Способ получения игольчатой гамма-окиси железа для изготовления магнитных носителей Советский патент 1984 года по МПК C01G49/06 

Изобретение относится к получению железоокисных магнитных порошков, применяет гх изготовления магнитHF)ix носителей, и может }1айти применение, например, в химико-фотографической отрасли промышленности. Известен способ получения игольчатой гамма-окиси железа для изготов ления магнитных носителей, включающий восстаповление моногидрата окиси железа при 550-650°С в присутствии алифатической кислоты с числом углеродных атомов 10-25 и последующее окисление полученного продукта при 250-280°С ГП. Указанный способ позволяет получить порошки игольчатой гамма- окиси железа с улучщенными магнитными свойствами, однако магнитные носители, полученные с использованием указанных порошков, имеют низкие значения одного из основных электроакусти ческих показателей - относительной частотной характеристики. Наиболее близким к предлагаемому по технической сутщости и достигаемо му результату является способ получения игольчатой raNtMa-окиси железа для изготовления магнитных носителей включающий приготовление суспензии моногидрата окиси железа, введение поверхностно-активного вещества при перемешивании и температуре суспензи на 5-15 С Bbmie точки Крафта, фильтро вание и отмывку при температуре на 10-60 С ниясе точки Крафта, сушку, обезвоживание, восстановление и окис ление 2 . Цррошки игольчатой гамма-окиси . железа, полученные по известному спо собу, позволяют несколько повысить показатели относительной частотной характеристики магнитных носителей, которые однако остаются недостаточно высокими. Цель изобретения - увеличение относительной частотной характеристики магнитных Носителей. Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения иголь чатой гамма-окиси железа для изготовления магнитных носителей, включа ющему приготовление суспензии моногидрата окиси железа, введение поверхностно-активного вещества (ПАВ) при перемешивании и температуре суспензии на въте точки Крафта, фильтрование и отмьгоку при температу ре на Ю-бО С ниже точки Крафта, суш ку, обезвоживание, восстановление мо}гогидрата окиси железа и окисление с получением дплевого продукта., поверхностно-активное вещество вводят в суспензию до концентрации, равной 1-4 критическим концентрациям мицелообразования, и процесс на стадии восстановления ведут при расходе восстановителя 1,2-2,5 г-моль/ч, а на стадии окисления - при расходе окислителя 1,2-1,5 г-моль/0„/ч на 1 кг моногидрата окиси железа. Целесообразно использовать суспензию моногидрата окиси железа с соотношением твердой и жидкой фаз в интервале от 1:20 до 1:10, а в качестве поверхностно-активного вещества использовать алкилфосфат триэта ноламина, моногексадецилфосфат i-ши дидодецилфосфат тризтаноламина, стеарат натрия. Получение порошка игольчатой гамма-окиси железа пг предлагаемому способу проводят следующим образом. Приготовленную суспензию моногидрата окиси железа подогревают до температуры на 5-15с выше температуры Крафта используемого ПАВ и к ней приливают концентрированный водный раствор ПАВ, имеющий концентрацию 10 ККМ, в таком количестве, чтобы концентрация ПАВ в дисперсионной среде суспензии составляла J-4 ККМ. Например, при использовании в .качестве ПАВ триэтаноламиновой соли алкилфосфорной кислоты на основе смеси спиртов с числом углеродных атомов в цепи 12-16 ее концентрация в дисперсионной среде, должна быть 0,2-0,8%, для стеарата натрия интервал концентраций соетавляет 0,005-0,02% и т.д. Суспензию перемешивают 1-3 ч, затем, охлаждают до температуры на 10-60 С ниже температуры Крафта., фильтруют, , промывают, сушат и подвергают термопереработке. Причем обезвоживание (прокаливание) и восстановление проводят совместно в атмосфере продуктов разложения ПАВ и подаче водорода извне при 450-620С с расходом восстановителя 1,2-2,5 г-моль/ч.кг, а окисление осуществляют кислородом воздуха при 200-300 0 и скоростью : расхода окислителя 1,2-1,5 г-моль/ /02/ч кгг Способ осуществляют следующим образом. Как известно, относительная частотная характеристика магнитных носителей связана с коэрцитивной силой магнитного порошка. Она тем вьше, чем более однородны частицы магнитного порошка по коэрцитивной силе, что имеет место при получении порошков, имеющих частицы совершенной структуры, однородные по раз меру и форме. Все предлагаемые изменения направлены на увеличение однородности частиц порошка гаммаокиси железа. Так, покрытие частиц моногидрата окиси железа слоем ПАВ предотвращает спекание их при термо переработке , увеличивая тем самым однородность кристаллов по размерам и форме, способствует получению игольчатых кристаллов совершенной структуры, хорошо ориентирующихся в рабочем слое магнитной ленты. Концентрация ПАВ в дисперсионной среде суспензии, равная 1-4 ККМ, . необходима для создания оптимальной (равной 20-65%) степени покрытия по верхности частиц моногидрата окиси железа. При концентрациях ПАВ меньш 1ККМ степень покрытия меньпш 20%, что приводит к спеканию частиц порошка, и, как следствие, к уменьшени однородности частиц и магнитных свойств готового продукта. При концентрациях ПАВ больше 4 ККМ степень покрытия поверхности частиц моногид рата окиси железа больше 65%, при этом также происходит ухудшение магнитных свойств порошка - остаточ ной индукции, индукции насыщения и коэрцитивной силы, что снижает значение относительной частотной харак теристики. Магнитные свойства получаемой гамма-окиси железа зависят также и от скорости восстановления моногидрата окиси железа и скорости окисле ния полученного магнетита до гаммаокиси. Скорость восстановления ниже 0,2 г-ион Fe (Ш)/град.ч и скорость окисления ниже 1,3 г-ион Fe (П)/гра нецелесообразны.

