無機顏料

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。[1]

以天然礦物或無機化合物制成的顏料。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,中國就用人工煉制銀朱(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〕的制造法。1809年法國L.-N.沃克蘭制成鉻黃，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年鈦復合顏料（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。

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，著色力低，顏色鮮艷度差，部分金屬鹽和氧化物毒性大。[1]

無機顏料包括各種金屬氧化物、鉻酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽和硫化物等，如鋁粉、銅粉、碳黑、鋅白和鈦白等都屬于無機顏料范疇。

天然產物料，完全得自礦物資源，如天然產朱砂、紅土、雄黃等。合成的如鈦白、鉻黃、鐵藍、鎘紅、鎘黃、立德粉、炭黑、氧化鐵紅、氧化鐵黃等。

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，由于擠壓、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后，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：

1 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通過濕潤的粉末并置換出粒子間的空氣和水分后，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干處理的，顏料的表面除了夾雜著空氣，還吸附一層水膜。顏料表面通常所吸附的水量，相當于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，液體呈水珠狀附著在固體的表面。

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后，由于表面活性劑分子有力地定向吸附在固體的表面，有助于降低液體的表面張力，提高其濕潤和分散性能。

2 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，這種定向緩沖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，隨著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。

無機著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，把其余波長的光反射出來而呈現各種不同的色彩。

黑色顏料 　僅次于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。碳黑是用量僅次于二氧化鈦的塑料用無機顏料著色劑。炭黑按加工方法分類，品種繁多，用作顏料一般被稱為“色素炭黑”。炭黑不僅具有著色性能，還具有優良的耐候性和抗熱氧化作用。[2]

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著色力、耐化學性、保色性、分散性，價格較廉。氧化鐵紅用于生產地板漆、船舶漆，由于有顯著的防銹性能，也是制作防銹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，用來制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。鋅鉻黃的遮蓋力和著色力均較鉛鉻黃差，但色淺，耐光性好。鎘黃具有良好的耐熱、耐光性，色澤鮮艷，但著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，不能用于兒童玩具、文教用品和食品包裝的著色。鐵黃色澤較暗，但耐久性、分散性、遮蓋力、耐熱性、耐化學性、耐堿性都很好，而且價格低廉，因此廣泛用于建筑材料的著色。

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，可以制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，然后加入重鉻酸鉀和鉻酸，即得堿式鉻酸鋅鉀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、干燥前徹底洗去。堿式鉻酸鋅鉀可作為檸檬黃顏料，也可同氧化鐵紅配合制成底漆。另一種鋅鉻黃是用氧化鋅同鉻酸進行反應而制得的,又稱為四鹽基鉻酸鋅ZnCrO4·4Zn(OH)2，多用于制造磷化底漆。

鎘黃 　鎘黃有純鎘黃和用硫酸鋇共沉淀的鎘黃兩種。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，沉淀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，制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，著色力、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，易于加工，因含有毒的重金屬，自從酞菁綠等有機顏料問世以后，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。多用于冶金制品、水泥的著色。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，所以能用于軍事偽裝漆。

鉛鉻綠 　是鉻黃和鐵藍的混合物，在鉻黃制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。鉛鉻綠可用于一般性涂料。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，群青耐堿不耐酸，色澤鮮艷明亮，耐高溫。鐵藍耐酸不耐堿，遮蓋力、著色力高于群青，耐久性比群青差。自從酞菁藍投入市場后，由于它的著色力比鐵藍高兩倍，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，但著色力和遮蓋力稍差，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，以鐵藍制成的深藍色涂料，經曝曬后表面易產生銅光現象。主要用于制造油墨及文教用品。

棕色顏料

氧化鐵棕 Iron oxide brown
　　1.產品概述：分子式Fe2O3·nH2O,鐵棕拼混產品具有氧化鐵紅、氧化鐵黃的特性，鐵棕還具有顏色范疇大，適應性強等主要特點，與氧化鐵紅，鐵黃相比適用范圍更加廣泛，更能適用于用戶。
　　2.規格型號：610/686/860/868。
　　3.用途：廣泛應用于彩色水泥磚、涂料、油漆、建材、橡膠、塑料等領域。
　　4.儲運條件：存放于干燥處，勿使受潮，避免高溫，并與酸堿物隔離。按上述保管條件，未拆包裝的產品有效貯存期為三年。
　　產品名稱：氧化鐵棕 型號：610/686/860/868

群青 　由陶土、硫磺、純堿、芒硝、炭黑和石英粉按照不同配方混勻，裝于陶罐中，在高溫下焙燒，再經水洗等精制工序制成。產品可從淺藍色至深藍色。與氯化銨混合經熱處理后，可制成粉紅色、紫色顏料。用于繪畫顏料、橡膠、塑料、涂料等。群青遇氫氧化鈣變白，因此不能用于水泥著色。

無機顏料廣泛用于涂料、塑料、合成纖維、橡膠、建筑材料、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。

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%，防銹顏料占4.6%,氧化鉻綠占1%,鎘顏料占0.2%,其他占0.6%。

新穎的復合顏料,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。

新型無機顏料近年來的研究開發方向主要是：①發展復合顏料，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，可制成黃、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,可用于有高耐久性要求的建筑材料、涂料、工程塑料的著色及配制繪畫顏料等。

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制造加工顏料，使用戶可直接應用，節省大量研磨加工的費用。