Получение коричневых железооксидных пигментов и изучение их свойств

Размещено на Allbest.ru

ВВЕДЕНИЕ

Без лакокрасочной продукции не может обойтись ни одна отрасль народного хозяйства, так как лакокрасочные материалы при нанесении на различные подложки выполняют множество функций: защитные, декоративные и другие. Применяемые лакокрасочные материалы могут быть как ненаполненными (лаки), так и наполненными - пигментированными (краски, эмали, грунтовки). Пигментированные лакокрасочные материалы представляют собой дисперсные системы, содержащие в качестве дисперсной фазы пигменты и наполнители, а в качестве дисперсионной среды растворы или полимеры пленкообразователя с различными целевыми добавками.

Пигменты -- это высокодисперсные вещества, нерастворимые (в отличие от красителей) в воде, органических растворителях, пленкообразователях и других дисперсионных средах, обладающие определённым набором оптических, механических, сорбционных свойств.

Пигменты являются твердыми компонентами композиционных лакокрасочных материалов -- красок, эмалей, грунтовок, шпатлевок и порошковых композиций. Взаимодействуя с органическими пленкообразователями, пигменты создают с ними структурные сетки, увеличивая прочность и долговечность покрытий. За счёт полного или частичного рассеивания света пигменты придают пленке цвет. Пигменты игольчатой и чешуйчатой формы армируют пленку, снижают ее газо- и водопроницаемость, повышают механическую прочность и атмосферостойкость лакокрасочных покрытий.

Пигментные частицы в пленке, поглощая, отражая и рассеивая равномерно или избирательно лучи падающего света, придают белую, черную или цветную окраску пленке, полностью укрывая цвет находящейся под пленкой подложки. Одновременно пигменты защищают органическое полимерное вещество от деструкции под воздействием солнечных лучей, задерживая его разрушение.

Выбор пигментов определяется свойствами пигмента и материала, характером их взаимодействия, а также параметрами переработки и условиями эксплуатации изделий. При выборе следует иметь в виду, что технические свойства пигмента (оттенок, укрывистость, светостойкость, интенсивность и др.) зависят не только от химического состава пигментов, но в большей степени от размеров и формы частиц, которые в свою очередь, зависят от условий получения пигмента: концентрации и температуры исходных растворов, интенсивности их перемешивания, температуры и т.д.

Особое место среди многообразия существующих пигментов занимают железооксидные пигменты (ЖОП). Они обладают высокой укрывистостью и интенсивностью, они стойки к действию света, солей, слабых кислот и оснований, непрозрачны для ультрафиолетовых лучей и придают красочной пленке значительную механическую прочность и непроницаемость для влаги; красные железооксидные пигменты также термостойки. Следует заметить, что железооксидные пигменты также относительно доступны и легко синтезируются. В основном применяются пигменты желтого и красного цветов. Ограниченное применение находят черные пигменты, представляющие собой закись-окись железа Fe3O4. Коричневые пигменты представляют собой смесь красной и черной окиси железа. Получают коричневые пигменты осадочным способом, регулируя процесс таким образом, чтобы в результате окисления образовывалась смесь красного и черного пигмента [1]. Коричневые пигменты можно также получать путем механического смешения красных и черных пигментов. В качестве красных пигментов используются красные ЖОП, в качестве черных - технический углерод, черный ЖОП. Но такие пигменты обладают рядом недостатков - они имеют холодные оттенки цвета, их гранулометрический состав может отличаться большой неоднородностью.

В последнее время в лакокрасочной промышленности наметилась тенденция замены в лакокрасочных материалах черных пигментов шунгитом. Обладая дифильностью, шунгит способен совмещаться со многими пленкообразователями, но обладает невысокой укрывистостью. Поэтому зачастую его используют в сочетании с хорошо укрывающими пигментами, например, диоксидом титана, желтым или красным ЖО пигментами. Возможно также использование шунгита и для получения смешанных коричневых пигментов.

Цель работы

В данной работе изучены свойства смесей шунгита с желтым железоксидным пигментом и возможность получения коричневых пигментов на основе таких смесей. Полученные пигменты, возможно, позволят расширить области применения шунгита и гамму цветов коричневых пигментов.

1. Литературный обзор

Применяемые в лакокрасочной промышленности пигменты принято подразделять на органические и неорганические. В качестве неорганических используют нерастворимые в воде, растворителях и пленкообразователях соли, оксиды или гидратированные оксиды металлов (цинка, титана, железа, свинца). В качестве черного пигмента широко применяется углерод. И если в последнее время пигменты на основе соединений свинца практически вытеснены органическими пигментами, то желозосодержащие, наоборот, продолжают широко применятся. Они обладают рядом преимуществ перед органическими соединениями, например, большей светостойкостью и термостойкостью, укрывистостью, флотационной устойчивостью. На их основе возможно получение черных и коричневых пигментов. Также, в последнее время наметилась тенденция использования в качестве пигмента природного минерала шунгита, как доступного и относительного дешевого сырья. Его возможности как наполнителя пигментированных лакокрасочных материалов в полной мере еще не исследованы.

1.1 Шунгит

Шунгит представляет собой природный композит - это комплексное углеродсодержащее природное сырье, состоящее из особой разновидности аморфного углерода и силикатных минералов, среди которых преобладает кварц. Выпускается шунгит в виде высокодисперсного порошка черного или темно-серого цвета.

Единственные в мире месторождения шунгитовых горных пород находится в Карелии и шунгитовые породы различных месторождений содержат от 2 до 98 % углерода. Основное месторождение, промышленная разработка которого ведется в настоящее время - Зажогинское, представлено шунгитом, содержащим 57-60 % SiO2 и 28-32 % углерода. Средний химический состав шунгитовых пород определенный по 64 пробам из 3-х скважин Зажогинского месторождения, приведен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Химический состав шунгитовой горной породы из 3-х скважин Зажогинского месторождения

Компоненты	SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	CaO	Na2O	K2O	P2O5	S	C	H2Oкр
Содержание, %	57,5	0,21	3,95	2,44	1,11	0,24	0,20	1,50	0,06	1,11	28,6	4,2

Химический состав шунгитовых пород Карелии представлен в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Химический состав шунгитовых пород Карелии.

