پیگمنت اکسید آهن ترانسپرنت چیست ؟

رنگدانه های ترانسپرنت به دو دسته رنگی و بی رنگ تقسیم بندی می شوند. رنگدانه های بی رنگ جذب نور نداشته و خواص آنها تابع نانو بودن اندازه ذرات آنها می باشد.

    هنگامی که اختلاف ضریب شکست رنگدانه (که به طول موج بستگی دارد) و ضریب شکست رزین کم باشد و اندازه ذرات رنگدانه در حدود nm2-15 باشد، رنگدانه ها در رزین ترانسپرنت به نظر می رسند. لیکن مهمترین عامل تعیین کننده ترانسپرنتی، ضخامت ذرات در جهت حرکت نور است .

     در عمل، ترانسپرنتی رنگدانه با تعیین اختلاف رنگ نمونه ای از سیستم دارای رنگدانه بر روی زمینه سیاه و خود زمینه سیاه اندازه گیری می شود. روش اندازه گیری ترانسپرنتی و تعریف شاخص ترانسپرنتی در 55988 DIN شرح داده شده است.

ترانسپرنتی پیگمنت های رنگی به ترکیب شیمیایی خاص آن و میزان عمده سایز ذرات آن که حین تولید به دست می آید بستگی دارد مانند شکل زیر :

   جذب و پراش نور توسط پیگمنت به عنوان تابعی از سایز ذرات پیگمنت

   در رنگدانه های با ترکیب شیمیایی خاص ، ترانسپرنتی فقط با اندازه ذره (یعنی با توزیع اندازه ذرات اولیه) تحت تاثیر قرار می گیرد و بنابراین به شرایط سنتز بستگی دارد. به دلیل کوچک بودن ذرات اولیه، آن ها تمایل به اگلومره شدن دارند. چون از بین بردن اگلومره ها با سایش مکانیکی در بر دارنده مشکلات زیادی است، تلاش های زیادی انجام گرفته است تا با استفاده از افزودنی هایی (مانند نمک های سدیم دارای اسید های چرب بیشتر یا آمین های آلکیلی) و حین سنتز و قبل از جدایش رنگدانه از سوسپانسیون، از اگلومره شدن آن ممانعت کرد. با وجود این تقریبا تمام رنگدانه های ترانسپرنت به سختی پخش می شوند. آنها دارای سطح ویژه ای (BET) بزرگتر از m^2/g100 هستند.

     اکسید آهن زرد ترانسپرنت دارای ساختار a-FeOOH (گوئتیت) است و در هنگام گرم کردن به اکسید آهن ترانسپرنت با ساختار a-Fe2O3 (هماتیت) تبدیل می شود. آنالیز حرارتی وزنی افتراقی آن یک کاهش وزن در C 275 نشان می دهد. پس از عملیات حرارتی مختصر اکسید آهن زرد، رنگ های نارنجی ایجاد می شود. این رنگ ها را می توان با اختلاط مستقیم پودرهای اکسید آهن زرد و قرمز نیز به دست آورد.

       روش تولید. اکسید آهن زرد ترانسپرنت C.I Pigment Yellow 42:77492 ، با رسوب دادن هیدروکسید یا کربنات آهن II با قلیای محلول های نمک آهن II و اکسایش بعدی و ایجاد FeOOH به دست می آید. در مقیاس صنعتی معمولا اکسایش با وارد کردن اکسیژن اتمسفری به محفظه واکنش انجام می شود . عوامل مهم برای ایجاد ترانسپرنتی مناسب، رقیق بودن زیاد در حین رسوب گذاری، دمای پایین تر از C 25 در حین اکسایش و زمان اکسایش کمتر از 5 ساعت است. اکسایش را می توان تحت شرایط اسیدی یا قلیایی انجام داد. بهترین نتایج با استفاده از 6% وزنی از محلول های سولفات آهن II و ایجاد رسوب کربنات سدیم 85% به صورت محلول 10% وزنی به دست می آید. معمولا مادۀ اولیه مورد استفاده FeSO4.7H2O بلوری است که به عنوان محصول جانبی از ایلمانیت در اسید شویی آهن یا در تولید دی اکسید تیتانیوم با روش سولفات به دست می آید. برای بهبود خواص رنگدانه، قبل از فیلتر کردن سوسپانسیون آن را برای حدود یک روز رها می کنند تا قوام آید. سپس آن را فیلتر، خشک و آسیاب می کنند. ذرات اولیه سوزنی شکل هستند و دارای طول متوسط nm50-100،عرض nm10-20  و ضخامت nm2-5 هستند.

