氧化鐵顏料是重要的無機顏料,其產量僅次于鈦白粉而居世界無機顏料的第二位,是用量最大的彩色顏料。氧化鐵紅是需求量最大的一類氧化鐵顏料,其色相品質及其顏色的均一性控制是目前企業(yè)最為關注的技術指標和難點之一。

本文對“混酸法”工藝制備的各型號氧化鐵紅顏料進行測試分析,重點研究了氧化反應時間對氧化鐵紅顏料色相的影響。采用XRD,SEM、分光測色儀等技術對氧化鐵紅顏料的微結構和色相進行了表征,測定了在不同氧化反應時間下制備的氧化鐵紅顏料的L、a、b值,并利用線性回歸方程研究了鐵紅顏料a值和b值之間的關系。然后根據顏色拼混關系式、基于最小二乘法原理編制了氧化鐵顏料配色軟件,用于計算預測拼混氧化鐵紅顏料的種類和比例。最后,對氧化鐵紅顏料車間各批次產品的色相值(ΔL、Δa、Δb)進行了統(tǒng)計,采用SPSS軟件進行了相關性分析。并根據生產實際構建了色相評估方案,該方案包括色相合格率,色相(ΔL、Δa、Δb)分布百分比,以及車間各型號鐵紅顏料產品與顏料飽和度相關的Δa值變化趨勢等。

通過研究可以得到以下結論:SEM測試表明,濕法混酸工藝合成的氧化鐵紅顏料形貌為球形,并且尺寸分布不均。通過XRD分析可得,氧化反應時間不同,制備的氧化鐵紅的樣品都具有純的Fe2O3相。隨著反應時間增加,氧化鐵紅的粒徑增大,其L值呈現先減小后增大的變化,而a值和b值則呈現出逐漸減小的趨勢。各型號鐵紅顏料a值與b值大致呈線性關系,符合線性方程:b=1.60853a-30.18734,相關系數R2=0.8757。線性回歸曲線代表了合成氧化鐵紅顏料品質的平均水平,處在直線以上的顏料表示其紅相不足(a值偏低),處在直線以下的樣品表示其紅相高于平均水平(品質較高)。

通過各型號鐵紅產品與標準曲線對應相同b值點的a值差[a]分析,將各型號產品進行品質分類,尤其是高紅相產品(R70/R90/R150)和低紅相產品(R40/R50/R80/R60/R140)按折合系數計算產量。編制的色相拼混軟件可用于計算實際顏料粉體的拼混,根據目標顏色快速計算所需顏料的種類和比例,也可用于未知色漿的拼混試驗,能很好地滿足實際工業(yè)應用需求。

而小批量鐵紅產品可通過其他種類拼混得到,可用于企業(yè)優(yōu)化鐵紅品種生產布局。此外,通過拼混可以精確地控制顏料產品的顏色,保持顏料批次產品間顏色的一致性。通過SPSS軟件對氧化鐵紅顏料車間各批次產品的色相值(ΔL、Δa、Δb)相關性進行分析,得出Δa與Δb呈正高度相關或中度相關,ΔL和Δb之間基本呈現不相關,該研究結果有利于車間簡化控制參量,提高產品色相合格率。

通過構建的氧化鐵紅顏料色相評估方案,用于監(jiān)控分析每月鐵紅顏料產品的色相變化趨勢,可以對企業(yè)顏料產品的色相品質實施有效地管理。產品色相合格率和Δa(0)比例是衡量顏料產品色相品質的兩個重要指標,可以考慮作為參考值來給車間計算等效產量,以促進車間生產顏料產品的品質提升。