Скорость восстановления выше 1,6 г-ион Fe (Ш)/град,ч приводит к 50 спеканию частиц .порошка и уменьшению их однородности, что снижает значения относительной частотной характеристики. Скорость окисления Bbmie 3,3 г-ион Fe (И)/град.ч может вызвать появле- 55 ние х-фазы и снижение магнитных свойств готового продукта, что повле-г чет за собой снижение значений отремешивании до получения гамма-окиси железа при 250с в течение 1 ч. Расход окислителя на 1 кг пигмента 1 г-моль/02/ч.кг, что соответствует . скорости окисления 0,9 г-ион Fe / град.ч.

Пример 2.В суспензию примера 1 вводят такое количество ТЭА Синтафа 12-16, чтобы его концентрация в водной среде была 0,2% (1ККМ). 524 носительной частотной характеристики магнитных носителей. Наилучшими свойствами обладает гамма-окись железа, полученная при скоростях восстановления 0,2-1,6 г-ион Fe (Ш)/град.ч и окисления 1,3-3,3 гион Fe (П)/град.ч. Указанные скорости восстановления и окисления .обеспечиваются расходом восстановителя 1,52,5 г-моль/ч и окислителя 1,2-1,5 гмоль/С /ч на 1 кг моногидрата окиси железа. Пелесообразно использовать для получения гамма-окиси железа суспенашо моногидрата окиси железа в водной среде при соотношении твердой и жидкой фаз в интервале от 1:10 до 1:20, что соответствует изменению концентрации суспензии в водной среде от 10 до 5% соответственно. Уменьшение концентрации суспензии ниже 5% ведет к нерентабельности использования оборудования, увеличение концентрации Bbmie 10% приводит к значительному увеличению вязкости суспензии, что затрудняет дальнейшую ее обработку - перекачку, фильтрование, промывку, приводит к непроизводительньгм затратам энергии. Пример 1 (прототип). Суспензию моногидрата окиси железа с соотношением твердой и жидкой фаз 1 :20 подогревают до , вводят 2,5% от веса моногидрата окиси железа алкилфосфата C 2--j6 триэтаноламина (ТЭА Синтаф 12-16), что соответствует концентрации ПАВ в растворе 0,125% (0,625 ККМ), перемешивают 1 ч, охлаждают до 20°С, фильтруют, моют, сушат и обезвоживают. Восстановление производят при 500 С в атмосфере продуктов разложения ПАВ в замкнутом объеме в неподвижном слое толщиной 3 см под давлением азота 0,2 атм в течение 1,5 ч. Расход восстановителя на 1 кг пигмента (FeOOH) 1,2 г-моль/ч.кг, что соответствует скорости восстановления 0,173 г-ион Fe /град.ч. Окисляют кислородом воздуха при пе$10Далее процесс ведут аналогично гфимеру I. Восстановление производят при в атмосфере продуктов разложения ПАВ в круглой вращающейся печи в течение 1 ч 50 мин, окисление там же прИ 25(fc в течение 1 ч 20 мин. Расход восстановителя и окислителя равен соответственно 1,5 г-моль/ч.кг и 1,2 г-моль/О /ч.кг, что соответствует скоростям восстановления и окисления соответственно 0,2 г-ион Fe / град.ч и 1,3 г-ион Fe /град.ч. Пример 3. Б суспензию примера 1 вводят такое количество ТЭА Синтафа 12-16, чтобы его концентрация в водной среде была 0,25% (1,25 ККМ), далее процесс ведут аналогично примеру 2. Время восстановления и окислейия 2 и 1,5 ч соответственно, расход восстановителя и окислителя 1,7 г-моль/ч.кг и 1,3 г-моль/02/ч.кг (скорости восстановления и окисления равны соответственно 0,5 г-ион град,ч и 1,5 г-ион Fe /град.