     اکسید آهن قرمز ترانسپرنت C.I.Pigment Red 101:77491 ، با حرارت دادن رنگدانه زرد (مثلا در کوره دوار) در C 400-500 به دست می آید . (مانند شکل پایین)

اکسید آهن ترانسپرنت Sicotrans Red L 2818 از کمپانی BASF

 اکسید آهن قرمز 130 میکونیزه پشت پوش شرکت لنکسز

  اکسید آهن قرمز ترانسپرنت دارای هیدرات اکسید آهن را می توان مستقیما با رسوب گذاری تولید کرد. هنگامی که هیدروکسید یا کربنات آهن II از محلول های نمک آهن II در C 30 رسوب داده می شود و هنگامی که اکسایش با دمش هوا و افزودن مواد جوانه زا (کانند کلریدهای منیزیم، کلسیم یا آلومینیوم) به طور کامل انجام گیرد، مقدار هماتیت حاصل به بیشاز 85% می رسد. اکسیدهای آهن ترانسپارنت را می توان با حرارت دادن پنتاکربونیل آهن مذاب اتمیزه شده بسیار ریز در حضور هوای اضافی در C 580-800 سنتر کرد ر شکل زیر این فرایند نشان داده شده است. این محصولات دارای اندازه ذرات اولیه ای در حدود nm10 هستند و از نظر پراش اشعه ایکس، آمورف و و دارای ذرات ایزومتری هستند. با این روش می توان رنگ های قرمز تا نارنجی به دست آورد، لیکن برای رنگ های زرد مناسب نیست.

   اکسیدهای آهن قهوه ای ترانسپرنت با رسوب دادن محلول های آهن II با محلول قلیایی رقیق (هیدروکسید یا کربنات سدیم) و اکسایش با هوا به دست می آیند. فقط دو سوم هیدروکسید، اکسید هیدرات یا کربنات آهن رسوب کرده اکسید می شود. روش دیگر تهیه اکسیدهای آهن، اکسایش کامل ترکیبات آهن رسوبی و سپس افزودن نیمی از محلول نمک آهن اولیه و رسوب دادن هیدروکسید است. لیکن این محصولات دارای ترکیبات FeO.Fe2O3 هستند و فرومغناطیس هستند. آن ها درای اهمیت عملی نیستند.

     خواص و کاربردها. از نظر مقاومت در برابر نور، هوازدگی و مواد شیمیایی، اکسید های آهن ترانسپرنت عملکردی مشابه اکسیدهای آهن اپک دارند.در ضمن آن ها جذب UV زیادی دارند ، که در کاربردهایی مانند رنگ کردن بطری های پلاستیکی و لایه های مورد استفاده در بسته بندی غذاهای حساس به UV مورد بهره برداری قرار می گیرد. مصرف جهانی اکسیدهای آهن ترانسپرنت 2000 تن در سال است. آن ها عمدتا به همراه رنگدانه های آلومینویم پولکی در ساخت رنگ های فلزی و در رنگ کردن بطری ها و الیاف پلاستیکی به کار می روند.

      سم شناسی. مطالعات سم شناسی خاصی بر روی اکسیدهای آهن شفاف انجاام نگرفته است. نتایج به دست آمده برای اکسیدهای اپک برای این رنگدانه ها قابل استفاده است.