石家庄永龙颜料有限公司
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医药用氧化铁颜料的制备方法

医药用氧化铁颜料的制备方法


技术领域

本发明涉及制备氧化铁颜料的过程,更确切地说本发明涉及制备 医药用氧化铁颜料的制备方法。



背景技术

氧化铁颜料是一种十分重要的无机颜料,广泛应用于油漆、涂料、 建筑、塑料、橡胶、医药、化妆品、宠物饲料等行业中。医药用氧化 铁颜料主要应用于医药片剂包衣、胶囊着色、宠物饲料着色和化妆品 着色等。医药用氧化铁颜料因接触人体或动物体内,所以要求它本身 无毒,不带或少带有害杂质,如像砷、铅、汞的含量必须满足药典要 求。因此,对它的制备过程必须选用特定的制造技术和工艺。就液相 法制备氧化铁颜料的工艺而言,目前所知的工艺有如下三种:即硫酸 法铁黑煅烧工艺、硫酸法铁红工艺和硝酸、硫酸混合酸法工艺。在现 有技术USP 4,139,398公开了一种无机亚铁盐和芳族硝基化合物制备 红色氧化铁颜料的方法,所制产品的球型粒子直径为0.1-0.4μm, 该法制造过程为常压、液相反应,反应温度不高,反应时间短,颜料 制造时加料时间为30分钟,加料完毕于95℃反应2小时,应该说这 些优点是很有价值的。但在该发明中应用硝基化合物参加反应,有机 硝基化合物把二价铁氧化成三价铁的同时,其本身被还原成胺化合 物,如:硝基苯变成了苯胺,导致产品分离阶段要用蒸汽提取,工艺 较为复杂。该发明未涉及产品中微量重金属控制问题,也没有提出降 低重金属含量的办法。该产品用于各种物料的着色,不适用医药用途。 上述两方面问题都是本发明需要加以解决的技术问题。



发明内容

本发明采用液相法即硝酸、硫酸混合法铁红工艺,以铁片为初始 原料,用硝酸与铁片反应制备晶核,以硝酸、硫酸与铁片反应制备硝 酸亚铁和硫酸亚铁溶液,为了降低重金属的含量,对硝酸亚铁溶液及 硫酸亚铁溶液进行了净化处理,亚铁盐与碱反应生成医药用氧化铁颜 料,产品分离时用水洗涤至无硫酸根存在。与背景技术比较,本发明 后处理较为简单。所以本发明解决了现有技术不能制备医药用红色氧 化铁颜料问题,克服了背景技术后处理工艺复杂的缺点,制得颜色鲜 艳、粒子细软的医用氧化铁颜料。

本发明制备过程包括晶核制备、颜料制备和反应产物分离。

(1)晶核制备

将铁片与硝酸在3-4个大气压下,温度100℃-150℃下,按 1.2∶1-1.3∶1重量比进行反应,反应2-4小时生成氧化铁晶核悬浮液;

(2)颜料制备

a.用铁片与硫酸、水反应生成硫酸亚铁溶液。硫酸与铁片 的重量比为1.8∶1-3.2∶1,硫酸与水的重量比为2∶10-2∶15,反应压力 为1个大气压,反应温度75-79℃,反应时间1-4小时,然后在反 应液中加入0.25-0.75克/升的水溶性硫化物,除去杂质沉淀,得净 化的含量为300-600克/升的硫酸亚铁溶液,

b.用铁片与硝酸、水生成硝酸亚铁溶,硝酸与铁片的重量比 为6∶1-10∶1,硝酸与水的重量比为0.3∶1-0.7∶1,反应压力为1个大 气压,反应温度50-60℃,反应时间1-4小时,然后在反应液中加 入0.25-0.75克/升的水溶性硫化物,除去杂质沉淀,得净化的含量 为80-150克/升地硝酸亚铁溶液,

c.将80-150克/升的硝酸亚铁溶液、300-600克/升的硫酸 亚铁溶液与氧化铁晶核悬浮液混合,晶核悬浮液、硝酸亚铁溶液、硫 酸亚铁溶液的重量比为1∶4∶1.5-1∶8∶3,在80-95℃,1个大气压下通 空气,滴加氢氧化钠水溶液反应72-120小时,控制反应混合液的 PH=2-4,生成氧化铁颜料悬浮液;

(3)反应产物分离

过滤悬浮液,得氧化铁颜料沉淀,用纯水洗涤沉淀,至沉淀 中硫酸根离子不存在,干燥沉淀得产品。

本发明的反应原理是:

晶核的制备阶段将铁片与硝酸反应生成氧化铁晶核悬浮液, 其化学反应方程式如下:

颜料的制备阶段中的步骤a是将铁片与硫酸、水反应生成硫 酸亚铁溶液,并将硫酸亚铁溶液中的重金属杂质如As、Pb、Hg用加 入水溶性硫化物的方法除去,得到净化的硫酸亚铁溶液。

