氧化铁颜料在建材业中的应用

氧化铁颜料在建材业中的应用 氧化铁颜料在建材业中的应用 王敏 (辽宁省辽中县辽河化工厂,辽中110200) 摘要:介绍了用于建材业的氧化铁系颜料的物理化学性能,应用中遇到的一些问, 以及发展前景. 关键词:氧化铁,颜料,建材 中图分类号.TF125.1文献标识码:B文章编号:1003—1324(2004)04—0054—03 0前言 随着建筑业的发展,各类新型建筑已由清一色 的灰色向彩色化发展,建材行业中已广泛采用了彩 色水泥砖,彩色水泥瓦,彩色墙面砖,彩色地砖,砌 块,彩色混凝土路面以及其它重要的彩色水泥制品 等,它们为彩色颜料拓展了新的应用领域. 氧化铁颜料由于具有优良的着色和其它性能, 如价格便宜,又具有吸收紫外线而保护应用体系中 的基料不发生降解的优点,因此在建材工业中得到 了广泛的应用. 1应用于建材工业中的氧化铁颜料的 使用性能 氧化铁颜料的物理化学性能见表1. 表l氧化铁颜料理化性能 ?色调美观而耐久; ?着色力高,有适宜的颗粒细度和颗料组织,分 散性好; ?耐强烈日光曝晒和气候的变化以及耐碱耐灰 浆等; ?在一定的温度范围内是稳定的; ?耐污浊空气,在任何污浊空气中都是非常稳 定的; ' 54'《山东建材))2004年第25卷第4期 ?耐水,耐油,耐溶剂的渗漏,不溶于水,各种矿 物油和酯,酮类以及其他有机溶剂,无渗透现象. 适用于砖瓦铺地中的氧化铁系颜料有氧化 铁红,氧化铁橙,氧化铁黄,氧化铁黑以及复合多彩 颜料等. 2使用于建材工业中的氧化铁系颜料 的品种 2.1氧化铁红 氧化铁红的化学组成为三氧化二铁,它是铁氧 化物中最稳定的化合物,其颜色从黄到紫.氧化铁 红具有着色强度高,耐酸碱,纯度高,热稳定性好,与 应用体系中的其他成分相容性好,可吸收紫外线阻 止基料降解,对光的作用很稳定;再加上成本低廉 (仅为有机颜料的1/4,1/10),因此广泛应用于砖 瓦及混凝土中. 2.2氧化铁黄 氧化铁黄的化学成分为水合氧化铁,用量仅次 于氧化铁红.这主要是铁黄生产成本低(仅为有机 颜料的1/5—1/10),色泽带有鲜明而纯洁的赭黄 色,有令人喜爱的淡色调.有着色力强,耐光,耐碱, 耐久性好以及可吸收紫外线等良好性能.目前在建 筑业中偏爱使用棕黄色或土黄色,就需要大量的铁 黄来配色. 2.3氧化铁黑 其组成是四氧化三铁,具有饱和的蓝墨光黑色, 着色力强,对光和大气的作用十分稳定,耐碱性好, 易分散,比炭黑密度大,可防止在体系中浮色,防渗 性好 2.4氧化铁棕 用拼混或沉淀法制得,颜色由浅到深排列.它 也是一种常用的氧化铁颜料,耐久性好,着色力高, 无毒,它能防止基料降解,是混凝土着色的理想颜 料. 2.5氧化铁橙 与氧化铁棕一样,用氧化铁黄和氧化铁红拼混 而成.性能类似氧化铁棕,是彩砖,瓦,混凝土制品 件的选用颜料. 2.6复合颜料 两种或两种以上的单色铁系颜料与有机颜料经 表面助剂处理后复合工艺而成.上海氧化铁颜料厂 生产的铁酞绿以及新近开发上市的紫绛红,宝蓝,翠 绿,珍珠绿等新品种,为建筑颜料配套了各种色彩. 具有颜色鲜艳品种多,不易褪色,分散性好等优点, 受到建筑业的好评. 3氧化铁系颜料在建材工业中的应用 3.1彩色水泥瓦的着色 国内彩色水泥瓦主要有同质的彩色水泥瓦和彩 色表面层水泥瓦两种.欧美国家的彩色水泥瓦均是 同质瓦,色彩处理采用混合型.颜料贯注瓦片整体, 质感朴实自然,色泽亚光柔和,有的在同质瓦的表面 上再喷涂涂料.同质彩色水泥瓦的颜料用量较大, 国内彩色水泥瓦大多采用表层彩色层. 