專(zhuān)利名稱(chēng)：激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方法及其球狀鐵黑磁粉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球狀磁粉氧化鐵黑的制備方法及球狀鐵黑磁粉， 屬于復(fù)印,激光打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種將原料兩次氧化后再加 層而制得的產(chǎn)品性能較穩(wěn)定、粒度分布窄、含有矯頑力較低的激光印 刷用球狀氧化鐵黑磁粉的制備方法及其球狀氧化鐵黑磁粉。
技術(shù)背景在照相復(fù)印和激光印刷中使用的許多調(diào)色劑中含有黑色磁性氧化鐵黑(Fe304)。復(fù)印機(jī)和激光印刷機(jī)的核心是涂覆著有機(jī)光導(dǎo)涂層 (OPC)的一個(gè)圓柱體。用高壓電暈使圓柱體帶上靜電荷，在激光或 投影體系下，受到光照射的涂層面積會(huì)丟失不同比例的電荷，而沒(méi)有 暴露部分即原件的黑點(diǎn)部分，則保持其電荷。借助于帶靜電荷物體吸 塵效應(yīng)，當(dāng)黑的細(xì)的熱塑性粉末即調(diào)色劑噴灑在圓柱體上時(shí)，帶電荷 面積就被黑色調(diào)色粉末所覆蓋。這樣在圓柱體上產(chǎn)生了原件的鏡面影 像。然后，這些顆粒在靜電作用下轉(zhuǎn)移到紙上，通過(guò)熱壓固定，使影 像再生。通常調(diào)色劑中的黑色磁性氧化鐵黑粒度在0.2—0.5微米，并要求 粒度分布窄，對(duì)于不同類(lèi)型的復(fù)印機(jī)和激光打印機(jī)還要求磁粉具有相 應(yīng)的矯頑力，飽和磁化強(qiáng)度，剩磁等磁性能。許多復(fù)印調(diào)色劑含有 矯頑力為70—110Oe的磁粉，而激光印刷調(diào)色劑則通常含有矯頑力較 低的磁粉，要求在50Oe左右。磁性氧化鐵黑的矯頑力由生產(chǎn)過(guò)程，粒子形狀和粒度控制。以球形<立方體<八面體的順序增加。大多數(shù)復(fù) 印調(diào)色劑含有八面體和立方體的磁粉粒子，而高質(zhì)量激光印刷機(jī)調(diào)色 劑含有球形磁粉粒子。黑色磁粉通常是用鉄鹽溶液沉淀法生產(chǎn)的。USP802928對(duì)此已有 描述。在通常的工藝中得到的是立方體或不規(guī)則多面體粒子 (JP5-213620 ， JP6-53574 ， JP6-144840 )。在沉淀中嚴(yán)格控制 Fe(II)/NaOH在0.48 — 0.6才可以得到類(lèi)球形粒子(USP6806010， USP6849196)，但產(chǎn)品性能對(duì)反應(yīng)中的PH，升溫速度，攪拌形式和 速度以及氧化時(shí)間都非常敏感，在工業(yè)上很難得到穩(wěn)定性能的產(chǎn)品。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要任務(wù)在于提供一種激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制 備方法及其球狀鐵黑磁粉，具體是一種將原料兩次氧化后再加層而制 得的產(chǎn)品性能較穩(wěn)定、粒度分布窄、含有矯頑力較低的激光印刷用球 狀磁粉的制備方法及其球狀氧化鐵黑磁粉。為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種激光印刷用球狀鐵黑磁粉 的制備方法及其球狀鐵黑磁粉，用鐵鹽，堿溶液和工業(yè)廢鐵刨花，廢 鐵絲或廢鐵片做原料，其特征在于所述球狀氧化鐵黑的制取為通過(guò) 上述原料進(jìn)行兩步氧化生成氧化鐵黃，然后將氧化鐵黃加成制得。