Содер, %	SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	FeO	MgO	CaO	Na2O	K2O	Cсв	S(общ)
Трещиноватые
Среднее	47,04	0,25	4,16	1,13	0,42	0,57	0,08	0,117	1,225	44,57	0,38
Мин.	38,62	0,19	3,11	0,35	0,27	0,43	0,01	0,03	0,94	31,9	0,13
Макс.	61,02	0,38	5,6	2,06	0,52	0,88	0,14	0,52	1,56	53,32	0,93
Массивные
Среднее	54,42	0,23	3,74	1,49	0,55	0,59	0,17	0,062	1,342	36,57	0,9
Мин.	41,82	0,14	2,1	0,37	0,14	0,21	0,07	0,03	0,58	22,17	0,11
Макс.	71,04	0,3	5,09	2.96	1,72	1,67	0,56	0,12	2,24	50,4	1,9
Кварц-шунгитовые брекчии с миндалинами
Среднее	60,58	0,201	3,16	1,17	1,06	0,54	0,13	0,048	0,964	31,42	0,73
Мин.	44,57	0,14	2,27	0,21	0,45	0,26	0,01	0,02	0,6	22,8	0,2
Макс.	70,07	0,32	4	4,12	4,04	1,65	0,43	0,1	1,74	44,31	2,65
Кварц-шунгитовые брекчии
Среднее	62,44	0,182	2,96	1,07	0,42	0,44	0,09	0,039	0,789	31,04	0,38

В 1992 году в лаборатории Аризонского университета было обнаружено наличие в образцах шунгита небольшого количества (0,1 %) фуллеренов - особой разновидности полимерного углерода, который впервые был получен искусственным путем в 1985 году. Многоатомные полимеры фуллеренового углерода образуют кластеры со сферической структурой, из которых наиболее стабильны молекулы С60, С70 и С84. Первые два вида углеродных молекул могут получаться в количествах достаточных для проведения с ними прикладных и фундаментальных исследований. Эти искусственно полученные молекулы углерода из-за их сферической структуры названы фуллеренами в честь Фуллера Бакминстера - изобретателя "геодезического купола". Как и у покрышки футбольного мяча, структура молекулы С60 состоит из шести и пяти атомных колец, образующих квазисферическую оболочку. У молекулы С60 она состоит из 20 шестиатомных и 12 пятиатомных колец. Фуллерены получают при высоких температурах из парообразного графита путем его испарения лазерным лучом или в электрической дуге и последующей конденсации паров. При этом образуются углеродные кластеры в виде полициклических сетевых структур, по мере роста которых происходит их закрутка и образование совершенных сферических структур - фуллеренов. Фуллерены в бескислородной атмосфере отличаются высокой химической инертностью и стабильностью до температуры 1700 К. Однако в присутствии кислорода окисление этой формы углерода начинается уже при температуре 500 К с образованием СО и СО2. Повышение температуры до 700 К приводит к интенсивному окислению углерода и к разрушению упорядоченной структуры фуллерена и к образованию аморфной структуры [2].

Средний размер силикатных частиц около 1 мкм. Между углеродной и силикатной компонентой существует прочная связь. Тонкодисперсный углерод и силикаты в шунгите равномерно распределены по объему и имеют большую удельную поверхность контактов (до 20 и более м2/г породы). Помимо углерода и кварца в минеральный состав шунгитовых пород входят хлориты (сложные железо-магний-алюмо-гидросиликаты). Углерод в шунгитовых породах присутствует в виде глобул размером 100-200 Ао, пачек, стекловолокна, а также микродисперсного кристаллического графита. Структура шунгита представлена на рисунке 1.1



Рисунок 1.1 - Структура шунгита

Породы в пределах Зажогинского месторождения достаточно стабильны по составу. Содержание углерода и оксида кремния в сумме находится в пределах 83 - 88%. На рисунке 1.2 представлено распределение содержания углерода и оксида кремния в породе.

а) б)

Рисунок 1.2 - Распределение содержания углерода (а) и оксида кремния (б) в шунгитовой породе.

Силикаты распределены в шунгитовой матрице равномерно.



Рисунок 1.3 - Излучение Si - К-альфа

Содержащийся в породах кварц с учетом его дисперсного состояния и равномерного распределения в углеродной матрице является полезным компонентом. Вследствие исключительно развитого контакта между активным углеродом и силикатами при нагреве шунгитовой породы активно протекают реакции восстановления кремнезема до металлического кремния и карбида кремния.

SiО2+2C > Si+2CO

SiО2+3C > SiC+2CO

Эти реакции протекают в шунгите более энергично и с меньшими энер-гозатратами, чем в традиционной шихте на основе кремнезема и кокса.

Поверхность дробленых, молотых и даже тонкомолотых материалов на основе шунгита Зажогинского месторождения обладает биполярными свойствами, поэтому шунгитовые наполнители способны смешиваться без исключения со всеми связующими как органической, так и неорганической природы. Благодаря биполярности, порошки шунгитовых пород смешиваются со всеми известными веществами: водными суспензиями и фторопластами, каучуками, смолами и цементами и прочими пленокобразователями.

Такая структура и состав пород сообщают шунгитовым материалам ряд необычных физических, химических, физико-химических и технологических свойств. Частицы шунгитового порошка даже микронных размеров содержат разные по полярности фазы. Следствием высокой совместимости шунгитов со связующими является способность создавать высоконаполненные композиции, в том числе на основе каучуков. При применении шунгитовых пород неоходимо учитывать их химический и минеральный состав [14].

Шунгитовый углерод (рисунок 1.5) представляет собой необычный по структуре углерод - некристаллический, неграфитирующий, фуллереноподобный. Он обладает высокой активностью в окислительно-восстановительных реакциях, адсорбционными и каталитическими свойствами. По реакционной способности такой углерод аналогичен коксу и способен заменить его в реакциях восстановления в электротермических процессах. По химической стойкости к некоторым средам даже превосходит его.

Рисунок 1.4 - Нанодифракционная картина шунгитового углерода (зонд 0,3 - 0,7 нм.)

Благодаря высокой удельной поверхности шунгитовые породы обладают сорбционными, каталитическими и бактерицидными свойствами. Эти свойства находят применение при использовании шунгитов в фильтрах подготовки питьевой воды и воды в плавательных бассейнах, катализаторах в процессе оргсинтеза. По способности очищать воду от нефтепродуктов шунгитовые породы не уступают активированному углю, но значительно дешевле. Шунгит - универсальный сорбент и средство, выделяющее в соединении с водой различные органические и минеральные вещества.

Настои воды на шунгите и шунгитовые пасты обладают лекарственными свойствами, эффективно лечат многие заболевания - аллергические, респираторные, гинекологические, мышечные и др.

Новый углеродный продукт имеет ряд преимуществ перед традиционными видами углерода (коксом, графитом, сажей):

1) Его получение исключает сложные, энергоемкие, экологически грязные химические и термические технологии, по которым производят кокс, графит, сажу.

