水泥、石灰灰漿等都是非常穩定的，並且對水泥建築構件不發生粉化作用，亦不影響它的強度。對一般弱酸和稀酸類具有一定的抗耐性能，但也能逐漸溶解於強酸中，特別是在加溫和較濃情況下。

2、耐光熱性

在強烈的日光曝晒下色澤不變，外牆塗料中顏色為氧化鐵系列。由於結構限制，在一定的溫度極限內是穩定的，超過它的溫度極限色澤就開始變化，隨著溫度的遞增，變化的程度也就愈益顯著，氧化鐵黃超過130°℃逐漸變色為紅相，氧化鐵紅超過300℃逐漸變色為深紅，氧化鐵紫超過400°℃逐漸變色為深紅，氧化鐵黑超過100°℃逐漸變色為暗紅，氧化鐵棕超過130℃逐漸變色為紅相，氧化鐵綠超過200℃逐漸變色為暗紅。這只是普通氧化鐵顏料的溫度極限，目前很多企業均有性能更優的產品。

3、耐候性

大氣的寒暑、乾濕等氣候條件對顏料的影響非常小，正因為耐候性好，戶外應用也非常多。

4、其他性能

在任何污濁的氣體中都是非常穩定的，如硫化氫、氧化碳、氧化硫、氯化氫、氧化氮等氣體。不溶解於水、各種礦物油、植物油和醚、酯、酮類等以及其他有機溶劑中，並且沒有滲透現象。

氧化鐵顏料主要是鐵紅、鐵黃和鐵黑，這裡只對三種顏料做個簡單介紹。

1、氧化鐵紅的製備工藝

傳統的製備方法有干法，即高溫煅燒法 ；另一類是濕法，即酸溶液氧化法。主要原料局限於鐵皮和鐵屑，生產周期長、能耗大、生產成本高。

近年有一些新方法在嘗試：

（1）將FeSO4 7H2O研磨成粉末后，加入NH4HCO3及表面活性劑PEG(聚乙二醇)-400，室溫下研磨40min，水洗、醇洗、抽濾、烘乾得前驅體粉末，后經熱解得納米級氧化鐵紅產品。這種室溫固相合成方法操作簡單，原料價廉易得，產品粒徑易於控制，是-種較好的製備納米級Fe2O3粉末的新方法。

（2）以鐵泥為原料製備氧化鐵紅顏料:

①以工業廢渣鐵泥為原料，經拌酸氧化製備出了鐵紅顏料，製得的產品符合油漆、塗料等對鐵紅顏料的要求。

②鐵泥干法製備氧化鐵紅顏料:將原料鐵泥加入硫酸作為氧化劑，放入馬弗爐中煅燒得氧化鐵紅顏料。此兩法研究出了利用工業廢渣鐵泥製備氧化鐵紅的工藝路線，從而杜絕了鐵泥對環境的污染，且變廢為寶，有一定的現實可行性。

（3）鈦白副產物硫酸亞鐵製備氧化鐵紅顏料:將一定量的鈦白副產物硫酸亞鐵加熱到500°C，保溫2h，冷卻后取出研磨，使其粒徑達到氧化鐵紅所要求的範圍，再加熱到800*C保溫2h，充分煅燒得到氧化鐵紅。

2、氧化鐵黃的製備工藝

氧化鐵黃顏料是氧化鐵顏料系列中重要的一個品種。於鐵黃顏料純度高，粒徑均勻整齊，粒徑易於控制，所以其色相好，加上它的無毒性，其應用範圍不斷擴大。氧化鐵黃已有的製備方法有酸法(包括鐵皮法和滴加法)、鹼法、氧化法(包括空氣氧化法、氯酸鈉氧化法、羥基鐵氧化法)、膠溶法。近幾年在氧化鐵黃的製備工藝做出了新的成果，研究出了一些新工藝。

以硫酸亞鐵為原料，氧化鈉為沉澱劑，加入分散劑和表面活性劑，先通入氮氣保護，再通入空氣氧化，製得了顆粒組成均一、結晶良好、紡錘狀的透明氧化鐵顏料，避免了絲光效應，其主要性能達到我國化工行業標準。這種改進的空氣氧化法工藝簡單(不需要製備晶種)，生產成本低，有很好的發展前途。

