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無機顏料

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無機顏料是以天然礦物或無機化合物製成的顏料。一般純度較低，色澤較暗，但價格低廉。廣泛用於塗料、塑料、合成纖維、橡膠、建築材料、文教用品、繪畫顏料、油墨、紙張、玻璃、搪瓷、陶瓷等工業生產部門。

基本內容

中文名：無機顏料

發展趨勢：提高無機顏料的環保安全水平

分類：天然無機顏料、人造無機顏料

原料：有色金屬的氧化物

顏料簡介

隨着全球經濟的復甦，國內外建築建材、塗料油漆，塑料、油墨等行業出現了快速增長，無機顏料的需求量也迅速增加。隨着塗料行業快速發展，作為其主要原材料之一無機顏料得到了長足發展，其中以鈦白粉、氧化鐵所占比重最大。

"十二五"期間，國家將在部分區域實施重金屬等特徵性污染物總量控制，隨着國家環保法規的日益嚴格和下游領域對環保型無機顏料的需求的增長，"十二五"期間環保型無機顏料的研發、生產和應用必將取得較大進展。目前，許多國家在嚴格的環保法規的約束下，無毒、可替代傳統鉛鎘顏料的環保型無機顏料流行起來。國內也正在積極開發環保無機顏料，給下游產業應用帶來了希望，產業前景可期。

提高無機顏料的環保安全水平，實現無鉛化已經得到了業內企業的廣泛認同，環保型無機顏料開發方向大勢所趨。

智研數據研究中心發布的《2013-2018年中國無機顏料市場運營評估與投資戰略研究報告》共十一章。首先介紹了國內外顏料行業運行現狀、中國無機顏料行業運行環境等，接着分析了中國無機顏料市場營運的現狀，然後介紹了中國無機顏料行業競爭格局。隨後，報告對中國無機顏料行業做了重點企業經營狀況分析，最後分析了中國無機顏料市場發展前景與投資預測。

無機顏料是有色金屬的氧化物，或一些金屬不溶性的金屬鹽，無機顏料又分為天然無機顏料和人造無機顏料，天然無機顏料是礦物顏料。

以天然礦物或無機化合物製成的顏料。天然礦物顏料一般純度較低，色澤較暗，但價格低廉。而合成無機顏料品種色譜齊全，色澤鮮艷、純正，遮蓋力強。

人類很早就使用無機顏料，史前時代煙黑、白堊、色土、天然氧化鐵已被作為顏料使用。在公元前3000～前2000年,就已掌握了鉛白的生產方法。公元前200年左右,中國就用人工煉製銀硃(HgS)作顏料。1704年德國迪斯巴赫發明彩色顏料普魯士藍〔一種深藍色顏料，主要成分Fe4【Fe(CN)6】3·xH2O〕的製造法。1809年法國L.-N.沃克蘭製成鉻黃，1831年法國I.B.吉梅在里昂附近建廠生產群青，1874年英國奧氏鋅白公司所屬的威德尼斯工廠生產了鋅鋇白。1916年鈦複合顏料（含TiO225%）、1923年純二氧化鈦（鈦白）投入生產，使顏料生產水平推進了一大步。目前，無機顏料的色譜，基本上已配套齊全。

顏料特性

無機顏料耐曬，耐熱，耐候，耐溶劑性好，遮蓋力強，但色譜不十分齊全，着色力低，顏色鮮艷度差，部分金屬鹽和氧化物毒性大。

作用機理

無機顏料的基本光學性能和顏料性能，主要由以下三方面來確定：

①顏料與分散介質之間的折光率之差；

②被固體吸收的光（包括固體中的雜質）；

③粒徑及粒徑分布。其中粒徑及粒徑分布可以通過表面處理來改善。

在顏料生產過程中，無論被研磨多細的顏料粉末，總會含有一些聚集和絮凝粒子。顏料在運輸、儲存過程中，由於擠壓、受潮會進一步絮凝成大顆粒，而且顏料越細、表面積越大、表面能更高，更容易絮凝在一起。如果通過適當的表面活性劑處理後，這些絮凝的大顆粒，在使用時就很容易被分散開來，其分散機理主要如下：

