專利名稱：熱穩(wěn)定鐵酸鋅顏料及其制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及鐵酸鋅顏料、制備該顏料的方法及其應(yīng)用。本發(fā)明特別涉及具有更好熱穩(wěn)定性的淡色鐵酸鋅顏料。
背景技術(shù)：
根據(jù)其化學(xué)計量組成、添加劑、粒度、晶型以及表面性質(zhì)，以尖晶石晶格結(jié)晶的鐵酸鋅可以用作軟磁體的起始材料、防腐劑或者顏料。
“Tan”顏料這一術(shù)語在英語國家是指為非亞鐵磁性顏料開發(fā)的顏料。
US-A 38 32 455說明了鐵酸鋅顏料的制備。過濾由硫酸鐵(II)溶液與氧化鋅或碳酸鋅在pH值為5至6、溫度在49至52℃下得到的氧化鐵氫氧化物沉淀物，洗滌該固體，干燥并煅燒。
根據(jù)US-A 29 04 395，鐵酸鋅或者由相應(yīng)含鐵及含鋅溶液共沉淀，再過濾、洗滌、干燥及煅燒得到，或者通過煅燒從懸浮液中得到的氧化鐵氫氧化物及氧化鋅混合物得到。煅燒過程溫度達到1000℃，煅燒時例如添加催化劑、氫氯酸或者氯化鋅。
US-A 42 22 790說明了如何通過向混合物中添加堿金屬硅酸鹽來改善制備鐵酸鋅或鐵酸鎂的煅燒過程的方法?？梢蕴砑恿蛩徜X作為過濾的絮凝劑。
DE-A 31 36 279中說明了在具有高色純度的不含氯化物的鐵酸鋅顏料煅燒過程中添加形成Al2O3-和P2O5-的化合物。
根據(jù)EP-B 1 54 919，通過采用具有規(guī)定粒度及表面積的針形α-FeOOH以及具有規(guī)定表面積的氧化鋅可以得到不含添加劑的高純度鐵酸鋅顏料。
硼酸或磷酸硼能改善煅燒后的冷卻性質(zhì)。
最后，在JP-B 5 70 11 829中，添加了氧化鈦來制備耐熱性黃色鐵酸鋅顏料。
T.C.Patton in Pigment Handbook，Vol.1，Properties and Economics，pp.347 and 348，John Wiley & Sons，New York 1973描述了得到的不等軸的鐵酸鋅。
鐵酸鋅由于其出色的光穩(wěn)定性、耐候性以及高熱穩(wěn)定性，還可以用于代替熱不穩(wěn)定的黃色氧化鐵及紅色氧化鐵混合物。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，它們尤其能應(yīng)用于砂粒、石灰石砂巖、釉、陶瓷釉、烘烤搪瓷及塑料的著色中。
盡管鐵酸鋅顏料是在高于700℃的高溫下制備的，在各種系統(tǒng)中，使它們改變顏色變化的程度，尤其是應(yīng)用于有機材料色的場合。因此，在這些系統(tǒng)中，它們通常不再被認為是熱穩(wěn)定的。例如，塑料著色時，發(fā)現(xiàn)，在250℃以上，色調(diào)明顯向更暗、更不清楚的色調(diào)變化，用鐵酸鋅顏料著色就不再合理。要求采用相對較高的加工溫度的塑料如聚酰胺或ABS塑料著色時尤其如此。
DE-A 3 819 626說明了熱穩(wěn)定鐵酸鋅顏料，該顏料的制備方法以及應(yīng)用。通過向氧化鋅及氧化鐵的初始混合物中添加鋰化合物，可以制備含有鋰的鐵酸鋅顏料。根據(jù)DIN 53 772測試PE-HD的耐熱性時，根據(jù)DIN 6174，在盡可能低的測試溫度(＝200℃)，這些鐵酸鋅顏料與在260℃制備的參考樣品的色差ΔE*為2.8單位。在300℃加工溫度時，測試結(jié)果ΔE*為5.0單位。然而，在染色部位，顏料的亮度要比未摻雜的鐵酸鋅暗大于2.5L*單位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于進一步提供具有良好，優(yōu)選比現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的顏料具有更好熱穩(wěn)定性的鐵酸鋅顏料，優(yōu)選顏料為淺色。
鎂含量在0.01-4重量％的鐵酸鋅顏料能實現(xiàn)這個目標。
要在溫度達到或超過300℃時對塑料著色獲得足夠的熱穩(wěn)定性，添加0.05-0.6重量％的很少量鎂就可以。因此，這些顏料還適合摻入聚酰胺或ABS塑料中。鎂在鐵酸鋅中含量超過4重量％時，顏料會向更深的棕色色調(diào)變化。
根據(jù)DIN 53 772，較好的，在260℃鐵酸鋅顏料色差ΔE*＜3，小于2.4則更佳。
根據(jù)DIN 53 772，較好的，在300℃鐵酸鋅顏料色差ΔE*＜5，小于4.0則更佳。
根據(jù)DIN 53 772，PE-HD全陰影測量鐵酸鋅顏料的亮度L*，較好的大于52.2，大于53.5則更好。
鐵酸鋅顏料的粒度優(yōu)選0.15×0.5μm。
本發(fā)明還提供了制備本發(fā)明鐵酸鋅顏料的方法。
這種方法的特點是，將含有相應(yīng)于鐵酸鋅顏料組成的氧化鋅及氧化鐵初始混合物或者給出氧化鋅及氧化鐵初始混合物的溶液或原材料混合物，與一種或多種鎂化合物在煅燒之前或煅燒期間以一定含量混合，使得煅燒后的鐵酸鋅顏料中鎂含量在0.1-4重量％之間，優(yōu)選，在0.05-0.4重量％之間。