黃堅等以黃鈉鐵礬渣為原料，採用滴加法製備出了透明氧化鐵黃顏料，製備出的鐵黃粒子呈針狀，無團聚現象，單分散性好，缺點是會出現絲光效應，色差大些；孔祥華等使用絡合沉澱法製備氧化鐵黃：取FeCl3溶液和NaF溶液攪拌下逐步滴加NaOH溶液，得到黃色沉澱，后經抽濾、水洗、烘乾製得樣品；此法為全新的絡合沉澱方法，其中FeCI3和NaOH為反應試劑，NaF為絡合劑，最終成功製備了球形的氧化鐵黃顆粒，克服了針形顆粒的絲光效應，色差變小，顏料品質較好。

3、液相氧化法生產鐵紅和鐵黃

用燒鹼(或氨)中和硫酸亞鐵生成氫氧化亞鐵，以空氣氧化氫氧化亞鐵制晶種，在晶種存在下用空氣氧化硫酸亞鐵，反應過程中連續滴加硫酸亞鐵和鹼(或氨)，保持一定的亞鐵濃度和PH值，通過對色光進展的控制可以得到從淺色到深色-系列色相的氧化鐵。該工藝生產鐵紅和鐵黃區別在於晶種製備條件不同，酸性條件下得鐵黃晶種，鹼性條件下得鐵紅晶種。和目前成熟的鐵皮法相比還有較大差距，另外它需要消耗大的鹼或氨，生產成本也沒有優勢。但作為處理鈦白副產硫酸亞鐵的有效途徑之一，這還是一套非常值得研究的生產工藝。

4、氧化鐵黑相關介紹

（1）水性體系用粒狀鐵黑

鐵黑的最主要用途仍然是作為建築材料。在歐洲和美國，，建材用氧化鐵都要求無粉塵，這就必須對氧化鐵進行造粒。如直接把鐵黑製成顆粒狀，會使它難以分散而影響使用性能，必須添加造粒助劑。

造粒助劑必須滿足三個條件:

①不影響鐵黑所應用的體系的性能 ；

②使鐵黑在干顆粒的情況下有一定的硬度 ；

③使鐵黑顆粒在水性體系中能迅速分散。造粒助劑由潤濕分散劑和粘合劑組成。

（2）油性體系用超細鐵黑

用氣流粉碎機把鐵黑進行超微粉碎，打碎其中的聚集體，使細度達5μm以下。在氣流粉碎前也必須添加助劑，否則粒子會重新聚集達不到要求的細度。還可以通過改變助劑的類型得到不同用途的鐵黑。

（3）耐熱鐵黑

由於鐵黑中的二價鐵性質不穩定，在溫度大於140°C時就被氧化成三價鐵而使鐵黑變紅。通過特殊的處理可使鐵黑的耐熱性能提高，從而使鐵黑能應用於一些需在較高溫度下加工和使用的塗料和塑料及其它場合中。生產耐熱鐵 黑必須選用粒徑比較大熱性能相對較穩定的鐵黑品種，先給它包上一層緻密的鋁、硅包膜，再用-種耐熱性能很好的有機物形成第二層包膜，同時改善它的使用性能。

最後補充介紹一下透明氧化鐵顏料，比較常見的是木材塗裝，例如木器漆中使用的多為透明氧化鐵系列。

透明氧化鐵原級粒徑只有幾十納米，當它充分分散在透明介質中形成連續的膜層時，光線會繞過顏料粒子發生衍射現象，從而使膜層具有良好的透明性。

透明氧化鐵的化學結構決定了它有很好的耐光、耐候、耐酸、耐鹼及耐溶劑性，又由於極細的原級粒徑而具有很強的紫外光吸收能力，其耐光性更為優異，可用於高級轎車閃光漆、錘紋漆、木材塗裝著色劑、仿紅木塗料、罐頭瓶內壁塗料以及建築用內、外牆塗料，還用於油墨和塑料著色。

目前生產透明氧化鐵的工藝路線主要有三種，分別是空氣氧化法、羰基鐵燃燒法和氯酸鈉氧化-轉化法。

空氣氧化法生產的產品粒子是針狀，長短軸之比為5~8；羰基鐵燃燒法是巴斯夫公司的獨有技術，產品粒子為無定形狀，粒徑只有幾納米 ；氯酸鈉氧化轉化法主要為我國所採用，產品粒子為紡錘形，長短軸之比為3~5，短軸長度為10~20納米。

隨著氧化鐵顏料的製備技術的改進和發展，將會有更優質的氧化鐵系列顏料產品出現，其應用面將更廣。