2) Простота добычи и подготовка пород к промышленному использованию обуславливает исключительную рентабельность по отношению к другим видам углеродного сырья.

3) Высокая механическая прочность шунгитовых пород - необходимая предпосылка прочности композиционных материалов, а отсутствие пористости в них - условие высокой морозостойкости композитов. Другим условием придания композитам высокой механической прочности является совместимость шунгитового наполнителя со связующим.

4) Благодаря наличию минеральных фаз различной по полярности природы (полярных силикатных и неполярной углеродной фазе) шунгитовая порода хорошо совмещается почти со всеми неорганическими связующими - цементом, известью, жидким стеклом. По механическим и строительным свойствам шунгитовые материалы практически ни в чем не уступают обычным строительным, а по некоторым свойствам, например, по прочности на удар, даже превосходят традиционные.

1.2 Железооксидные пигменты

Пигменты, окраска которых обусловлена присутствием в них одного из оксидов железа, называют железооксидными.

Железо с кислородом образует ряд оксидов: оксид железа (II) (FeO), оксид железа (III) (Fe2О3), оксид железа (II, III) (Fe3О4), гидрат оксида железа (II) FeO·H2O, и гидрат оксида железа (III) Fe2O3·nH2O. Почти все соединения железа окрашены: при наличии в них катиона Fe 2+, являющегося слабым хромофором, -- в светлый зеленовато-желтый цвет, а при наличии катиона Fe3 +, сильного хромофора, -- в буро-красный или желто-бурый цвет. Совместное присутствие ионов Fe2+ и Fe3 + вызывает синее или черно-синее окрашивание.

По химическому составу железооксидные пигменты представляют собой оксид железа (II или III), гидрат оксида железа (II или III) или оксид железа (II, III). Эти соединения в чистом виде, в смеси между собой и в смеси с наполнителями образуют весь комплекс железооксидных пигментов - синтетических и природных.

Синтетические железооксидные пигменты получаются из солей железа путем осаждения и прокаливания, а также из металлического железа путем окисления.

Между химическим составом и цветом железооксидных пигментов существует определенная зависимость, а именно: желтые пигменты являются гидратами оксида железа (III), красные -- оксидом железа (III), черные - оксидом железа (II, III), а коричневые -- гидратированным оксидом железа (II) или смесью желтых и красных пигментов.

Железоксидные пигменты обладают высокой укрывистостью, стойки к действию солей, слабых кислот и щелочей, непрозрачны для ультрафиолетовых лучей и придают пигментированной пленке значительную механическую прочность и непроницаемость для влаги; красные пигменты также термостойки. Окраска смесью железооксидных пигментов с цинковой или свинцовой пылью, оксидом цинка или свинцовым суриком придает металлическим изделиям исключительную коррозионную стойкость.

В связи с этим, а также со сравнительной дешевизной и доступностью железооксидные пигменты широко применяются для грунтовок и наружных покрытий, для изготовления высококачественных красок, эмалей на основе любых пленкообразователей, а также для окрашивания в массе пластмасс, резин, строительных материалов[1].

1.2.1 Желтые железооксидные пигменты

По химической природе являются гидратом оксида железа состава FeO(OH) или Fе2Оз·Н2О. В действительности же существует ряд гидратов железа (II) , различающихся по составу (по содержанию гидратной воды), по кристаллической структуре, а также по физическому состоянию частиц.

При взаимодействии соли оксида железа (II) со щелочами гидрат оксида железа (II) выделяется в виде аморфного осадка буро-желтого цвета, который при высыхании переходит в гель с переменным содержанием воды.[1]

Моногидрат оксида железа (Ш) может кристаллизоваться в трех кристаллических модификациях: б -- FeO(OH) (гетит), метастабильная в - FeO(OH) и г- FeO(OH) (лепидокрокит). В качестве пигмента применяется, главным образом, гетит [2]. Модификации кристаллизуются в ромбической системе, но различаются группировкой атомов.

Константы кристаллической решетки: гетита - а=4,64 А , b=10,00 А , с =3,03 А; лепидокрокита - а = 3,87 А, b = 12,51 А, с = 3,06 А. Обе модификации обладают постоянным химическим составом Fe203-H20 или FeOOH; формулу FeOOH следует признать более правильной, так как в кристаллической решетке этих гидратов отсутствуют группы Н20 и имеются ионы ОН-. Элементарная ячейка гетита содержит две молекулы FeOOH, а лепидокрокита - четыре.

Кристаллические гидраты оксида железа (III) способны прочно адсорбировать определенное число молекул воды, сохраняя при этом без изменения свою кристаллическую решетку [1].

Все гидраты оксида железа (Ш) обладают различным цветом (оттенком) и различными пигментными свойствами, в соответствии, с чем можно, изменяя условия образования гидрата оксида железа (Ш), изменять цвет (оттенок) и пигментные свойства желтых железооксидных пигментов в очень широких пределах. Например, пигмент, получаемый окислением металлического железа, обладает чистым и ярким цветом и пригоден для применения во всех видах окрасочных работ. Он известен под названием желтый железооксидный пигмент, обладает высокими пигментными свойствами (таблица 1.3). Он атмосферостоек и светостоек. А пигмент, полученный от взаимодействия солей оксида железа (III) с содой или мелом с последующим окислением образовавшегося осадка кислородом воздуха или бертолетовой солью, применяют преимущественно для производства художественных красок и для клеевых накрасок. Такие пигменты называются желтые марсы [1].

Таблица 1.3 -- Некоторые свойства желтого железооксидного пигмента

Свойства	Показатели
Укрывистость, г/м2	10-12
Маслоемкость, г/100г	40-60
Удельная поверхность, м2/г	11,2
Насыпной вес, г/л	420-550
Средняя величина частиц, мкм	0,2-0,6

Желтый железооксидный пигмент применяют для производства красок и эмалей всех типов: масляных, нитролаковых, клеевых, фасадных и художественных. Кроме того, пигмент используется в резиновой промышленности, а так же в качестве сырья для синтеза красного железооксидного пигмента [2].

Известно множество методов синтеза железооксидных пигментов, однако все методы сводятся к одной цели - получение оксида железа (II) и оксида железа (Ш). Одним из самых распространенных методов является метод получения пигментов осадочным способом из различных солей железа. Суть его сводится к получению гидроксидов железа (II) или (Ш), с последующим их окислением различными окислителями. Различие наблюдается только в технологии осаждения гидроксидов, в использовании различных солей железа в качестве сырья (или самого металлического железа) и в способе окисления (кислородом воздуха, окислительной смесью или сильными сухими окислителями, например бертолетовой солью (КСlз)). Все эти методы можно объединить в следующие две основные группы:

1) методы, основанные на взаимодействии солей оксида железа (II) с основаниями (получение гидроксидов железа II или III) и последующем окислении.

