分析形形色色的化学颜料(2)
作者:佚名; 更新时间:2013-10-15
  绿矾脱水:
  FeSO4•7H2O→FeSO4•H2O+6H2O
  氧化煅烧:
  2FeSO4•H2O+O2△Fe2O3+2SO3+2H2O
  在工业生产中,第1步反应常常控温在200~300℃之间,第2步反应控温在700~800℃之间。
  (2)酸溶液氧化法-混酸盐湿法制铁红的主要反应原理如下:
  12FeSO4+NH4NO3+O2+13H2O→
  6Fe2O3+(NH4)2 SO4+11H2SO4
  6FeSO4+ 2HNO3+3H2SO4→
  2NO+ 3Fe2(SO4)3+4H2O
  在传统氧化铁颜料的基础上,人们又研制了许多新的种类,例如:把纳米技术引入颜料领域,制成了纳米氧化铁颜料,扩大了铁系颜料的应用范围。
  2.1.2 钛白粉
  钛白粉的主要成分是二氧化钛(TiO2),它在涂料、塑料和造纸这3大行业中有大量的应用。二氧化钛是多晶型化合物,在自然界中以3种结晶型态存在:金红石型、锐钛型和板钛型。其中,金红石型和锐钛型应用较多,锐钛型在高温下(700℃以上),能够转变成金红石型。目前生产二氧化钛主要有硫酸法和氯化法2种。多数情况下采用氯化法,这种方法在工艺流程中产生的污染较少,总反应如下:
  2XO+TiO2+4C+4Cl2
  TiCl4+2XCl2+2CO↑+2CO2↑
  上式中的XO指的是原料矿粉中所含有的可以氯化的杂质。
  近年来,钛系颜料增添了许多新类型,如超耐久性钛白品种、钛系衍生产品、医用钛白、云母钛系珠光颜料等,钛白系列颜料逐步完善。
  2.1.3 其他无机合成颜料
  许多具有特殊功用的颜料在生产和生活中也是必不可少的,如:防锈颜料、金属颜料等。防锈颜料具有保护金属表面不被腐蚀的作用,主要用于配制防锈漆。现在已经开发出磷酸锌等无毒防锈颜料来代替红丹等有毒的防锈颜料;金属颜料是颜料中的一个特殊种类,几乎所有的金属粉颜料均由金属或者合金组成,具有金属的色相和光泽,可用作装饰性颜料,并且具有防腐能力、保温能力等特殊性能,用途较为广泛。金属颜料中经常使用的有铝粉、铜锌粉以及锌粉等。
  2.2 有机合成颜料的发展
  随着有机染料的不断发展,有机颜料也得到了快速的发展。1895年世界上第一个有机颜料——对位红问世,1935年发现了酞菁颜料。从此,有机颜料的发展尤为迅速。人们把酞菁颜料出现以前的传统品种,称为经典颜料,其后称为现代颜料或者高级颜料。我国从20世纪50年代初开始工业化生产有机颜料,经过几十年的发展,目前已经成为世界上重要的有机颜料生产国和出口国。
  根据化学结构的不同有机颜料可以分为偶氮类、酞菁类、多环类、三芳甲烷类颜料和其他颜料等。这里主要介绍偶氮类颜料和酞菁类颜料。
  2.2.1 偶氮类颜料
  偶氮颜料是指化学结构中含有偶氮基(—N=N—)的有机颜料,其色谱分布较广,有红、橙、黄、棕、蓝等颜色。偶氮颜料品种繁多,根据化学结构的不同可以分为单偶氮颜料、双偶氮颜料和缩合型偶氮颜料等。偶氮颜料的基本生产方法是重氮化-偶合反应,以永固橙RN(单偶氮颜料)为例,合成反应式如下:
  重氮化:2NaNO2+3H2SO4→2NO•SO4H+Na2SO4+2H2O
  偶合:
  
  偶氮颜料的产品非常多,应用比较广泛。其中,上文所述的对位红就是偶氮类颜料,又称为对硝苯胺红,即C16H11N3O3,系统命名为1[(对硝基苯基)偶氮]
  图3 对位红
  2萘酚,如图3,它与引发英国有史以来最大一起食品召回行动的“苏丹红”染料结构相似,现在已被禁用作为食品染色剂。
  2.2.2 酞菁类颜料
  酞菁颜料具有优异的耐光、耐热、耐酸碱性,同时不溶于任何溶剂的载体中,并以鲜艳的颜色而著称,是目前重要的高级颜料中成本最低的一种,应用广泛。
  酞菁是含有4个吡咯而具有四氮杂环结构的化合物,如图4。酞菁系颜料分为2类:金属酞菁和无金属酞菁,主要有蓝、绿2个色系。金属酞菁是与铜、铁、钴、镍等金属生成的稳定的络合物。酞菁与铜生成的铜酞菁具有非常鲜艳的蓝色,又称酞菁蓝,如图5。酞菁蓝是由4个酞菁素在催化剂作用下与氯化亚铜络合而成,合成方法如下[9]:
  4C8H7N3+2CuCl(NH4)2MoOC32H16CuN8+4NH3+CuCl2
  若酞菁蓝的4个苯环上引入16个氯原子则生成酞菁蓝的多氯代产物,称为颜料酞菁绿,如图6。
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