所述兩步氧化的第一步即先是用堿在20_40攝氏溫度，溶液中 通入空氣氧化的條件下沉淀鉄鹽來(lái)制備晶種，然后把晶種懸浮液打入 盛滿(mǎn)鐵刨花的氧化桶中并用水稀釋并加熱至70—90攝氏溫度，通入 空氣氧化；晶種按此原理完成氧化鐵黃生長(zhǎng)；第二步為晶種懸浮液中含有的亞鐵鹽被空氣中的氧氧化成三價(jià)鐵鹽，三價(jià)鐵鹽水解形成FeOOH,釋放出的酸和鐵刨花反應(yīng)生成亞鐵鹽，該亞鐵鹽又被空氣氧 化，這樣循環(huán)48 — 100小時(shí)生成氧化鐵黃。所述堿可以是氨，堿金屬氫氧化物，堿土金屬氫氧化物或堿金屬 碳酸鹽。所述鐵鹽可以是硫酸亞鐵或氯化亞鐵。 所述氧化鐵黃晶種的溫度控制在20_40攝氏溫度。 所述氧化鐵黃第二步反應(yīng)即加成反應(yīng)為用氧化鐵黃在微酸性條 件下進(jìn)行加成反應(yīng)生成球狀氧化鐵黑磁粉，化學(xué)反應(yīng)式為 FeS04.7H20+2NaOH=Fe(OH)2 I +Na2S04+7H20Fe(OH)2+ Fe203 .H20 = △ Fe(OH) 2 .Fe203 .H2 OFe304+2H20所述加成反應(yīng)中氧化鐵黃和七水硫酸亞鐵的重量比在1: 1.4-1: 2.5最好在h 1.6-1: 1.8。所述的加成反應(yīng)的時(shí)間是在PH6—6.5時(shí)4一8小時(shí)，PH7—8時(shí) l小時(shí)，可以使產(chǎn)品中殘留鉄鹽全部沉淀。所述加成反應(yīng)的PH是5.5—6.8，最好是在6.0—6.5。反應(yīng)結(jié)束 前1小時(shí)可以在7 — 8。上述工藝制備出的球狀氧化鐵黑磁粉，其粒度在0.2—0.5微米， BET比表面積為4_12m.sup2/g,PH4-8，矯頑力為48—90Oe。以上工藝及制出的球狀氧化鐵黑磁粉的優(yōu)點(diǎn)在于采用一種將原 料兩次氧化后再加層而制得的產(chǎn)品性能較穩(wěn)定、粒度分布窄、含有矯頑力較低，優(yōu)于于一般的激光打印機(jī)的磁粉。它具有高清晰度、高黑度等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
第一步是用鐵鹽(可以是硫酸亞鐵或氯化亞鐵)，堿溶液(可以 是氫氧化鈉，碳酸鈉，氨)和工業(yè)廢鐵刨花，廢鐵絲或廢鐵片做原料， 采用兩步氧化來(lái)制備具有合適粒度及粒度分布很窄的氧化鐵黃。即先 是用堿在20_40攝氏溫度，溶液中通入空氣氧化的條件下沉淀鉄鹽 來(lái)制備晶種。然后用泵把晶種懸浮液打入盛滿(mǎn)鐵刨花的氧化桶中并用水稀釋。在70—90攝氏溫度通入空氣氧化。晶種按此原理完成氧化鐵黃生長(zhǎng)晶種懸浮液中含有的亞鐵鹽被空氣中的氧氧化成三價(jià)鉄鹽，三價(jià)鐵鹽水解形成FeOOH,釋放出的酸和鐵刨花反應(yīng)生成亞鐵鹽， 該亞鐵鹽又被空氣氧化，這樣循環(huán)48_100小時(shí)生成氧化鐵黃。第二步是用氧化鐵黃在微酸性條件下進(jìn)行加成反應(yīng)生成球狀氧 化鐵黑。即把第一步制好的鐵黃懸浮液投入另一合成桶中，按 FeOOH:FeS047H20=h 1.4—1: 2.5最好在1: 1.6—1: 1.8加入鐵鹽。 然后在85 — 100攝氏溫度用堿溶液在攪拌下使溶液PH維持在5.5 — 6.8，最好在6.0—6.5進(jìn)行加成反應(yīng)。反應(yīng)4一8小時(shí)后再在PH7—8 反應(yīng)1小時(shí)。然后進(jìn)行過(guò)篩，壓濾，用去離子水漂洗，在80攝氏溫 度干燥至水分<1.0%，用KEK磨粉機(jī)磨細(xì)后得到目的產(chǎn)品球狀氧化 鐵黑磁粉，所述球狀氧化鐵黑磁粉的特點(diǎn)為其粒度在0.2—0.5微米 (TEM分析)，BET比表面積為4 —12m.sup2/g,PH(懸浮液測(cè)定)4-8， 矯頑力為48—90Oe。