Ультрамарин (пігмент)

Ультрамарин (хімічна формула: (Na2

O • Al2O3• mSiO2)x• Na2Sn) є неорганічним пігментом. Використовується в лакофарбової промисловості для повідомлення фарбам і емалей зеленого, фіолетового, червоного, і, в основному, синього кольору). В основу пігменту входить алюмосиликат натрію, який містить включення полісульфідів і сульфідів натрію. Саме від полісульфідів натрію залежить основний колір неорганічного пігменту ультрамарину. Значення n коливається від 2 до 5, m - від 2 до 3, x - від 1 до 5. Для ультрамарину синього кольору n = 2 - 5, m = 2,5 - 3 і х = 2,5 - 3. Кристалічні ґрати всіх Ультрамарин однакова і не залежить від кольору і хімічного складу пігменту.

Отримання (виробництво) синього пігменту ультрамарину

Синій пігмент ультрамарин виробляють шляхом термічної обробки вихідного матеріалу. Сировиною служить декілька компонентів: діатоміт (він же інфузорна земля, цілить, кизельгур або гірська мука), каолін, має хімічну формулу Al2O3• 2SiO2• 2H2O, карбонат натрію (кальцинована сода) і сірка. Крім основних компонентів до суміші сировини додають деревне вугілля або кам`яновугільний пек (бітум). Вони служать восстановителями. До сировини, що використовується у виробництві ультрамарину, пред`являється ряд вимог. Наприклад, каустична сода обов`язково повинна бути чистою, без домішки бікарбонатів. Це необхідно для того, щоб полісульфіди натрію, що утворюються на початковому етапі випалу, що не розклалися. З цією ж метою сировину перед термічною обробкою ретельно просушують. Діатоміт і каолін не повинні містити домішки заліза. Порошок сірки не повинен містити домішок миш`яку, які в процесі виробництва ультрамарину можуть утворити з воднем дуже токсична сполука - арсин (миш`яковистий водень).

Відео: Fra Angelico blue pigment extraction

Для отримання шихти всі складові ретельно подрібнюють до гомогенного стану суміші. Подрібнення спочатку проводять всіх компонентів окремо, а потім в суміші, в необхідному співвідношенні. Термічна обробка шихти може проводитися двома методами: одностадійним або двохстадійною. 

Одностадійний спосіб термообробки передбачає завантаження шихти невеликими партіями по 5 - 7 кілограм в пористі тиглі, виготовлені з шамотної цегли. Кожен тигель закривають кришкою і завантажують в піч. Безпосередньо в печі тиглі розташовуються рядами, один ставлять на інший. Процес випалу умовно ділиться на три стадії. У першому періоді в відновної середовищі утворюються полісульфіди і сульфіди натрію. При цьому температура підвищується до 450 ° С. Повітря в систему не надходить. У другому періоді протікає реакція між каоліном і полісульфідами натрію. Продуктом взаємодії цих елементів є ультрамарин зеленого кольору. Процес протікає також в відновної середовищі, без доступу повітря і при температурі близько 725 - 780 ° С. Суміш витримують кілька годин. Третій етап термообробки - «томління», в процесі якого зелений ультрамарин окислюється і набуває синього кольору. У період «томління» піч поступово охолоджується при вільному доступі кисню повітря. Даний етап займає близько 8 - 15 діб.




Одностадійний спосіб термічної обробки шихти зараз використовується дуже рідко, тому що займає багато часу і вимагає великих трудовитрат. Піч довго розігрівається, її ККД низький. Крім того, за рахунок нерівномірного розподілу температури всередині печі, ультрамарин виходить низької якості, з неоднорідною структурою.

У наш час практично на всіх підприємствах використовують двухстадийную термічну обробку шихти при виробництві синього пігменту ультрамарину. Він дозволяє всі перераховані вище недоліки усунути. Суть методу полягає в роздільному отриманні зеленого і синього пігменту. Завдяки сучасному, добре обладнаному обладнання на стадії виробництва зеленого пігменту ультрамарину проводиться випалення невеликих партій матеріалу, а в процесі виготовлення синього - суміш постійно перемішується. Перша стадія (виробництво зеленого ультрамарину) протікає в спеціальних печах шахтного типу, а друга (отримання пігменту ультрамарину синього кольору) - в печах з безперервним перемішуванням за допомогою вбудованих мішалок. Ефективним також є метод виробництва ультрамарину з використанням печей обертового типу. Тривалість двухстадийного способу складає всього близько 40 - 50 годин.

В результаті випалення можна отримати напівфабрикатний ультрамарин, який ще необхідно очистити від сторонніх водорозчинних включень (видаляють солі, використовуючи відмивання), просушити і ретельно подрібнити.

Властивості пігменту ультрамарину



Ультрамарин використовується тільки для додання кольору лакофарбовому матеріалу, здатність захисту від корозії пігмент фарбам і емалей не повідомляє. Кристалічна решітка пігменту ультрамарину вибудувана з оксидів кремнію і алюмінію. Між вузлами решітки знаходяться іони сірки і натрію. Характер зв`язку натрію і сірки визначає колір ультрамарину. У червоному і фіолетовому неорганічний пігменті між сірою і натрієм немає зв`язку. У синьому Ультрамарині вони утворюють тетрасульфіди, а в зеленому - дисульфід. Щільність ультрамарину становить близько 2200 - 2700 кг / м3. Укривістость невелика - всього близько 120 г / м2. Термостійкість ультрамарину - до 500 - 600 ° С. Пігмент відрізняється дуже високою світлостійкістю, але і фотоактивного, тому не використовується у виробництві лакофарбових матеріалів, призначених захищати поверхню від атмосферної корозії. Розмір фракцій ультрамарину може бути дуже різним, від 0,5 до 10 мкм. Інтенсивність кольору не залежить від ступеня дисперсності. Навіть самий тонкодисперсний порошок буде характеризуватися інтенсивністю, набагато меншою, ніж у блакиті. Дана характеристика визначається хімічним складом. Зростання інтенсивності і насиченості відбувається зі збільшенням вмісту сірки.

Відео: Midcap Mania: Ultramarine & Pigments (Co Part Of Thirumalai Group) - July 18, 2016

Ультрамарин руйнується під впливом розчинів кислот. При цьому відбувається виділення сірководню. Але пігмент має достатню стійкість до лугів.

Застосування (використання) ультрамарину

Ультрамарин знайшов досить широке застосування в різних сферах виробництва. Використовується при виготовленні композиційних і лакофарбових матеріалів. Ультрамарин синього кольору у виробництві художніх фарб, емалей, композицій на основі клею, вапняних і емульсійних лакофарбових матеріалів. У дуже малій кількості пігмент ультрамарин вводять в системи для нейтралізації жовтизни готового продукту. Так відбілюють цукор, текстиль, папір, емалі і фарби і багато іншого. Використовується ультрамарин і у виробництві пластичних мас, лінолеуму та ін.

Відео: A story of blue





Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Увага, тільки СЬОГОДНІ!