颜料的制备阶段中的步骤b是将铁片与硝酸、水生成硝酸亚 铁溶液,并将硝酸亚铁溶液中的重金属杂质如As、Pb、Hg用加入水 溶性硫化物的方法除去,得到净化的硝酸亚铁溶液。

颜料的制备阶段中的步骤c是将净化的硝酸亚铁溶液、硫酸 亚铁溶液与氧化铁晶核悬浮液混合,用滴加氢氧化钠溶液控制反应液 的PH=2-4,在空气的氧化作用下将硝酸亚铁、硫酸亚铁氧化成氧化 铁颜料,与晶核结合成氧化铁颜料悬浮液。其化学反应方程式如下:

反应产物分离阶段是将步骤(2)中生成的氧化铁颜料的悬 浮液,经过滤得氧化铁颜料沉淀,用纯水洗涤沉淀,至沉淀中硫酸根 离子不存在,干燥沉淀,磨细得医药用氧化铁颜料产品。

本发明中用于净化硫酸亚铁溶液和硝酸亚铁溶液的水溶性 硫化物为硫化钠或硫化钾,杂质As、Pb、Hg离子与硫化物形成沉淀, 经过滤除去。

本发明步骤(2)c中滴加的氢氧化钠溶液中的氢氧化钠与 硫酸亚铁的重量比为0.05-0.15∶1,氢氧化钠与硝酸亚铁的重量比为 0.15-0.25∶1。

本发明步骤(2)中生成的颗料状氧化铁颜料悬浮液中氧化 铁颜料的固体含量为30-55克/升。

本发明由于使用液相反应的原理,同时使用微量重金属元素 的分离技术,克服了前述背景技术的缺点,使颜料中的微量重金属达 到美国FDA和美国药典关于氧化铁颜料的技术要求。



由于使产品中技术指标达到美国药典要求,故可使产品实施出 口,使用于药品包衣、胶囊等的着色,同时也使产品应用于宠物饲料的 着色和化妆品等的着色,提升了原医药用氧化铁颜料的质量指标。

另外由于本发明所用原料成本低,易得,降低了生产医药用 氧化铁颜料的生产成本。

本发明克服了背景技术中工艺复杂,重金属含量较高以及生 产成本较高的缺陷。



具体实施方式

实例1:

晶核的形成

重量为340克的硝酸(100%浓度)和重量为430克的铁片 和重量为5000克的水,在3.5个大气压下,130℃下反应,保持反应 时间为2小时,生成红色Fe2O3晶核悬浮液。

硫酸亚铁、硝酸亚铁的生成

180克硫酸、100克铁片和900水加入反应器中在常压下, 通蒸汽反应4小时,生成硫酸亚铁溶液,在反应液中加入硫化钠溶液, 使硫化钠加入量为0.5克/升,除去杂质重金属硫化物沉淀,得净化的 含量为400克/升的硫酸亚铁溶液。

把600克硝酸和100克铁片和2000ml水盛入反应器中,在 常压下,59℃反应4小时生成硝酸亚铁溶液,在反应液中加入硫化钠 溶液,使硫化钠的加入量为0.5克/升,除去杂质重金属硫化物沉淀, 得净化的含量为100克/升的硝酸亚铁溶液。

颜料的生成

600克的晶核液与2775克硝酸亚铁、1300克硫酸亚铁加入 到混合器中,加热到85℃,常压下,鼓入过量的空气,并滴加氢氧 化钠溶液,使反应PH控制在2-4之内,反应时间总计75小时,氢 氧化钠总用量550克。

在反应结束时,获得一种红色的Fe2O3固体含量为39克/升 悬浮液,用纯水洗涤残留物,分离产生的红色颜料,至硫酸根离子不 存在时,抽滤并进行干燥、粉碎得医药用红色氧化铁颜料产品。

红色颜料具有平均颗料尺寸0.35μm,着色强度为105 (ASTMD38-60),颜料中的微量元素砷为2.55mg/kg,铅为6mg/kg, 汞为小于1mg/kg,达到医用氧化铁颜料的要求。

实例2、实例3、实例4、实例5

除颜料生成阶段硫酸亚铁溶液、硝酸亚铁溶液、晶核悬浮液 和氢氧化钠溶液的投料比例变化外,PH控制在2-4,其它操作步骤 同实施例1


实例6-9

实例6-9配料比和操作步骤同实例1一样,唯改变PH值, 反应制备的医药用红色氧化铁颜料的质量指标见


上述各实例制备的医药用红色氧化铁颜料着色强度为实例1 -2为105%,实例3为98%,实例4为110%,实例5为112%,实 例8-9约为50%。对应的产品料子直径为0.25μm,0.40m,0.18m, 0.16m,0.40m,产品颜色分别为实例1为红色,实例2-3为红色, 实例4-5为红色,实例8-9为红棕色。