本文阐述了中铬黄颜料的基本原理和制备方法,列出了最佳的反应条件及颜料性能的检测结果。研制的以致密二氧化硅和氢氧化铝双包膜中铬黄的生产方法,此产品不但性能优良,其技术指标已基本达到了国内外同类产品先进水平。广泛用于城市街道、城市交通和高速公路划线中使用。
1、前言
铅铬黄颜料以色泽鲜艳纯正、高着色力、高遮盖力、价格低廉等优点,广泛应用于油漆、油墨、涂料、橡胶、塑料等行业。其缺点是耐光性和耐候性差,重金属铅含量高,可能对环境和使用者的健康造成危害。随着时代的进步,含重金属铅颜料的使用越来越受到各行各业地关注,由于铅铬黄的独特优势无法取代。因此,此工艺是将中铬黄的外层通过化工技术工艺条件在其表面包裹一层致密的SiO2保护膜和Al(OH)3保护膜,使其含铅化合物的中铬黄与外界隔绝,来提高中铬黄的各项性能和降低其重金属铅含量的新型包覆中铬黄技术。由于中铬黄被硅铝保护膜层层包裹,无法与外界接触。硅铝保护膜的耐酸、碱性能非常优异,因此将其转化为了稳定的环保颜料。
2、基本原理及反应方程式
2.1基本原理
包膜中铬黄是以硝酸铅、红矾钠和片碱等为主要原料,经液相反应,生成铬酸铅和碱式铬酸铅的黄色共晶沉淀,经铝包覆并絮凝后,水洗去除杂质粒子,加热烘干使其分子结构稳定后粉碎成包膜黄基料。包膜黄基料在分散剂的分散作用下经高速分散机分散成稳定的胶体颗粒后,经水合二氧化硅包覆后再经氢氧化铝包覆后水洗烘干即得稳定的包膜中铬黄。
2.2化学反应方程式如下:
Na2Cr2O7+2NaOH = 2Na2CrO4↓+2H2O
Pb(NO3)2+Na2CrO4=PbCrO4↓+2NaNO3
Al2(SO4)3+3Na2CO3+6H2O=2Al(OH)3↓+3Na2SO4+3CO2↑+3H2O
Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+SiO2↓+H2O
Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3↓+3Na2SO4
3、试验部分
3.1主要原材料
3.2主要设备
合成罐、硝酸铅计量罐、红矾混合液配制罐、硫酸铝罐、泡花碱罐、硫酸罐、分散罐、包覆罐等。
3.3工艺流程
包膜中铬黄工艺流程图1如下:
图1包膜中铬黄生产工艺流程图
3.4制备方法
3.4.1包膜中铬黄基础料的制备方法
①、红矾液的配制
将红矾液罐中加入适量水,开动搅拌,依次加入红矾钠、片碱、调PH =11.0后,加入助剂,升温至50℃。搅拌反应30分钟。
②将合成罐中加入称量好的硝酸铅溶液,开动搅拌,调整硝酸铅溶液的PH:4.0-4.5,升温到50℃。将红矾液①于55-65分钟均匀加入,保持PH:7.5-8.0。充分反应20分钟。加入硫酸铝,充分反应10分钟,加入纯碱调PH=7.0,搅拌反应10分钟,静置1小时。过滤得到滤饼,水洗、烘干、粉碎后可得包膜黄基础料。
3.4.2包膜中铬黄的包覆
在研磨罐中开动搅拌,依次加入适量水、助剂和包膜中铬黄基础料,开动研磨机使其充分分散为稳定的中铬黄胶体。用泵打入包覆罐中,以缓慢均匀的速度将泡花碱加入至PH=10.0后,缓慢同速加入硫酸,使其PH始终保持10.0至泡花碱全部加完为止。硫酸流速保持不变,调节PH=7.0后加入硫酸铝溶液,反应5分钟后加入片碱调节PH=7.0,反应15分钟后压滤、水洗、烘干、粉碎后可得包膜中铬黄成品。
4、产品性能检测
4.1颜料性能比较
包膜中铬黄与国内外样品按GBT3184-2008进行检验,对比结果如表1:
4、应用
此包膜中铬黄已远销韩国、印度等多个国家,在国内外各大油漆生产厂家使用多年,产品性能优良、稳定。目前,该包膜中铬黄己取代国外同类产品在国内的销售和使用,取得了很好的社会效益和经济效益。
5、结论
本工艺确定的最佳工艺条件操作方便,生产工艺指标稳定,安全可靠,便于生产。反应平衡,不产生“三废”等问题。