本發(fā)明的鐵酸鋅顏料制備方法中使用的鎂化合物優(yōu)選碳酸鎂、氟化鎂、氯化鎂、氧化鎂、氫氧化鎂、硫酸鎂、硝酸鎂、磷酸鎂、硅酸鎂、鈦酸鎂、鋯酸鎂、鐵酸鎂、鋅酸鎂、硼酸鎂、鋁酸鎂、錫酸鎂、硅鋁酸鎂以及已知的鎂鹽或含鎂鹽的化合物。
出于實際原因，對于干混合物的情況，優(yōu)選使用碳酸鎂，對于仍需要過濾的懸浮液的情況，優(yōu)選低溶解度的鎂化合物。還有可能使用天然含鎂礦物例如菱鎂礦或白云石。同樣，優(yōu)選添加有機鎂化合物。
根據(jù)1981年9月的DIN 53 772，測試含有1重量％顏料的熱塑性塑料的熱穩(wěn)定性，決定參數(shù)是升高摻雜溫度時樣品的顏色與最低可能測試溫度時樣品顏色的偏差。
根據(jù)1981年9月的DIN 53 772測試PE-HD全陰影亮度L*。
本發(fā)明的方法的優(yōu)點在于，由于添加的鎂化合物量很少，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以降低煅燒溫度。
本發(fā)明還提供了將本發(fā)明的鐵酸鋅顏料用于烘烤搪瓷或線圈涂層材料、塑料、砂粒、石灰砂巖、釉及陶瓷釉的應(yīng)用。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，本發(fā)明的鐵酸鋅顏料的一般應(yīng)用是本領(lǐng)域熟知的技術(shù)，例如，塑料著色時，將本發(fā)明的鐵酸鋅顏料以熔融態(tài)加入，混合并加工。
下面的實施例將說明本發(fā)明，但實施例不限制本發(fā)明。
實施例實施例1過濾含5521kg針鐵礦(相當于4859kg Fe2O3)以及2413kg氧化鋅(ZnO含量為99.6％)的9200升均相含水懸浮液，向濾餅中添加21.8kg的碳酸鎂形式MgO，濾餅的固含量約為32重量％，在合適的混合單元中充分混合組分，混合物在810℃煅燒約30分鐘。冷卻時，研磨鎂含量為0.35重量％的熔塊。這樣可以得到淺色、略黃的棕色顏料。
根據(jù)DIN 53 772，在PE-HD中測定獲得的顏料的耐熱性時，在雙螺桿擠出機以及Arburg注塑機中加工后1重量％著色的結(jié)果是，對260℃所得樣品與作為參考的在最低可能溫度(＝200℃)所得樣品，按照DIN 6174的色差ΔE*為2.0單位。在300℃加工溫度時，色差ΔE*為3.0單位。
實施例1-比較不添加鎂，在260℃時的色差ΔE*為6.8個單位，300℃時時的色差ΔE*為9.4單位。與根據(jù)DE 381 926制備的顏料相比，本發(fā)明得到的顏料根據(jù)DIN 53 772測試，顏色淺一個以上單位。
實施例2將300g針鐵礦懸浮液(Fe2O3形式的Fe含量為5.1％)與0.29g碳酸鎂以及148g ZnO混合，接著在合適的混合單元中混合，并在850℃煅燒約30分鐘。冷卻后，研磨熔塊，得到淺黃棕色顏料。
在260℃時PE-HD色差ΔE*為3.0單位，與在200℃模制的瓷花金屬板相當。與與根據(jù)DE 381 926制備的顏料相比，用這種方法制備的顏料，根據(jù)DIN 53 772測試，顏色淺至少1.5個單位。

權(quán)利要求
1.鐵酸鋅顏料，其鎂含量為0.01-4重量％。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵酸鋅顏料，其特征在于，鎂含量為0.05-0.6重量％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鐵酸鋅顏料，其特征在于，根據(jù)DIN 53 772，在260℃，顏料色差ΔE*小于3.0，優(yōu)選小于2.4。
4.如權(quán)利要求1或2所述的鐵酸鋅顏料，其特征在于，根據(jù)DIN 53 772，在300℃，顏料色差ΔE*小于5.0，優(yōu)選小于4.0。
5.如權(quán)利要求1或2所述的鐵酸鋅顏料，其特征在于，根據(jù)DIN 53 772，PE-HD全陰影測試顏料亮度L*大于52.5，優(yōu)選大于53.5。
6.制備如權(quán)利要求1-5中任一項所述鐵酸鋅顏料的方法，其特征在于，將含有相應(yīng)于鐵酸鋅顏料組成的氧化鋅及氧化鐵初始混合物或者給出氧化鋅及氧化鐵初始混合物的溶液或原材料混合物在煅燒之前或煅燒期間與一種或多種鎂化合物以一定含量混合，使得鐵酸鋅顏料的鎂含量為0.1-4重量％，優(yōu)選0.05-0.6重量％。
7.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的鐵酸鋅顏料在烘烤搪瓷或線圈涂層材料，在塑料、砂粒、石灰砂巖及陶瓷釉中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及鐵酸鋅顏料、制備該顏料的方法及其應(yīng)用。本發(fā)明特別涉及具有較好熱穩(wěn)定性能的淺色鐵酸鋅顏料。
文檔編號C09D17/00GK1624048SQ200410088280
公開日2005年6月8日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日
發(fā)明者C·羅森漢, H·布倫, W·歐勒特 申請人:拜爾化學(xué)公司