2) окисление металлического железа различными окислителями в растворе электролита (с использованием зародышей пигмента). Рассмотрим некоторые из этих методов более подробно.

Желтый железооксидный пигмент получают обычно в результате гидролиза ионов Fe в кислой среде, которые образуются в растворе при окислении ионов Fe2+ кислородом воздуха. Ионы Fe 3+ и Fe2 + в водных растворах обычно гидролизованы. Гидролиз идет через стадию образования оксокислот [Fе(Н2О)б]2+ для Fe2+ и [Fe(H2О)6]3+ для Fe 3+. Кислотность среды при гидролизе повышается за счет диссоциации этих кислот:

[Fe(H2О)6]2+-[Fe(H2О)5OH]++Н+

[Fe(H2О)6]3+-[Fe(H2О)5OH]2+ + Н+

Константа гидролиза ионов Fe3 + значительно выше константы гидролиза ионов Fe2 + вследствие большего заряда центрального атома в комплексе.[1]

Непосредственным осаждением гидрата оксида железа (III) из растворов Fe3+ получить продукт, обладающий пигментными свойствами, не удается, так как он неизбежно образуется в виде коллоидного осадка, поэтому процесс проводят в растворе солей железа (II), осуществляя гидролиз ионов Fe3+, получающихся при окислении кислородом воздуха ионов Fe 2+:

2Fe2+ + 0,5О2 + 2Н+>2Fe3+ + Н2О

Регулирование при осаждении рН, от значения которого зависят многие свойства получаемого пигмента, проводится путем введения нейтрализующего агента, в качестве которого используют аммиак или, чаще всего, железо в виде металлического лома. В этом случае суммарная реакция образования желтого железооксидного пигмента соответствует следующему уравнению:

2Fe + 1,5О2 + Н2О > 2FeO(OH).

Для исключения образования коллоидного гидроксида железа синтез проводят в присутствии зародышей, которыми служит гидроксид железа (III), полученный окислением гидроксида железа (II), обычно осаждаемого аммиаком:

[Fe(H2О)5OH]+ + ОН- >Fe(OH)2 + 5Н2О Fe(OH)2 + 0,5О2 > 2FeO(OH) + Н2О.

Зародыши готовят в отдельных реакторах или в реакторах синтеза пигмента, куда затем погружают железные стружки или обрезь и заливают раствор сульфата железа (II). Через реакционную массу продувают воздух в течение 2-3 суток. Раствор сульфата железа, в среде которого происходит синтез пигмента, практически не расходуется, но загрязняется примесями, имеющимися в железе, и ионами аммония, вводимыми с суспензией зародышей.. Поэтому весь раствор или его часть обновляется в каждом цикле периодически осуществляемого процесса синтеза. Раствор сульфата железа, отделенный фильтрованием от полученного пигмента, окисляют кислородом воздуха при температуре 60 - 70 °С и нейтрализуют до рН = 7,5. Высажденный темно-желтый осадок также используется в качестве пигмента.

Промывные воды освобождаются от ионов железа и сульфат-ионов нейтрализацией гидроксидом кальция с одновременной продувкой воздуха. Образуется гипс, окрашенный гидроксидом железа (III), который используется в строительных материалах [2].

Описанный выше способ, является наиболее широко распространенным, однако, существуют множество других методов получения желтых железооксидных пигментов, отличающихся по свойствам, структуре и используемому сырью.

Пигмент на основе гидрата оксида железа (III) формулы FeO(OH) в виде кристаллов желтого цвета игольчатой формы размером в среднем 0,12-0,7 мкм получают реакцией сульфата железа (II) с неорганическим основанием и органическим ароматическим нитропроизводным [5]. На первой стадии получают суспензию зародышевых кристаллов наполнителя гидрата оксида железа (II) (FeO(OH)) реакцией сульфата железа (II) в водном растворе с водным раствором аммиака и ароматическим нитропроизводным в молярном отношении аммиака и сульфата железа < 1:1 и молярном отношении аммиака и нитрогрупп в ароматическом нитросоединении < 6:1. Реакцию проводят при 20-70 °С до установления постоянной величины рН реакционной смеси. При этом получают суспензию пигмента, содержащую твердые частицы (предположительно гидрат оксида железа (II)) в количестве ?80 г/л. На второй стадии смешивают зародышевые кристаллы с раствором сульфата железа (II) и органическим нитропроизводным при 20-70 °С и постепенно прибавляют к смеси водный раствор аммиака так, чтобы рН раствора был 8,5, в молярном отношении аммиака и органического нитропроизводного 6:1 -- 12:1. При этом получают суспензию гидрата оксида железа (II), содержащую 120 г/л твердых частиц, причем зародышевые частицы применяют в количестве 8 - 20 ч. масс. на 100 ч. масс. наполнителя. Из реакционной смеси выделяют пигментный гидрат оксида железа (II) и образующийся в процессе реакции амин.

При получении цинксодержащего гетита с частицами пластинчатой формы, характеризующегося повышенной термостойкостью [6], соль железа (III), а в частности сульфат железа (III) или хлорид железа (III), обрабатывают в водной среде щелочью (например, едким натром). Обработку ведут в присутствии аминоспирта (моноэтаноламин, триэтаноламин) и соединения цинка (сульфат цинка, хлорид цинка). Суспензию выпадающего осадка гидроксида железа (III) подвергают гидротермальной обработке, в результате чего образуется цинксодержащий гетит с частицами пластинчатой формы имеющими поперечник 0,01-1 мм и отношением поперечника к толщине от 1 до 10. Продукт рекомендуют использовать для получения желтых пигментов, а также для изготовления магнитных порошков, используемых в магнитных элементах памяти.

Как видно из представленного обзора, существует множество различных способов получения гетита, для различных областей применения. Однако можно заметить некоторые сходства во всех представленных технологиях: это получение гидроксидов железа (II или III), рост (выдержка) зародышей, и последующее их окисление, -- воздухом или кислородом[1].