該過(guò)程中，可將相關(guān)參數(shù)作以下調(diào)整，能使反應(yīng)在最佳狀態(tài)中進(jìn)行a) 在20—40攝氏溫度氧化鐵黃晶種的制備；b) 在加成反應(yīng)中氧化鐵黃和七水硫酸亞鐵(FeS04.7H20)的重量比在h 1.4-1: 2.5最好在1: 1.6-1: 1.8;c) 加成反應(yīng)保持在85—95攝氏溫度，最后在反應(yīng)結(jié)束前1小時(shí)可以 升到100攝氏溫度，可以提高產(chǎn)品的抗氧化性，d) 加成反應(yīng)的PH是5.5 — 6.8，最好是在6.0 — 6.5。反應(yīng)結(jié)束前1小 時(shí)可以在7 — 8，e) 加成反應(yīng)的時(shí)間是在PH6—6.5時(shí)4一8小時(shí)，PH7 — 8時(shí)1小時(shí)，可以使產(chǎn)品中殘留鉄鹽全部沉淀。 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。 實(shí)施例1在容積為30立方米的桶中，泵入經(jīng)過(guò)沉清的20%濃度的硫酸亞鐵 溶液(按FeS04.7H20計(jì)為2750公斤)，在32攝氏溫度攪拌下加入 30%的氫氧化鈉溶液650公斤。加完后再繼續(xù)攪拌5分鐘以上。此時(shí) 溶液的溫度在35攝氏溫度左右。通入空氣氧化8小時(shí)后形成晶種懸 浮液。把該晶種懸浮液泵入50立方米已盛滿(mǎn)鐵皮的氧化桶中，加水 稀釋后在80攝氏溫度用空氣氧化72小時(shí)，得到氧化鐵黃懸浮液。把 該懸浮液泵入100立方米的合成桶中，加入35%的硫酸亞鐵溶液使鐵 黃FeS04.7H20為1: 1.8，并使該鐵黃懸浮液升溫到90—95攝氏溫 度，維持該溫度攪拌下慢慢加入30%的氫氧化鈉溶液，使反應(yīng)液的P H穩(wěn)定在6 . 0 — 6 . 5 ， 8小時(shí)后繼續(xù)加入3 0 %的氫氧化鈉溶液使反應(yīng)液的P H升至8同時(shí)升溫到1 0 0攝氏溫度，保持該條件1小時(shí) 后，放出反應(yīng)好的氧化鐵黑懸浮液，經(jīng)過(guò)4 0 0目過(guò)篩后用壓濾機(jī)進(jìn) 行壓濾，然后用去離子水進(jìn)行漂洗。漂洗至無(wú)水溶鹽后，濾餅在循環(huán)氣流烘箱中8 0攝氏溫度左右干燥2 4小時(shí)，然后用K E K磨粉碎得 到題述產(chǎn)品。獲得的產(chǎn)品具有下述性質(zhì)F e 3 0 4含量 9 8.2 %矯頑力Hc VSM@10k field 5 0. 5 2 Oe飽和磁化強(qiáng)度Sigma S VSM@10k field 8 6.7 7 emu/g剩磁 SigmaRVSM@ 10k field 3.43 emu/g球形粒度 0.25微米BET比表面積5.3平方米/克實(shí)施例2:同實(shí)施例1不同的是在氧化鐵黃晶種制備中，加入3000公斤(以 FeS04.7H20計(jì))的硫酸亞鐵溶液和750公斤的30%的氫氧化鈉溶液。 其余操作同實(shí)施例1.得到的產(chǎn)品具有如下性質(zhì)Fe304含量 He VSM@10k field Sigma SVSM@10k field Sigma R VSM@10k field球形粒度 BET比表面積97.8%62.29 Oe80.02 emu/g 4.0 emu/g 0.20微米5.9平方米/克,
權(quán)利要求