潤濕

無機顏料粉末在液體中的分散主要經過以下三個階段：①粉末的濕潤，液體不僅要濕潤粉末的表面，還要把粉末粒子間的空氣和水分置換出來；②通過濕潤的粉末並置換出粒子間的空氣和水分後，顏料粉末中的絮凝體和聚集體被破壞；③被濕潤和被破壞的絮凝體和聚集體粉末在液體中保持穩定的分散狀態。也就是說分散是潤濕—分散—保持分散體穩定的過程。一般情況下，無機顏料在使用前是很少進行烘乾處理的，顏料的表面除了夾雜着空氣，還吸附一層水膜。顏料表面通常所吸附的水量，相當於固體表面上所形成單分子膜所需要的水量。例如每克 TiO 2 表面積為10m 2 ，水分子吸附層厚度為 10 × 10 -10 m，單分子膜所需要的水量約為顏料重量的 0.3% ，所以顏料中的水分含量也是影響其分散性能的主要因素之一。固體被濕潤的好壞，可根據其接觸角來判斷，接觸角為 0 °表示完全濕潤，液體完全展布在固體的表面；接觸角為 180 °表示完全不濕潤，液體呈水珠狀附着在固體的表面。

固體能否在液體中良好濕潤，除了用接觸角大小來判斷外，還可測定其濕潤熱的大小來判斷，一般親水性粉末（如 TiO 2 ）在極性液體中濕潤熱大，在非極性液體中濕潤熱小，而疏水性粉末在極性和非極性液體中的濕潤熱大致上是一定的。

固體粉末在液體中的沉降速度和沉降容積的大小也可判斷其濕潤程度的好壞（見表 1 ），像 TiO 2 這種極性大的固體在極性大的溶液中沉降容積小，在極性小的溶液中則大；而非極性固體粉末一般沉降容積都大。通過加入表面活性劑處理後，由於表面活性劑分子有力地定向吸附在固體的表面，有助於降低液體的表面張力，提高其濕潤和分散性能。

電斥力（ξ電位）

無機顏料在水溶液中的分散和分散穩定性，主要依賴其在水中的電斥力即ξ電位的大小來決定。

電斥力就是利用電荷的排斥來保持分散穩定性。

表面活性劑能在水溶液中電離出大量帶負電（或正電）的離子，牢固地吸附在顏料粒子的表面，使這些粒子帶有相同電荷，其它帶相反電荷的離子則自由擴散到液體介質的周圍，形成一個帶電離子的擴散層（雙電層）。自固體表面至擴散層最遠處（即帶相反電荷為 0 的地方）的兩層離子間的電位差稱為ξ電位。粒子間的靜電斥力就是由此而來，這些帶相同電荷的粒子一經接觸就相互排斥，從而保持分散體系的穩定，即著名的 D.L.V.O. 理論。

在電斥力的情況下，表面活性劑必須具有高的電離性能，通常使用的是陰離子表面活性劑及一些無機電介質，如：多磷酸三鉀、焦磷酸鉀、多磷酸鈉、烷基芳基磺酸鈉、次亞甲基萘磺酸鈉、聚羧酸鈉等。

3 空間位阻效應（或熵效應）

當顏料分散在非水介質中時，便大大排除了上述離子反應的可能性，非離子表面活性劑在水中不電離，在這種情況下，表面活性劑的作用稱之為空間位阻效應或熵效應。因為表面活性劑能夠定向地吸附在顏料粒子的表面，形成一種單分子吸附層，這種定向緩衝層能防止粒子間的相聚，從而保持分散體系的穩定（又稱保護膠體或膠束）。

顏料表面的表面活性劑分子群，隨着表面活性劑濃度的提高，其熵會降低，運動將受到限制，顏料粒子越靠近、越壓縮，其熵會進一步降低，從而有利分散體系的穩定。

顏料分類

根據顏色分類

無機着色顏料可分為消色顏料和彩色顏料兩類。消色顏料包括從白色、灰色到黑色的一系列顏料，它們僅表現出反射光量的不同，即亮度的不同。彩色顏料則能對一定波長的光，有選擇地加以吸收，把其餘波長的光反射出來而呈現各種不同的色彩。