Существуют также технологии, где в качестве окислителя применяются различные “сухие” окислители, например бертолетова соль (КС1з) или хлорид-гипохлорит кальция (СаС12О). Для получения пигмента в реактор сливают при перемешивании 10% растворы железного купороса и кальцинированной соды:

2FeSО4 + 2Na2CО3 >2FeCО3+Na2SО4 2FeCО3 +H2О + 0,5O2 >Fe2О3·H2О

В результате реакции выпадает осадок углекислого железа светло-зеленого цвета, который затем окисляют раствором бертолетовой соли при 50-60 °С. Окисление ведут в течение 3-4 часов. Сначала окисление протекает очень быстро, а затем сильно замедляется. Процесс окисления может быть закончен при наличии в осадке до 5-6 % соли железа (II), так как во время высушивания его происходит доокисление солей железа (II).[1]

По такой технологии получают т.н. желтый марс. Повышение температуры окисления сильно ухудшает цвет пигмента. Так, при 70-80 °С образуются черные или черно-бурые продукты. Применяется данный пигмент в масляных красках, так как не отличается яркостью и бархатистостью [1].

1.2.2 Красные железооксидные пигменты

Группа красных железооксидных пигментов объединяет ряд пигментов, обладающих оттенками от оранжево-красного до фиолетово-красного цветов и состоящих в основном из оксида железа (III). Оттенок зависит от условий получения пигмента.

Оксид железа (III) (Fe2О3) существует в двух кристаллических модификациях: гематита - гексагональной системы и маггемита -- кубической системы. В качестве пигментов применяется главным образом оксидом железа (Ш) гексагональной системы. Различие оттенков этих пигментов обусловлено только физическим состоянием частиц, поэтому они все объединяются в одну группу - красного железооксидного пигмента.

Красный железооксидный пигмент по химическому составу представляет собой чистый оксид железа (III) (Fe2О3). Свойства красного железооксидного пигмента находятся в зависимости его оттенка: плотность светлых оттенков составляет 4,8 г/см, темных - 4,9-5,0 г/см , маслоемкость соответственно 48 г/100г и 22 г/100г, насыпной вес 500-740 г/л.

Размер частиц красного железооксидного пигмента возрастает с переходом от светлых оттенков к темным и колеблется в пределах 0,1 - 0,8 мкм. Форма частиц светлых оттенков пластинчатая, темных - зернистая.

Красный железооксидный пигмент очень устойчив к действию солнечного света, атмосферных влияний, щелочей и слабых кислот; в крепкой серной кислоте он растворяется только при нагревании [1]. Свойства красного железооксидного пигмента представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Свойства красного железооксидного пигмента

Свойства	Показатели
Плотность, кг/м3	4500-5000
рН водной вытяжки	5,5-7,0
Насыпной объем, Vнас-103 , м3 /кг	2,2-2,4
Маслоемкость, г/100 г	25-35
Укрывистость, г/м2	6-8

Пигмент применяется для получения грунтовок, эмалей и красок на основе любых пленкообразователей, в пищевой промышленности. Используется для окрашивания резины, пластмасс, древесно-стружечных материалов.

Красный железооксидный пигмент получают чаще всего термическим разложением железного купороса с предварительной его дегидратацией до одноводного сульфата во избежание спекания конечного продукта [2]: Применяют данную технологию на ООО «ГАК «ТИТАН» респ. Крым, Украина.

2FeSО4·H2О > Fe2О3 + SО2 + SО3 + 2H2О

При температуре 700-725 °С получается красно-оранжевый пигмент, при температуре 730-780 °С -- красный, при температуре 850 °С -- пур-пурно-фиолетовый.

Термическое разложение гептагидрата сульфата железа (II) в присутствии кислорода воздуха происходит в три стадии: 1) дегидратация с превращением семиводного кристаллогидрата в одноводный; 2) окисление двухвалентного железа в трехвалентное; 3) превращение сульфата оксида железа (II) в оксид железа (III).

Потеря воды из гептагидрата сульфата железа происходит уже при комнатной температуре, а при 100-120 °С протекает быстро по уравнению:

FeSО4·7H2ОТВ.>FeSО4 ·H2ОTB. + 6Н2Ог.

Разложение моногидрата сульфата оксида железа оксид железа (II) начинается только выше 300°С, а при 400 °С происходит полностью. Одновре-менно с дегидратацией идет окисление железа (II) в железо (III) [7]:

4FeSО4·H2OТВ. + О2г>Fe2(SО4)3TB. + SО3r. + 4Н2Ог.

Разложение сульфата трехвалентного железа протекает при температуре 680-700 °С по уравнению:

Fe2(SО4)3 - Fe2О3 + 3SО3

Первая стадия производства красного железооксидного пигмента из купороса заключается в сушке исходного материала. При выборе осуществления этой операции следует учитывать, что: 1) железный купорос уже при 64°С плавится и растворяется в собственной кристаллизационной воде, а при дальнейшем нагревании материал спекается в твердые куски, что затрудняет прокаливание; 2) для производства серной кислоты может быть использован отходящий газ, содержащий выделившиеся при прокаливании оксиды серы(IV) и (VI), если они не разжижены водяным паром. По этим причинам обычно железный купорос вначале сушат до моногидрата, а лишь затем обжигают с целью получения красного железооксидного пигмента.

На обжиг следует подавать мелкий моногидрат, частицы которого должны быть одинакового размера. Так как, при нагревании разложение начинается на поверхности зерен, то превращение крупных частиц требует много времени, при этом уже готовый гематит перекаливается и приобретает фио-летовый оттенок, в то время как внутри зерен остается сульфат железа желто-зеленого цвета. [8]

Хорошо прокаленный материал содержит только 1-2 % растворимых в воде солей. После промывки, сушки и измельчения он используется в качестве красного железооксидного пигмента [8].

Получают красный железооксидный пигмент и дегидратацией желтого железооксидного пигмента [2]:

2FeO(OH) Fe2О3 + Н2О

Красный железооксидный пигмент удовлетворительного цвета можно получить также прокаливанием углекислого железа без перевода его в гидрат оксида железа (II) [1].

Также красный железооксидный пигмент можно получить при прокаливании оксида железа (II, III) (Fe3О4) (черный или коричневый железооксидный пигмент). Окисление происходит при сравнительно низких температурах (275 - 300 °С) и протекает по реакции [1]:

2(FeO·Fe2О3) + 0,5О2 > 3Fe2О3

Однако в этом случае, так же как и при прокаливании гетита, пигмент хорошего цвета получается в результате прокаливания только при температуре выше 500 °С (при 600 - 700 °С).

Используется для получения красного железооксидного пигмента и осадочный способ, аналогичный способу получения желтого. Основное отличие заключается в методе синтеза зародышей, которые получаются при рН >11.

