氧化铁红的应用及制备
发布日期:2019/5/21 9:52:20
概述[1]
Fe2O3，常简称氧化铁红。有天然的和人造的两种。天然的称做西红，是基本上纯粹的氧化铁。由于生产方法和操作条件的不同，它们的晶体结构和物理性状都有很大的差别，色泽变动于橙光到蓝光以至紫光之间。遮盖力和着色力都很大。相对密度5～5.25。有优越的耐光、耐高温性能，并耐大气影响，耐污浊气体，耐一切碱类。在浓酸中只有加热情况下才逐渐被溶解。
应用[2-4]
氧化铁红用途很广泛，普遍使用于建筑、橡胶、塑料、油漆等工业，特别是铁红底漆具有防锈性能，可以代替高贵的红丹漆，节约有色金属，又是高级精磨材料，使用于精密的五金仪器、光学玻璃等的抛光。高纯度的是粉末冶金的主要基料，用来冶炼各种磁性合金和其他高级合金钢。
1.带锈防锈涂料
带锈防锈涂料是能将一般的锈蚀转化成稳定的无害锈，并兼有普通防锈功能的一类新型涂料，用于锈蚀的金属表面，可不经严格的除锈和表面处理直接涂装。这不仅可以节约大量成本，降低劳动强度，而且可用于一些难以进行彻底表面处理的大型金属构筑物。带锈涂料可分为溶剂型带锈涂料和水性带锈涂料。随着人们环保意识的日益增强，水性涂料替代溶剂型涂料成为一种趋势。
2.建筑涂料用颜料色浆
建筑涂料用颜料色浆在建筑涂料（内、外墙乳胶漆）中起装饰作用，要求具有优异的分散稳定性、耐迁移性、耐光性、耐化学介质性以及与涂料的配合性，氧化铁颜料的颜色稳定性、分散性能满足内外墙乳胶漆的使用要求。氧化铁颜料由于具有优良的着色和应用性能、价格便宜，又具有吸收紫外线而保护应用体系中的基料不发生降解的优点，因此，在建材中获得了广泛的应用。目前，需要着重开发易分散、造粒、色浆、耐热和各种功能性产品，为满足建材业需要的易分散在混凝土水浆中的氧化铁粉末和浆状产品。在国际市场上流行使用的氧化铁颜料的预分散颜料和水性色浆颜料、造粒颜料是重点开发的目标。
3.氧化铁红底漆
水性环氧铁红底漆各项物理、化学性能优异，漆膜坚韧致密，与底材有良好的附着力，施工有效期长、无环境污染、适用于钢材的防锈底漆及无锌涂层底漆；用于船舶、集装箱、海上平台和码头等海洋设施，石油化工管道及储罐、冶金、电力、食品、纺织等行业中钢铁构件的防锈和防腐。水性环氧铁红底漆防腐性能优异，该涂料在涂料领域中将会有很大的应用前景。通过对水性环氧树脂实用性的选择，结合防锈颜料的作用机理，再配以各种助剂，成功地开发了水性环氧铁红底漆，漆膜具有较好的物理性能、耐水性、耐盐水性，施工适用期长达6h，完全可以满足工业上的应用，漆膜具有优异的耐盐雾性，经1500h的盐雾试验后，漆膜无起泡、锈蚀、脱落现象。
4.有机硅耐高温涂料
耐高温涂料是指漆膜在200℃以上不变色、不脱落、仍能保持适当物理机械性能的涂料，它在现代工业、军事、航天领域有广阔的应用前景]。研究中常用其他有机树脂对有机硅树脂进行改性，弥补机硅树脂的缺点，使之更适合于涂料应用的需要。该涂料广泛应用于高温场所，诸如钢铁烟囱、高温管道、高温炉、石油裂解装置、高温反应设备以及军工设备等的表面装饰，以防止钢铁等金属在高温下的热氧化腐蚀，确保设备的长期使用。以有机硅树脂、丙烯酸树脂和氨基树脂作为成膜物，以H130M氧化铁红、滑石粉作为填料，同时加入各种助剂和溶剂制得低成本有机硅改性耐高温涂料。
