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彩色混相無機(jī)顏料的結(jié)構(gòu)

彩色混相無機(jī)顏料是一種最近幾年才在國際國內(nèi)大量推廣應(yīng)用的高性能無機(jī)顏料，在國際上又稱為CICP或MMO顏料，學(xué)術(shù)上常稱呼為金屬氧化物混相顏料。在各類無機(jī)彩色顏料中，該顏料因具有環(huán)保無毒、耐候耐光性極好、耐熱性高、耐化學(xué)性優(yōu)良、色譜范圍也比較寬廣等特點(diǎn)，在職業(yè)安全及環(huán)保法規(guī)日趨強(qiáng)化、制成品使用期要求越來越長的今天，深受涂料、塑料、色母粒、陶瓷、玻璃、建材等相關(guān)行業(yè)的歡迎。由于它的化學(xué)本質(zhì)和制造方法的特殊性，對(duì)熱、光、化學(xué)品非常穩(wěn)定，而成為嚴(yán)酷環(huán)境中需要耐久性好的最佳選擇。

一般來說，混相無機(jī)顏料是金屬氧化物，它含有兩種或兩種以上金屬單一的特種晶體結(jié)構(gòu)， 而不是金屬氧化物的物理混合。因而， 彩色混相無機(jī)顏料有單一的化學(xué)特性——具有一定金屬原子和氧原子的晶體排列，形成延伸的離子固體。許多礦物有此特性 我們可將彩色混相無機(jī)顏料看作合成的礦物。晶體中的過度金屬原子使彩色混相無機(jī)顏料產(chǎn)生顏色，特定金屬的原子和它們?cè)诰w中所處的四鄰決定呈什么顏色， 因此可制得各種顏色。形成哪種晶體結(jié)構(gòu)取決于各金屬的相對(duì)數(shù)量， 金屬上的離子數(shù)和金屬離子的大小。這些因素導(dǎo)致金屬原子和氧原子以特種方式排列，形成最穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)有許多可能，但有兩種對(duì)彩色混相無機(jī)顏料特別重要。它們是尖晶石和金紅石結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)是非常穩(wěn)定。尖晶石結(jié)構(gòu)的化學(xué)分子式可寫為AB2O4， 意指每4個(gè)氧原子有一個(gè)金屬原子“A” 和兩個(gè)金屬原子“B”。 “A” 和“B 是兩個(gè)帶不同離子荷的金屬。晶體結(jié)構(gòu)限定金屬原子有二個(gè)可能的四鄰，一種是四面體，一個(gè)金屬原子周圍有四個(gè)氧原子；另一種是八面體，一個(gè)金屬原子周圍有六個(gè)氧原子。金紅石分子式為MO2，它的晶體結(jié)構(gòu)是八面體，一個(gè)金屬原子周圍有六個(gè)氧原子。

純礦物，尖晶石是鋁酸鎂(MgAl2O4) ，金紅石是二氧化鈦(TiO2)，都是無色的，但晶體中的一些過度金屬的金屬原子，例如鉻、錳、鐵、鈷、鎳或銅替代某些金屬原子可使之有色。例如，將尖晶石中的鎂用鈷替代，得到鋁酸鈷，有一個(gè)非常好認(rèn)的“鈷一藍(lán)”色，其它重要的尖晶石顏料包括鉻鐵銅黑、鈦鈷綠、鋁鉻鈷蘭綠和鈦鐵黃。在金紅石二氧化鈦中鈦原子可用鉻、鎳或錳等替代。一些普通金紅石顏料是鈦鉻淺黃，鈦鎳黃和鈦錳棕。因此，只要選擇一種或多種金屬放入晶體結(jié)構(gòu)中，調(diào)節(jié)配方就能得到這些晶體結(jié)構(gòu)之一，許多不同顏色也就可制得。

色混相無機(jī)顏料的制造特點(diǎn)

這類顏料的許多穩(wěn)定性是與其制造方法有關(guān)。彩色混相無機(jī)顏料有許多種不同的制造方法，但常用的是將幾個(gè)單一金屬氧化物(或加熱后產(chǎn)生氧化物的金屬鹽)放在一起，產(chǎn)生一個(gè)含有這幾種金屬的新的晶格金屬氧化物。

第一步按比例混合反應(yīng)性的細(xì)粉末狀的單金屬氧化物，為盡可能得到一個(gè)均勻混合物，原料氧化物良好地混合是非常重要的。投完料后加熱，一般控溫在800~1400℃，這取決于晶種。在這高溫下金屬離子在固態(tài)中擴(kuò)散在一起，產(chǎn)生一個(gè)新的晶體，將這種顏料研磨成所需的顆粒大小。彩色混相無機(jī)顏料細(xì)度約0.5～10um，取決于產(chǎn)品和用途。固體狀態(tài)下擴(kuò)散金屬離子需要大量能量，這就是為什么需要如此高溫的原因。為完成這一反應(yīng)，原料的細(xì)度和化學(xué)活性是必要的。

為什么彩色混相無機(jī)顏料如此穩(wěn)定?通過了解這些顏料是如何制造的就可知道它的部分原因。因?yàn)樵谥圃爝^程中顏料經(jīng)歷了極端熱環(huán)境，它們非常耐熱，故受溫時(shí)將繼續(xù)不變，除非溫度接近制造點(diǎn)。另一個(gè)原因是在這樣的制造高溫下有足夠的能量來克服許多化學(xué)障礙，其結(jié)果使在這些元素的存在下形成了最穩(wěn)定的化學(xué)統(tǒng)一體。這意味著這些產(chǎn)品是非常惰性的，混合的金屬氧化物就像天然的礦物一樣惰性，它抗拒變化。改變這些擴(kuò)散的離子結(jié)構(gòu)需要大量能量。因此這些顏料對(duì)熱，光， 酸、堿、氧化劑、試劑和溶劑均無反應(yīng)。

不同顏料有不同性質(zhì)從而有不同的用途。一般說，彩色混相無機(jī)顏料性能適用于需要有極好的熱、光和化學(xué)穩(wěn)定性處， 例如嚴(yán)酷環(huán)境彩色混相無機(jī)顏料的一些重要物理性是密度高、吸油量低，不溶解并有些磨蝕性，分散性從好到極佳。由于彩色混相無機(jī)顏料有很高的折光指數(shù)，所以光學(xué)性包括從好到極佳的遮蓋力，著色力從差到中，彩度從差到好。這些是由過度金屬氧化物的顏色引起的。這種顏料顯示出極佳的耐酸、堿、氧化劑和還原性。具有這些性能的顏料特別適用于嚴(yán)酷環(huán)境，它有優(yōu)良的保色性和耐氣候性。

彩色混相無機(jī)顏料的應(yīng)用領(lǐng)域

由于彩色混相無機(jī)顏料的化學(xué)本質(zhì)和制造方法，它具有抗拒變化的特性。正是由于這個(gè)特性它們?cè)谛枰蜔幔凸?、耐化學(xué)品性的場所，長久保持色彩穩(wěn)定領(lǐng)域已用許多年，它們還將繼續(xù)用于這些嚴(yán)酷的環(huán)境中。它應(yīng)用于卷材涂料、聚氯乙烯墻板、屋頂、高溫塑料、偽裝涂料鉻鈷綠和其它需要極好耐熱、耐久性的領(lǐng)域。