黑色顏料 　

僅次於白色顏料的重要顏料。主要品種是炭黑。顏料用炭黑的性能與橡膠加工用的不同。顏料炭黑的主要質量指標是黑度與色相。

紅色顏料 　

無機顏料中的紅色顏料，主要是氧化鐵紅。氧化鐵有各種不同的色澤，從黃色到紅色、棕色直至黑色。氧化鐵紅是最常見的氧化鐵系顏料。具有很好的遮蓋力和着色力、耐化學性、保色性、分散性，價格較廉。氧化鐵紅用於生產地板漆、船舶漆，由於有顯著的防鏽性能，也是製作防鏽漆和底漆的主要原料。將氧化鐵紅的顆粒磨細到≤0.01μm時，顏料在有機介質中的遮蓋力顯著下降，這種顏料稱為透明氧化鐵，用來製作透明色漆或金屬閃光漆，比使用有機染料有更好的保色性。

黃色顏料

主要有鉛鉻黃（鉻酸鉛）、鋅鉻黃（鉻酸鋅）、鎘黃（硫化鎘）和鐵黃（水合氧化鐵）等品種。其中以鉛鉻黃的用途最廣泛，產量也最大。世界年產量約180kt，中國年產量約10kt。鉛鉻黃的遮蓋力強,色澤鮮艷，易分散，但在日光照射下易變暗。鋅鉻黃的遮蓋力和着色力均較鉛鉻黃差，但色淺，耐光性好。鎘黃具有良好的耐熱、耐光性，色澤鮮艷，但着色力和遮蓋力不如鉛鉻黃，成本也較高，在應用上受到限制。鉛鉻黃和鎘黃均含重金屬，不能用於兒童玩具、文教用品和食品包裝的着色。鐵黃色澤較暗，但耐久性、分散性、遮蓋力、耐熱性、耐化學性、耐鹼性都很好，而且價格低廉，因此廣泛用於建築材料的着色。

鉛鉻黃 將硝酸鉛或醋酸鉛與重鉻酸鈉（或重鉻酸鉀）、氫氧化鈉、硫酸鋁等多種原料，按不同配比，不同反應條件，可以製得各種色澤的鉛鉻黃。

鋅鉻黃 又稱鋅黃。將氧化鋅懸浮在水中，然後加入重鉻酸鉀和鉻酸，即得鹼式鉻酸鋅鉀K2CrO4·3ZnCrO4·Zn(OH)2就是鋅鉻黃顏料。也有用硫酸或鹽酸代替部分鉻酸的,但生成的硫酸鉀或氯化鉀,必須在過濾、乾燥前徹底洗去。鹼式鉻酸鋅鉀可作為檸檬黃顏料，也可同氧化鐵紅配合製成底漆。另一種鋅鉻黃是用氧化鋅同鉻酸進行反應而製得的,又稱為四鹽基鉻酸鋅ZnCrO4·4Zn(OH)2，多用於製造磷化底漆。

鎘黃 鎘黃有純鎘黃和用硫酸鋇共沉澱的鎘黃兩種。向鎘鹽的水溶液中加入硫化鈉或硫化鈉和硒化鈉的混合溶液，沉澱出硫化鎘黃或硫化鎘紅，經洗滌、過濾，在轉窯（見窯）內經500～700°C焙燒，即得從檸檬黃至橙紅色的不同色澤的顏料鎘黃或鎘紅。

鐵黃 天然氧化鐵黃是一種含有各種雜質的水合氧化鐵，所含雜質，主要是硅酸鹽類。過去，製備氧化鐵黃以硝基苯還原生產苯胺時的廢料鐵泥為原料。另一種生產方法是在鐵和氧的存在下，將硫酸亞鐵加熱進行水合，即生成氧化鐵黃。氧化鐵黃的熱穩定性差，加熱到180°C以上，即脫水而變成氧化鐵紅。

綠色顏料 　

主要有氧化鉻綠和鉛鉻綠兩種。氧化鉻綠的耐光、耐熱、耐化學藥品性優良，但色澤較暗，着色力、遮蓋力均較差。鉛鉻綠的耐久性、耐熱性均不及氧化鉻綠，但色澤鮮艷，分散性好，易於加工，因含有毒的重金屬，自從酞菁綠等有機顏料問世以後，用量已漸減少。

氧化鉻綠 也稱三氧化二鉻,以鉻酐、重鉻酸鈉(或鉀、銨鹽)與碳或硫磺經高溫焙燒而成,顏色從亮綠色到深綠色。多用於冶金製品、水泥的着色。它的顆粒硬度較高，可作光學材料和金屬研磨用的拋光劑；其光譜反射特性很接近葉綠素，所以能用於軍事偽裝漆。