Синтез пигмента проводится в присутствии солей алюминия и цинка. Назначение этих солей - предотвращение взаимодействия гидроксидов железа в разных степенях окисления и образования смешанного оксида железа (II, III) - магнетита [2].

Существуют также способы получения красного железооксидного пигмента из суспензии магнетита или гетита, полученную восстановлением ароматического нитропроизводного (например, нитробензола) [10], [11]. По этой технологии получают пигмент, частицы которого имеют сферическую форму. Получают указанную суспензию в присутствии кислого раствора соли железа (II) (например, хлорид железа (II)). В течение нескольких часов при 20-90 °С добавляют раствор соли алюминия или алюмината, при этом рН суспензии за это время изменяется с 3-5 до 5,5-6,5. Пигмент (гетит или магнетит) отделяют от суспензии и отмывают от реакционной среды, а затем прокаливают при 600 - 1100 °С.

В процессе окисления рН поддерживают при значении 3,5 регулированием подачи металлического железного лома. Процесс окисления ведут 48часов, окисляют воздухом при температуре 90 °С до образования суспензии пигмента в количестве ?200 г/л. Осадок пигмента отфильтровывают, промывают и сушат при температуре ?120 °С. Полученный продукт имеет чистый красный цвет и содержит 96% оксида железа (Ш) (Fe2О3) и < 3% гетита.

Для получения пигмента, состоящего из сферических частиц диаметром 0,1 - 0,4 мкм и отличающегося повышенной красящей способностью применяют способ [10], аналогичный [7] и [9]: пигмент получают восстановлением ароматических нитросоединений солями железа (II), например железным купоросом, являющегося побочным продуктом процесса получения ди-оксида титана. Сначала смешивают водный раствор купороса, гидроксид щелочного металла (едкий натр) и ароматическое нитросоединение (нитробензол, п- и о-нитротолуол, п- и о-хлорнитробензол и др.) при температуре от 85-95 °С до температуры кипения смеси при нормальном давлении; рН среды 7,5. Молекулярное отношение щелочи к купоросу 1:1; отношение числа молей щелочи и эквивалентного числа молей ароматического нитросоединения составляет 12:1. В результате взаимодействия указанных соединений за 0,5 -3 часа получают суспензию, содержащую приблизительно 40 г/л зерен пигмента, которые затем смешивают при температуре, одинаковой с температурой 1-ой стадии, с водным раствором железного купороса, ароматического нитросоединения и щелочи при рН среды 6-7,5. Молекулярное отношение щелочи к железному купоросу 2:1; отношение числа молей щелочи к эквивалентному числу молей ароматического нитросоединения также составляет 12:1. Получают суспен-зию, содержащую 110 г/л твердых частиц пигмента. Из суспензии экстракцией с водяным паром выводят анилин. Затем после фильтрации, промывки и сушки получают готовый красный железооксидный пигмент.

Также были поставлены опыты получения красного железооксидного пигмента из осадка, образующегося при выщелачивании водой продуктов обезвоживания и окисления железного купороса. Процесс выщелачивания осуществлялся в установке со взвешенным слоем материала периодического действия. Щелочность воды была такой, чтобы компенсировать кислотность от сульфата трехвалентного железа [8].

Существует технология получения красного железооксидного пигмента из пентакарбонила железа. Пентакарбонил железа (Fe(CO)5) представляет собой бесцветную жидкость плотностью 1453 кг/м и с температурой кипения 102,7 °С. При нагревании пентакарбонил железа сгорает с образованием оксида железа (III) и углекислого газа:

4Fe(CO)5 + 1302 > 2Fe2О3 + 20СО2

Пигмент, полученный по этому методу, отличается своей дисперсностью - размер частиц пигмента приближается к размеру частиц сажи. Вследствие высокой стоимости этого пигмента применение его ограничено - в основном он используется для окраски изделий из резины и кож [1].

1.2.3 Коричневые железооксидные пигменты

Коричневые железооксидные пигменты представляют собой смесь красного и черного оксидов железа, получаемых путем осаждения, прокаливания или механического смешения. Иногда к коричневым железооксидным пиг-ментам относят также гидратированный оксид железа (III), известный подназванием гидрогематита.

Цвет этих пигментов колеблется в широких пределах в зависимости от соотношения между оксидом железа (II) и оксидом железа (III), а в случае гидрогематитов - от содержания воды. Во всех случаях на цвет пигмента оказывает большое влияние физическое состояние частиц [2].

Коричневые железооксидные пигменты характеризуются, как правило, меньшей длинной волны, т.е. меньшим содержанием красного компонента; оттенок их в разбеле (при смешении с белилами в соотношении, например 1:10) колеблется от желтоватого до холодного синеватого.

По своим свойствам коричневые железооксидные пигменты близки к другим железооксидным пигментам -- их плотность колеблется в пределах 4,4-4,5 г/см , маслоемкость 17-25 г/100г. По укрывистости пигменты делятся на две группы: укрывистые (укрывистость 4-20 г/м) и прозрачные, или лессирующие (укрывистость более 50 г/м2). Красящая способность всех железооксидных пигментов, как правило, довольно высокая и обусловлена размером частиц, лежащим обычно в интервале 0,1-1 мкм [11].

Технические требования к коричневым железооксидным пигментам разнообразны и зависят от целевого назначения пигмента.

1) Пигменты на основе смеси оксидов и гидроксидов железа.

Коричневые железооксидные пигменты на основе смеси оксидов и гидроксидов железа в зависимости от соотношения компонентов имеют различные оттенки. Компонентами смесей являются: гидроксид железа а-Fe2OOH (гетит) желтого цвета, смешанный оксид железа (II) и (III) - Fe2О3 (магнетит) черного цвета, оксид железа (III) а-Fe2О3 (гематит) красно-коричневого цвета. Коричневые железооксидные пигменты обладают высокой дисперсностью, хорошей красящей способностью и укрывистостью, светостойкостью и стойкостью к щелочам, однако, благодаря присутствию желтого гидроксида железа, они не кислостойки. Средний размер частиц 0,25- 0,75 мкм. Наличие нетермостойких компонентов - гидроксида железа и оксида железа (II), претерпевающих полиморфное превращение в оксид железа (III) при температуре 200 °С, обуславливает низкую термостойкость пигмента: при температуре выше 180 °С начинается изменение цвета. [11]

Коричневые железооксидные пигменты этого типа применяются для изготовления эмалей или в смеси с наполнителями - дешевых красок и грунтовок.

2) Коричневые пигменты на основе смеси оксидов железа и других металлов.