5. 强耐酸地坪涂料
地坪涂料要求漆膜具有硬度高、耐沾污性、耐磨性和耐冲击性优良等特点，一般选取反应性的树脂作为成膜物质，如环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸酯和不饱和聚酯树脂等。地坪涂料的最主要品种为环氧地坪涂料。环氧涂料以溶剂型所占的份额。世界各国相继对挥发性有机化合物（VOC）的含量进行了限制，粉末涂料、水性涂料、紫外光（UV）固化涂料、高固体分涂料是环境友好型涂料发展的方向。水性涂料成膜后其防腐蚀性能一般均不理想，也不能用于具有防腐要求的地坪系统。因此，高固体分地坪涂料成为工业地坪涂料领域的研究热点。
以有机硅改性环氧树脂为成膜物质，与活性稀释剂、增塑剂、钛白粉、氧化铁红、炭黑等复配，得到地坪涂料A组分；以脂环胺加成物与聚酰胺复合固化剂为B组分；以Mannich碱DMP-30为C组分；3者质量比为2：1：0.01～0.03，得到常温固化3组分地坪涂料，该地坪涂料具有附着力强、耐酸、耐磨、抗冲刷等优点。
制备[3]
氧化铁红的制备方法很多，按照反应物料状态来分，大致可分为干法和湿法2种：干法主要包括焙烧法、热分解法、鲁式法（Ruthner）等，湿法主要包括溶胶凝胶法（sol-gel）、空气氧化法、水解法、沉淀法等，其中湿法工艺改进方法包括水热法、催化法和包核法，还有超临界流体干燥法和微波辐射法等。
1.焙烧法
传统的焙烧法主要是绿矾焙烧法，将硫酸亚铁经过高温煅烧制得氧化铁红。该生产工艺煅烧产生二氧化硫和三氧化硫，严重污染环境，只适合小规模的生产。除此以外，还有铁黄、铁黑煅烧法，该法工艺流程简单、操作方便，但能耗高，制备的纯度不高，因受高温而容易引起晶体团聚和分散性差。
2.热分解法
热分解法以拔基铁（[Fe(CO)5]）或二茂铁（FeCP2）等为原料，采用气相分解或火焰分解制备。以N2载体，将[Fe(CO)5]从蒸发室导入燃烧室（600℃），并喷入高速流的空气，[Fe(CO)5]与空气迅速湍动混合发生激烈氧化反应，燃烧产物经骤冷、旋风分离得到超细氧化铁。喷雾热分解法是将制成溶液的原料靠喷
嘴喷成雾状物来进行微粒化的一种方法，该法采用液相前躯体的气溶胶过程，兼具传统液相法和气相法等优点，如产物纯度高、粒径小、分布均匀等[5]。
3.鲁式法
鲁式（Ruthner）法又叫喷雾焙烧法（SprayRoasting），是早期中大型钢铁企业为了处理酸洗钢材作业时产生的废液（主要成分二氯化铁），回收盐酸和制备氧化铁的一种主要方式。它是以铁的氯化物为原料加铁屑耗酸，溶液经净化后进行高温喷雾焙烧，氯化亚铁溶液在高温条件下水解、氧化生成氯化氢和氧化铁。
4.溶胶凝胶法
溶胶-凝胶法制备氧化铁粉体的主要工艺是在含有Fe3+的溶液中加入一定的晶体助长剂及OH-，制成Fe(OH)3沉淀悬浮液，升温后过滤并用去离子水洗涤多次，最后干燥制得α-Fe2O3粒子。
主要参考资料
[1] 化学物质辞典
[2] 中国成人教育百科全书·化学·化工
[3] 氧化铁红的制备方法及其在涂料中的应用
[4] 浅谈氧化铁红颜料在陶瓷行业中的应用