ч. Пример А. В суспензию примера 1 вводят такое количество ТЭА Сиитафа 12-16, чтоЬы его концентрация в водной среде была 0,8 (4 ККМ), далее процесс ведут аналогично примеру 2, Время восстановления и окисления 4ч. 20 мин и 2,5 ч соответственно, скорость .расхода восстановителя и окислителя 2,5 г-моль/ч.кг и 1,5 г-моль/О /ч.кг (cKojpocTH восстановления и окисления 1,6 г-ион Ге /град.ч и 3,3 г-ион Fe /град.ч) 2 Пример 5. Суспензию примера 1 подогревают до , вводят такое количество моногексадецилфосфата триэтаноламина (ТЭА), чтобы его концентрация в водной среде была 0,08% (4 ККМ). Далее процесс ведут аналогично примеру 1,. но скорости расхода восстановителя и окислителя 1,5 гмоль/ч.кг и 1,2 г-моль/р /ч.кг соответственно. Пример 6. Аналогичен примеру 1, но в качестве ПАВ используют стеарат Натрия с концентрацией его в водной среде суспензии 0,021% (5 ККМ) Восстановление ведут при 400°С, окисление - при . Расход восстановителя и окислителя соответственно равен 2,5 г-моль/ч.кг и 1,5 г-моль/ .кг. Пример 7. Суспензию моногидрата окиси железа с соотношением твердой и жидкой фаз 1:10 подогревают до 81 С, в качестве ПАВ используют . дидодецилфосфат триэтаноламина (ТЭА) с концентрацией, его в растворе 0,1% (3,3 ККМ), далее процесс ведут аналогично примеру 1. Восстановление ведут при 450°С в атмосфере продуктов разложения ПАВ при подаче водорода. Скорости расхода восстановителя и окислителя 1,7 г-моль/ч.кг и 1,4 гмоль/02/ч.кг. Свойства порошков гамма-окиси железа, полученных по примерам, и изготовленных из них магнитных носипредставлены в таблице.

7I08U0528

Как видно из таблицы, магнитныеносителю, полученному с применением

носители, полученные с применениемигольчатой гайма-окиси железа, изгоигольчатой гамма-окиси железа, изго-товленной по известному способу (протовленной по предлагаемому способу,тотип). Указанные технические преимеют значительно повышенные показа- 5имущества изобретения позволятели относительной частотной характе ют получать магнитные носитеристики, при некотором улучшении; ли с улучшенным качеством

остальных электроакустических харак-магнитной записи и нопроизтеристик по отношению к магнитномуведения.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИГОЛЬ- ЧАТОЙ ГАММА-ОКИСИ ЖЕЛЕЗА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ НОСИТЕЛЕЙ, включающий приготовление суспензии моно гидрата окиси железа, введение поверхностно-активного вещества при перемешивании и температуре суспензии па выше точки Крафта, фильтрование и отмывку при температуре на Ю-бО-С ниже точки Крафта, сушку,, обезвоживание, восстановление моногидрата окиси железа и окисление с получением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью повьшюния относительной частотной характеристики магнитных носителей, поверхностно-активное веществовводят в суспензию до концентрации, равной 1-4 критическим концентрациям мицелообразования, и процесс на стадии восстановления ведут при расходе восстановителя 1,5-2,5 г-моль/ч, а на стадии окисления - при расходе окислителя 1,2-1,5 г-моль на § I кг моногидрата окиси железа. 2. Способ по п. I,отлича(Л ющий с я тем, что используют . суспензию моногидрата окиси железа с соотношением твердой и жидкой фаз от 1:20 до 1:10, а в качестве § поверхностно-активного вещества используют алкилфосфат С .j- it триэтаноламина, моногексадецилфосфат 00 или дидодецилфосфат триэтаноламииа, со о ел ISD стеарат натрия.