Хорошо известны коричневые пигменты, основой которых является смесь оксидов железа и других металлов ( марганца, хрома, меди, никеля, кобальта и др.). Многие термостойкие коричневые железооксидные пигменты содержат марганец. Содержание диоксида марганца в составе пигмента колеблется от 1 до 20 %.

Пигменты получают из водных растворов сульфатов железа (II) и марганца осаждением основаниями при рН 3,5-6,5 с окислением воздухом, а также окислением смеси металлического железа и марганца ароматическими нитросоединениями в присутствии растворов сульфатов железа (II) и марганца. Осадки промывают, сушат и прокаливают при температуре 600-800 °С. При соотношении Fe:Mn от 10:1 до 50:1 получаются коричневые пигменты различных оттенков. Эти пигменты обладают насыщенным коричневым цветом, хорошими пигментными свойствами (красящей и кроющей способностью) и высокой термостойкостью. [11]

Коричневые железо-хромовые пигменты получают восстановлением хроматов или дихроматов в растворе солями железа (II) и осаждением щелочью смешанных гидроксидов железа (III) и хрома (III). Осажденные продукты промывают, сушат и прокаливают при температуре 500-900°С.

Пигменты на основе смеси оксидов в большинстве случаев по составу представляют собой механическую смесь этих оксидов. Однако иногда при соосаждении и прокаливании гидроксидов происходит взаимодействие гидроксида железа с гидроксидом металла с образованием феррита. Как правило, ферриты образуются лишь при высокой температуре (порядка 800°С и выше). При прокаливании соосажденных гидроксидов образование ферритов происходит при более низкой температуре, чем при прокаливании механической смеси оксидов. Так, в системе с гидроксидами меди, цинка и магния соответствующие ферриты образуются при температуре 400-500°С.

3) Коричневые пигменты на основе гидратированного оксида железа.

К коричневым железооксидным пигментам относят гидратированный оксид железа (гидрогематит). Он образуется при взаимодействии растворов солей железа (III) с растворами щелочей и имеет состав Fe2О3. nH2О, где n может в зависимости от условий осаждения принимать различные значения. Наиболее устойчивым является моногидрат.

Пигменты на основе гидратированного оксида железа имеют коричневый цвет с желтым оттенком, зависящим от условий осаждения, и благодаря очень малым размерам частиц, обладают лессирующей способностью.[11]

4) Пигменты на основе г-оксида железа

Кроме широко распространенного под названием «красный железооксидный пигмент» б-оксида железа известны другие кристаллические модификации оксида железа, из которых г-Fe2О3 и б-Fe2О3 обладают коричневым цветом.

Структура г-Fe2О3 является переходной между структурами магнетита и гематита:

Fe2О3 > г - Fe2О3 >б- Fe2О3

Малярно-технические свойства г-Fe2О и б-Fe2О3 довольно близки, но у гамма-формы несколько большая удельная поверхность и соответственно более высокая маслоемкость 35 г/100 г; плотность 4900 кг/м3.

Пигмент обладает хорошими пигментными свойствами, высокой термостойкостью [11].

В заключение можно заметить, что если технологии синтеза красных и желтых ЖОП достаточно отработаны, то получение коричневых пигментов вызывает определенные трудности. Кроме того, цветовая гамма их ограничена. Использование шунгита как черного пигмента в смесях, или углерода, содержащегося в нем, как восстановителя, может обеспечить получение коричневых железооксидных пигментов и расширить цветовую гамму неорганических пигментов. В связи с этим цель работы является актуальной.

2. Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

В качестве объектов исследования были выбраны шунгит марки Т-20, желтый железоокисный пигмент, красный железоокисный пигмент. В качестве вспомогательных веществ использовали раствор поливинилового спирта, диоксид титана марки Kemira R-706, льняное масло, ксилол, лак ПФ-283, лак МЛ-0197.

2.1.1 Шунгит марки Т-20

Свойства используемого шунгита представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Физико-химические показатели шунгита марки Т-20

Наименование показателя	Величина показателя
Насыпная плотность, г/дм3	500-600
Влагосодержание, %	0,5-1,5
Потери при прокаливании, %	8-14
Массовая доля остатка на сите №0045	Менее 0,08
Маслоемкость, г/100г	26,5
Укрывистость, г/м2	48,2
рН водной вытяжки	3,56
Плотность пигмента, г/см3	2,08
Содержание водорастворимых солей, %	2,97

2.1.2 Желтый железоокисный пигмент

Желтый железоокисный пигмент использовали в виде водной пасты с влажностью (58,5 ±2) %. Некоторые свойства желтого железооксидного пигмента представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 --Свойства желтого железооксидного пигмента

Свойства	Показатели
Укрывистость, г/м2	10-12
Маслоемкость, г/100г	40-60
Удельная поверхность, м2/г	11,2
Насыпной вес, г/л	420-550
Средняя величина частиц, мкм	0,2-0,6

2.1.3 Красный железоокисный пигмент

Таблица 2.3 - Свойства красного железооксидного пигмента

Свойства	Показатели
Плотность, кг/м3	4500-5000
рН водной вытяжки	5,5-7,0
Насыпной объем, Vнас-103 , м3 /кг	2,2-2,4
Маслоемкость, г/100 г	25-35
Укрывистость, г/м2	6-8

2.1.4 Вспомогательные вещества

Поливиниловый спирт, ГОСТ 10779-78;

Льняное масло, ГОСТ 7931-76;

Ксилол, ГОСТ 9410-7;

Ацетон, ГОСТ 2768-84;

Лак ПФ-283 по ГОСТ 5470-75

Основные показатели лака ПФ-283 представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.4 - Основные показатели лака ПФ-283

Наименование показателей	Норма по ГОСТ
Цвет лака по йодометрической шкале, мгI2/100 см3, не темнее	130
Внешний вид пленки	Однородная прозрачная, без посторонних включений
Блеск пленки по фотоэлектрическому блескомеру, % не менее	80
Условная вязкость по вязкозиметру тапа ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре (20,0±0,5) оС, с	40-60
Массовая доля нелетучих веществ, %	50±2
Время высыхания до степени 3, ч., не более - при температуре (20±2) оС - при температуре (60±2) оС	36 3
Эластичность пленки при изгибе, мм, не более	1
Твердость пленки по маятникову прибору типа М-3, условные единицы, не менее	0,35
Стойкость пленки к статическому воздействию воды при температуре (20±2) оС, ч., не менее	8

Лак ПФ-283 представляет собой раствор алкидных смол, модифицированных растительными маслами, жирными кислотами растительных масел и продуктов их переработки, дистиллированными жирными кислотами таллового масла и дистиллированным талловым маслом в органических растворителях с добавлением сиккатива марки НФ-1.