1、一種激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方法，用鐵鹽，堿溶液和工業(yè)廢鐵刨花，廢鐵絲或廢鐵片做原料，其特征在于所述球狀氧化鐵黑的制取為通過(guò)上述原料進(jìn)行兩步氧化生成氧化鐵黃，然后將氧化鐵黃加成制得球狀氧化鐵黑磁粉。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方法， 其特征在于所述兩步氧化的第一步即先是用堿在20_40攝氏 溫度，溶液中通入空氣氧化的條件下沉淀鉄鹽來(lái)制備晶種，然 后把晶種懸浮液打入盛滿(mǎn)鐵刨花的氧化桶中并用水稀釋并加熱 至70 — 90攝氏溫度，通入空氣氧化；晶種按此原理完成氧化鐵 黃生長(zhǎng)；第二步為晶種懸浮液中含有的亞鐵鹽被空氣中的氧 氧化成三價(jià)鐵鹽，三價(jià)鐵鹽水解形成FeOOH,釋放出的酸和鐵 刨花反應(yīng)生成亞鐵鹽，該亞鐵鹽又被空氣氧化，這樣循環(huán)48 — IOO小時(shí)生成氧化鐵黃。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方法， 其特征在于所述堿可以是氨，堿金屬氫氧化物，堿土金屬氫 氧化物或堿金屬碳酸鹽。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方法， 其特征在于所述鐵鹽可以是硫酸亞鐵或氯化亞鐵。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方法，其特征在于所述氧化鐵黃前驅(qū)體晶種的反應(yīng)溫度控制在20 —40攝氏溫度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方法， 其特征在于所述氧化鐵黃加成反應(yīng)為用氧化鐵黃在微酸性條 件下進(jìn)行加成反應(yīng)生成球狀氧化鐵黑磁粉，化學(xué)方程式為FeS047H20 +2NaOH=Fe(OH)2 I +Na2S04+7H20 Fe(OH)2+ Fe203 .H20 = △ Fe(OH) 2 .Fe203 .H2 O
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方法， 其特征在于所述加成反應(yīng)中氧化鐵黃和七水硫酸亞鐵的重量 比在h 1.4-1: 2.5最好在1: 1.6-1: 1.8。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方法， 其特征在于加成反應(yīng)的時(shí)間是在PH6—6.5時(shí)4 — 8小時(shí)，PH7 一8時(shí)1小時(shí)，可以使產(chǎn)品中殘留鉄鹽全部沉淀。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方法， 其特征在于加成反應(yīng)的PH是5.5 — 6.8，最好是PH在6.0— 6.5。反應(yīng)結(jié)束前1小時(shí)PH可以在7—8。
10、 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方 法制得的球狀鐵黑磁粉，其特征在于上述工藝制備出的球狀 氧化鐵黑磁粉，其粒度在0.2—0.5微米，BET比表面積為4— 12m.sup2/g，PH4-8，矯頑力為48—90Oe。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種激光印刷用球狀鐵黑磁粉的制備方法及其球狀鐵黑磁粉，用鐵鹽，堿溶液和工業(yè)廢鐵刨花，廢鐵絲或廢鐵片做原料，通過(guò)上述原料進(jìn)行兩步氧化生成氧化鐵黃，然后將氧化鐵黃加成制得。本工藝采用一種將原料兩次氧化后再加層而制得的產(chǎn)品性能較穩(wěn)定、粒度分布窄、含有矯頑力較低，優(yōu)于一般的激光打印機(jī)的磁粉。它具有高清晰度、高黑度等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01G49/02GK101403869SQ20081023443
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者屈慶文, 楊建明, 剛 譚, 邵玉祥 申請(qǐng)人:南通寶聚顏料有限公司