納米氧化鐵黃表面改性的研究

張學(xué)政 次樂璞 武龍飛

摘 要：由于我國(guó)納米氧化鐵黃起步較晚，技術(shù)落后發(fā)展相對(duì)緩慢，相比較納米顏料發(fā)展早且發(fā)展良好的國(guó)家還有很大的差距，雖說每年都有很過改進(jìn)工藝的出現(xiàn)但改進(jìn)點(diǎn)仍有局限性。其中限制納米氧化鐵黃質(zhì)量的主要因素就是團(tuán)聚問題。本文主要研究如何對(duì)納米鐵黃進(jìn)行改性，從而改善表面質(zhì)量，解決團(tuán)聚問題。

關(guān)鍵詞：鐵黃;納米;改性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.008

1 引言

納米氧化鐵黃是一種被另稱為羥基鐵的顏料，化學(xué)式是α-FeOOH，納米氧化鐵黃具有特別好的耐堿、耐光、催化、磁性等等特性因此被廣泛用于醫(yī)學(xué)、顏料、氣體傳感器、催化劑、磁性記錄材料等領(lǐng)域中。當(dāng)光照射到納米氧化鐵黃表面時(shí)，呈現(xiàn)為黃色透明，同時(shí)吸收紫外線，可以作為用于車漆、表面漆等[1]。我國(guó)納米氧化鐵黃工廠生產(chǎn)出來的商品競(jìng)爭(zhēng)力不足無法撼動(dòng)歐美等這些發(fā)達(dá)國(guó)家的氧化鐵黃商品市場(chǎng)的地位。所以，本文對(duì)已有工藝進(jìn)行更加深入的研究，以此尋求更好的改性方法[2]。

1.1 納米氧化鐵黃的制備工藝

納米氧化鐵黃的制備總的來說納米氧化鐵黃的制備工藝主要有氯酸鈉氧化法、空氣氧化法、羰基鐵氧化法、膠體化學(xué)法等幾種。本文所用的原料納米氧化鐵黃是以硫酸亞鐵為原料，用氨水調(diào)節(jié)PH值在空氣中氧化制備[3]。

1.2 納米氧化鐵黃的表面改性工藝

納米氧化鐵黃粒子的分散為熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，且比表面很大，所以表面能也很大，增加了生產(chǎn)成本。通過表面改性來增加納米氧化鐵黃顏料的熱穩(wěn)定性、降低粒子的表面能，使粒子分散。

2 實(shí)驗(yàn)及工藝流程

2.1 實(shí)驗(yàn)原料與設(shè)備

實(shí)驗(yàn)原料及試劑主要有硫酸亞鐵、氨水、十二烷基苯磺酸鈉、辛酸鈉。儀器主要有：恒溫水浴鍋、天秤、JJ-1電動(dòng)攪拌器。

2.2 實(shí)驗(yàn)原理

將硫酸亞鐵分析純?nèi)芙庠谒?，制成特定濃度的FeSO4溶液。然后在溶液中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的PH值，通過空氣氧化制備晶體，然后在同一時(shí)間加入FeSO4溶液和氨水，使PH值保持在一定范圍內(nèi)，在空氣中氧化，制得納米氧化鐵黃。

主要反應(yīng)如式（1）和（2）所示：

制成的納米氧化鐵黃加入幾種改性劑進(jìn)行表面改性后，經(jīng)過洗滌然后在空氣中干燥，得到所需的納米氧化鐵黃顏料。

2.3 工藝流程

2.3.1 納米氧化鐵黃的制備工藝流程

將FeSO4分析純用蒸餾水溶解，制得FeSO4溶液，且保證FeSO4濃度約為4%，向溶液中滴入少量的稀硫酸調(diào)節(jié)PH值在3.2左右。再向燒杯中滴加少量的氨水調(diào)節(jié)PH，用電子攪拌器全力攪拌，調(diào)節(jié)PH值到4～6.5，制得晶種。往溶液中加入氨水維持溶液的PH值在4～6.5，反應(yīng)3～4小時(shí)。隨后，過濾、干燥。

2.3.2 納米氧化鐵黃的改性工藝流程

將20.0～50.0g的納米氧化鐵黃加入150ml的水中，攪拌分散后分的納米氧化鐵黃溶液，再向納米氧化鐵黃溶液中分別添加20～50mg的改性劑，在40～70℃恒溫水浴中用電動(dòng)攪拌器以250-400r/min的轉(zhuǎn)速攪拌一定時(shí)間后過濾，將過濾所得的粉體用蒸餾水洗滌3次后放在空氣中干燥，得到改性后的納米氧化鐵黃，晾干之后將改性后的納米氧化鐵黃進(jìn)行裝袋備注好改性工藝，然后對(duì)這些納米氧化鐵黃進(jìn)行測(cè)定，得到改性效果最好的納米氧化鐵黃。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）和辛酸鈉作為表面活性劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1～2所示：

4 結(jié)論

通過上述研究，得出納米氧化鐵黃顏料表面改性的關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）納米氧化鐵黃表面改性工藝是用30.0g納米氧化鐵黃配置溶液加入30mg十二烷基苯磺酸鈉，在50℃恒溫水浴鍋中在300r/min轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)。

（2）選用十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑，進(jìn)行表面處理效果最好。

參考文獻(xiàn)：

[1]保積慶，沈筱芳，徐劼，易瑋佩.化學(xué)改性對(duì)納米鐵黃粉體表面及其親油化度的影響研究[J].礦物學(xué)報(bào)，2015，35（03）：293-298.

[2]張聰.從專利角度分析氧化鐵黃顏料的發(fā)展[J].信息記錄材料，2015，16（03）：31-39.

[3]謝曉翠.基于產(chǎn)品工程的鍍鋅鋼鐵酸洗廢液制備Fe_2O_3顏料的工藝研究[D].中國(guó)海洋大學(xué)，2015.