Способ получения минеральных пигментов Советский патент 1943 года по МПК C09C1/02 

Настоящее изобретение касается получения минеральных пигментов путем обработки смеси, водных растворов кислого ортофосфата кальция и хлористого железа мелом, окисления полученной суспензии и выделения осадка пигмента с последующим его прокаливанием или без прокаливания.

Предлагаемый способ получения красок заключается в следующем.

К водному раствору Са (Н2РО4)2, извлеченному из суперфосфата, прибавляют раствор хлористого железа и мел, после чего лсидкость нагревается до кипения. При этом выпадает голубовато-серый осадок при незначительном выделении -из раствора СОд. К горячей жидкости прибавляют окислитель (бертолетовую соль) и жидкость кипятят 5- 10 мин. При кипячении выделяется СО2 и- образуется объемистый пущистый белый осадок «раски.. Осадок легко отфильтровывается и отлрессовЫВается. В случае замены бертолетовой соли раствором хлорной извести окисление необходимо производить при температуре 20-30°.

Полученная краска (Ф-1) в сухом порошке имеет белый цвет, в масляной выкраске - серовато-песочный. Краска содержит довольно больщое количество связанной воды, 75% которой уходит при нагревании до температуры 100°; при этом краска утрачивает свою кроющую силу. Прокаленный при 600-700 соверщенно обезвоженный фосфат снова приобретает свойства кроющей краски. Прокаленная фосфатная краска (Ф-2) представляет собой белый порошок в масле светло-кремового цвета или цвета слоновой кости (в зависимости от режима прокаливания).

В воздушно-сухом фосфате на 3 моля FePO4 приходится 8 молей Н20, из них 6 молей отщепляются при температуре 60-100°, а 2 моля связаны с фосфатом очень прочно, вероятно, в виде гидроксила и водородов. Формула фосфата железа до прокаливания (в общем виде): 2Н2О бНгО - -после прокаливания () п .

Краски Ф-1 и Ф-2, помимо фосфата железа, содержат небольшое количество фосфата кальция. В зависимости от рецептуры синтеза можно получать разные комбинация фосфатов железа и кальция.

Увеличение Саз (POi)2 в краске снижает стоимость краски, но вместе с тем несколько уменьшает ее кроющую силу. Обычно комбинируют 10-20 молей фосфата железа с одним молем Саз (РО4)2Следует отметить, что до прибавления окислителя только половина железа переходит в осадок; очевидно при этом образуется промежуточное соединение фосфата железа и кальция, необходимое для получения после окисления полноценной фосфатной краски.

По своим свойствам прокаленная фосфатная краска Ф-2 резко отличается от обычного фосфата железа, полученного реакцией взаимодействия растворимых солей трехвалентного железа и ортофосфорной кислоты. Краска Ф-2 кроет в масле и обладает в сухом порошке белым цветом, а в масле светло-кремовым; обычный фосфат железа после прокаливания представляет собой вешество желто-бурого цвета, совершенно не кроющее в масле.

Как указывалось выше, непрокаленная фосфатная краска Ф-1 помимо кристаллизационной воды содержит еще воду, прочно связанную с фосфатом, вероятно в виде гидроксила и водородов. Поскольку цвет фосфатной краски Ф-1 не соответствует цвету разбеленного желтого марса, а при прокаливании краски не образует красный марс, нельзя представить непрокаленный фосфат железа как смесь.

Fe {HP-Oj и Вероятнее всего

ЗРе и ЗНР, связаны в одно соединение :

(HPOJ,

Ре. - ОН

Анализ показал наличие трех водородов, реагирующих с газообразным МНз. Из трех водородов только один водород титруется щелочью (индикатор-фенолфталеин), что связано, по-видимому, с его более удаленным положением по отношению к основной группе ОН. Особое положениеодного атома водорода можно было бы объяснить следующей структурой:

НО4Р

ОН

Р04Н

Ре-О- Fe

- 3 -№ 62245

Краска Ф-2 имеет разные оттенки в зависимости от температуры и длительности прокаливания: от серовато-песочного до цвета слоновой кости. Прокаливать можно при температурах 600-700-SOO в течение 1-2-3 час. Ни высокая температура (температура выше 850 не изучалась), ни длительность прокаливания не вызывает разложения краски и образования красных окислов железа. Во избежание Опекания краски при высокой температуре прокаливания, достаточно ввести в краску 5-10% талька или другого наполнителя. Кроющая сила краски Ф-2 составляет г/м.

Фосфатные краски можно применять для грунтовок (Ф-1) для окраски в цвет слоновой кости или в кремовый цвет (Ф-2). Кроме того, фосфатные краски могут найти широкое применение в комбинации с разнообразными органическими и неорганическими красителями для получения масляных в эмалевых колерных (цветных) красок: желтых, оранжевых, красных, молочно-кофейных, зеленых и т. д. Краска Ф-2 дает более чистые тона, чем краска Ф-1.

Для получения любого цвета необходимо прибавлять к фосфатной краске сравнительно небольшие количества красителей, так как -фосфатные краски обладают очень малой разбеливающей силой; фосфатные краски чрезвычайно легко закрашиваются небольшими количествами красителя, приобретая при этом интенсивную окраску и вместе с тем сохраняя хорошую укрывистость.

Результаты сравнительных испытаний свойств фосфатных красок и литопона и цинковых белил дают основание утверждать, что фосфатные краски являются не только допустимыми заменителями цинковых пигментов для производства цветных красок, но по своим антикоррозионным свойствам они во много раз превосходят как литопон, так и цинковые белила.

Для получения краски типа Ф-1 или Ф-2 можно подобрать ряд рецептур, в зависимости от количества вводимого Саз (РО4)2. Ниже при:водится примерное уравнение получения фосфатных красок:

бСа (Н2РО4)2+ lOFeCU -f 7СаСОз + IJKClOs + Г4,6Н2О-v{ 3, (3) {ЗРеР04 + SHaO } Саз (Р04)2+7СО2+ ШСаСЬ + IJKCl Синтез Ф-2

{З, (3) 3FePO48H2O } Саз (РО4) 26,6H20- -(10FePO4)Caз(PO4)2

Для проведения этого синтеза необходимо следующее количество сырья на 100 частей Ф-2 (или 127,0 части Ф-1) : 37,0 части PgOs, 24,3 части Ре, 30,0 части СаСОз и 8,9 части KClg.

Кроющие фосфатные краски светлого тона могут давать кроме железа и кальция и другие элементы. Вместо железа можно применять Мп и другие аналоги железа: вместо сородственные ему двухвалентные металлы. Для производственных целей целесообразнее всего применять соединения железа и кальция как наиболее дешевое и доступное сырье.

Предмет изобретения

1 Или другой окислитель, например, СаОСЬ.

№ 62245

тем, что процесс ведут в присутствии такого количества хлористого железа, которое достаточно для получения фосфата железа с примесью небольшого количества фосфата кальция.

4.Видоизменение способа по пп. 1-4, отличающееся, тем, что соль кальция заменяют солью другого щелочно-земельного металла, а соль железа - солью марганца или другими аналогами железа.