Лак МЛ-0197 по СТП 6-10-200-272-87.

Основные показатели лака МЛ-0197 приведены в таблице 2.5

Таблица 2.5 - Основные показатели лака МЛ-0197

Наименование показателей	Норма по СТП 6-10-200-272-87
Цвет лака по йодометрической шкале, мгI2/100 см3, не темнее	80
Внешний вид пленки	Однородная прозрачная жидкость
Условная вязкость при температуре (20±0,5)С по вискозиметру типа ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм, с	100-150
Чистота лака	Слой лака, нанесенный наливом на стеклянную пластинку, должен быть прозрачным и не иметь механических примесей
Массовая доля нелетучих веществ, %	63,5±2
Кислотное число в пересчете на массовую долю нелетучих веществ, мгKOH/г, не более	18,0
Твердость пленки лака, относительные еденицы, не менее, по маятникову прибору типа ТМЛ (маятник А) По маятникову прибору типа М-3, условные еденицы	0,20
	0,5

Представляет собой раствор в смеси органических растворителей полиэфира глицерина, триметилопропана и фталевого ангидрида, модифицированный касторовым, кокосовым маслами и бензойной кисло-той с добавлением меламино-формальдегидной смолыК-423-02. Применяется для производства автоэмалей.

2.2 Методы исследования

2.2.1 Определение цвета пигмента

Цвет пигмента определяется по ГОСТ 5233-67 с помощью спектрофотометров «Радуга 2М» и «Пульсар». Для определения цвета делалась накраска из дисперсии пигмента в растворе поливинилового спирта на плотной чертежной бумаге. Накраска высушивалась при комнатной температуре, после чего снимался спектр отражения. Расчет координат цвета проводился методом взвешенных ординат по спектру отражения[12].

2.2.2 Определение маслоемкости

Маслоемкость пигментов определялась по ГОСТ 21119.8-75. На аналитических весах взвешивали тигель с точностью 0,01 г. В тигель помещали пигмент на 1/3 высоты и снова взвешивали. Капельницу с льняным маслом взвешивали с точностью до 0,01 г. Перемешивая пигмент стеклянной палочкой с округленным концом, вводили по 4-5 капель масла, тщательно перемешивая массу после каждой порции масла. Перемешивание следует проводить с максимальным усилием, добиваясь истирания массы под давлением. После образования неслипающихся комочков пигмента их собирали в большой комок однородной, некрошащейся и нерастекающейся пасты [12]. Общее время перемешивания 20-25 мин.

Расчет маслоемкости пигмента вели по формуле:

 или

где - V-объем израсходованного масла, мл

mп -- навеска пигмента, г

рм - плотность льняного масла (0,93 г/см3 )

2.2.3 Определение укрывистости

Укрывистость определялась по ГОСТ 8784-75. Взвешивали от 2 до 3 г пигмента с точностью до 0,01 г. Взвешивали капельницу с льняным маслом. Пигмент растирали с маслом на плите курантом до малярной консистенции. На предварительно взвешенную стеклянную пластинку наносили краску движениями кисти вдоль и поперек пластинки так, чтобы получить слой краски равномерной толщины. Выдержав пластинку до исчезновения штрихов от кисти, ее накладывали на горизонтально расположенную непрозрачную подложку вида шахматной доски с белыми и черными квадратами. Просвечивание через слой краски белых и черных квадратов рассматривалось при рассеянном дневном свете или дневном свете. Толщину слоя краски увеличивали постепенно до тех пор, пока визуально под слоем краски полностью не исчезали белые и черные квадраты. Достигнув полного укрытия, удаляли подтеки краски с обратной стороны и ребер пластинки и взвешивали ее с точностью до 0,01 г [12].

Расчет проводили по формуле

где m1- масса пластинки со слоем краски, г

m0- масса неокрашенной пластинки, г

mп - навеска пигмента, израсходованного при получении краски, г

mм- навеска льняного масла, израсходованного при получении краски, г

S - площадь поверхности укрытой пластинки, мм

2.2.4 Определение плотности пигмента пикнометрическим методом

Плотность определяли по ГОСТ 21119.5-75. Плотность пигмента определялась с помощью стеклянного пикнометра вместимостью 5-10 мл, в качестве смачивающей жидкости использовался уайт-спирит.

Предварительно исследуемый пигмент и тщательно вымытый пикнометр высушивали при 105 °С до постоянной массы. Пикнометр взвешивали с точностью до 0,0002 г, наполняли пигментом приблизительно до половины его объема и снова взвешивали с точностью до 0,0002 г. Затем с помощью пипетки в пикнометр с пигментом добавляли уайт-спирит, осторожно встряхивая содержимое пикнометра, в таком количестве, чтобы над поверхностью пигмента образовался слой жидкости высотой 5-7 мм. Пикнометр закрывали пробкой и для удаления пузырьков воздуха из суспензии пигмента помещали в водяную баню, нагретую до 60 °С.

Через 1-1,5 ч. пикнометр вынимали из бани, охлаждали до 20 °С в водяном термостате, доливали немного выше метки уайт-спиритом и снова выдерживали при 20 °С в течение 1 часа. По истечению указанного времени пикнометр вынимается из термостата, тщательно обтирается фильтровальной бумагой, доводится до метки уровень уайт-спирита, обтирая излишек кусочками фильтровальной бумаги, и взвешивается с точностью до 0,0002 г. Затем пикнометр, вымытый и высушенный при 105 °С до постоянной массы, заполняли уайт-спиритом немного выше метки, выдерживали в водяном термостате при 20 °С в течение 30 мин, доводили уровень жидкости до метки так же, как было указано выше, насухо вытирали пикнометр и взвешивали с точностью до 0,0002 г [12].

Плотность пигмента рп (в г/см ) вычисляли по формуле:

где m - масса пустого пикнометра, г;

m1- масса пикнометра с уайт-спиритом, г;

m2- масса пикнометра с пигментом, г;

m3 - масса пикнометра с пигментом и уайт-спиритом, г;

ру- плотность уайт-спирита, г/см .

2.2.5 Дериватографический анализ

Дериватографические исследования образцов проводились с использованием дериватографа Q-1500 D, системы Паулик, Паулик и Эрдей.

Дериватограф представляет собой комплексное термоаналитическое устройство. В процессе исследования одновременно измеряется температура (Т), изменение массы (ТГ), скорость изменения массы (ДТГ) и изменение содержания тепла (ДТА) исследуемого вещества в зависимости от времени.