鉛鉻綠 是鉻黃和鐵藍的混合物，在鉻黃製造過程中加入鐵藍濕漿而成，調節鐵藍加入量的多少，可獲得從黃光綠(2%～3%鐵藍)到深綠(60%～65%鐵藍)的各種不同色澤的綠色顏料。鉛鉻綠可用於一般性塗料。另有一種鉻黃和酞菁藍（見有機顏料）的混合物也稱鉛鉻綠，這種顏料色澤鮮艷，其他性能也較好。

藍色顏料 　

主要有鐵藍、鈷藍、群青等品種。其中群青產量較大，群青耐鹼不耐酸，色澤鮮艷明亮，耐高溫。鐵藍耐酸不耐鹼，遮蓋力、着色力高於群青，耐久性比群青差。自從酞菁藍投入市場後，由於它的着色力比鐵藍高兩倍，其他性能又好，因而鐵藍用量逐年下降。鈷藍耐高溫，耐光性優良，但着色力和遮蓋力稍差，價格高，用途受到限制。

鐵藍 由硫酸亞鐵、黃血鹽（亞鐵氰化鉀）、硫酸銨反應生成白漿，再以氯酸鹽氧化而成。青光鐵藍稱為中國藍(China blue)，紅光鐵藍稱為米洛麗藍（milori blue）。鐵藍為親水性顏料，與油脂、樹脂等介質的親合力較差，以表面活性劑處理，可改善其親油、易研磨性能，以鐵藍製成的深藍色塗料，經曝曬後表面易產生銅光現象。主要用於製造油墨及文教用品。

其他分類

群青 由陶土、硫磺、純鹼、芒硝、炭黑和石英粉按照不同配方混勻，裝於陶罐中，在高溫下焙燒，再經水洗等精製工序製成。產品可從淺藍色至深藍色。與氯化銨混合經熱處理後，可製成粉紅色、紫色顏料。用於繪畫顏料、橡膠、塑料、塗料等。群青遇氫氧化鈣變白，因此不能用於水泥着色。

顏料用途

途主要用

無機顏料廣泛用於塗料、塑料、合成纖維、橡膠、建築材料、文教用品、繪畫顏料、油墨、紙張。

其他

玻璃、搪瓷、陶瓷等工業生產部門。

顏料歷史

80年代

80年代初，世界無機顏料的年生產能力為3.6Mt,其中：鈦白占74%，氧化鐵系顏料占14.6%,鉻黃占5.0%，防鏽顏料占4.6%,氧化鉻綠占1%,鎘顏料占0.2%,其他占0.6%。

現在

新穎的複合顏料,年生產能力也已上升至10kt。中國無機顏料的生產企業超過百家,總產量在200kt以上。

發展趨勢

趨勢一

新型無機顏料近年來的研究開發方向主要是：①發展複合顏料，例如亮藍(CoO·Cr2O3·Al2O3)、鈦鎳黃(TiO2·NiO·Sb2O3)等。在鎳、銻的鈦酸鹽中,添加鉻、鈷、鐵、鋅等氧化物，可製成黃、綠、藍、棕等耐高溫、耐久、耐化學藥品的低毒至無毒的顏料，色澤鮮亮,性能優良,可用於有高耐久性要求的建築材料、塗料、工程塑料的着色及配製繪畫顏料等。

趨勢二

②開發顏料顆粒表面處理技術，以無機化合物或有機化合物在顏料顆粒表面形成一層色膜，可改變顏料顆粒表面性能，提高耐光、耐熱、潤濕等特性，擴大應用面，提高使用價值。③製造加工顏料，使用戶可直接應用，節省大量研磨加工的費用。

顏料差別

有機顏料與染料

有機顏料與染料的差異在於它與被着色物體沒有親和力，只有通過膠粘劑或成膜物質將有機顏料附着在物體表面，或混在物體內部，使物體着色。其生產所需的中間體、生產設備以及合成過程均與染料的生產大同小異，因此往往將有機顏料在染料工業中組織生產。

有機與無機顏料

有機顏料與一般無機顏料相比，通常具有較高的着色力，顆粒容易研磨和分散、不易沉澱，色彩也較鮮艷，但耐曬、耐熱、耐候性能較差。

有機顏料普遍用於油墨、塗料、橡膠製品、塑料製品、文教用品和建築材料等物料的着色。