国内彩瓦生产线多数采用上料,搅拌,混压成 型,切割着色处理,养护,脱模,包装等工序,在生产 设备上有引进国外全自动生产线的,有国内半自动 生产线的,衬托模具的材质有钢板的,铸铁的和铝, 锌合金的.薄钢板的易变形,铸铁的太笨重,少数厂 家采用铝,锌合金的衬托模具,但一次性投资较大, 因此国内彩瓦的质量参差不齐,彩瓦着色用的颜料 以价格较便宜的无机颜料为主,当然,首先选用的是 各类氧化铁系颜料.我国的彩瓦业自上世纪90年 代初期发展起来,属于一个新兴的行业,随着人民生 活水平的提高,彩瓦将会从表面涂层向同质瓦发展, 对氧化铁颜料的需求也会大大增加. 3.2彩色水泥地砖的着色 彩色水泥地砖和彩色水泥瓦一样,分为同质的 和表面彩色层的两种.目前国内生产同质的彩砖厂 家不多,绝大多数采用彩色表面层制砖,模具有钢模 和塑模两种,其生产工艺和对氧化铁着色颜料 的使用均同彩色水泥瓦的技术要求一样. 3.3彩色现浇水泥路面(道路彩色铺面)的着色 长期以来,道路路面只有两种颜色,即白色(水 泥)路面和黑色(沥青)路面,单调而乏味.随着经济 的发展,世界上许多国家开始注意到铺筑彩色路面 可以美化环境,给人以良好心理感受,使人心情舒 畅,精神振奋.因而彩色路面作为一种新的铺面技 术,逐渐引起人们的兴趣,在城市街道上铺筑不同色 彩的彩色路面,可以与道路周围的建筑艺术更好地 协调,从而体现出一个国家或一个城市的特色和风 格. 彩色现浇水泥路面采用的工艺是在浇注普通的 水泥路面尚未干的情况下,即在路面上撒下薄薄一 层彩色水泥层,然后借助图案模具在路面上压出图 纹来,当路面干燥后喷上一层树脂,即时让路面亮起 来. 这种现浇路面的施工对氧化铁颜料性能应用要 求同水泥瓦砖用氧化铁颜料的技术要求一样. 3.4氧化铁颜料在彩色水泥中的应用 氧化铁颜料及其多彩颜料是彩色水泥的主要着 色剂,由于氧化铁颜料对水泥的拉折压强影响很少, 色彩鲜艳,价格相对低廉,水泥由于经过研磨后色泽 比较一致,为混凝土和砂浆制品的广泛应用提供了 机遇. 3.5氧化铁颜料在水性色浆中的应用 水性色浆主要用于混凝土及砂浆制品着色和水 性涂料的着色,国外的应用量很大.国外建筑业为 了方便,将氧化铁颜料分散于混凝土配料中.国外 生产商从上世纪80年代开始就向混凝土制品生产 商提供高浓度预分散的氧化铁颜料水性色浆料.国 内外对氧化铁颜料的水性色浆使用量少,且仅个别 混凝土制品件生产商有水性氧化铁颜料浆供应使 用.近年来,随着建材业的发展,氧化铁颜料的水性 色浆品的商品将会越来越多地进入建材市场. 4混凝土和水泥砂浆制品在着色过程 中的一些常见问题 目前一些新建的彩色水泥砖瓦厂在彩色砖瓦生 产过程中常碰到褪色,色彩不一,砖瓦面上出现"白 霜"等现象,给彩色砖,瓦生产商造成了经济上,质量 信誉上的损失.其原因大致如下. (1)选择了不适应彩色砖,瓦用的着色颜料.如 山东建~8}2004年第25卷第4期'55. 一 类不耐碱的或者本身不耐晒的颜料以及在水泥砂 浆中会起化学反应,反应后就会消失颜色的颜料. (2)选择了不适宜的罩光合成树脂.彩色水泥 砖,瓦的表面上一般均喷涂一层合成树脂作为砖瓦 面保护层,选择了不适宜的合成树脂,不耐紫外线光 照,合成树脂膜不均匀收缩等造成树脂膜的龟裂,树 脂泛黄色,引起彩瓦,砖的视觉上的"褪色". (3)彩瓦,砖表面的"泛霜"造成彩瓦,砖表面发 花,色彩不一.这种现象是由于水泥中的游离钙顺 着砂浆的毛细孔转移到瓦,砖表面.氢氧化钙遇到 空气中的二氧化碳,生产了白色的碳酸钙,水分挥发 了,白色的碳酸钙沉积在彩瓦砖面上,这种现象称为 "泛碱".可以通过控制水灰比或添加一些外加剂来 减少或消除此现象. 目前市场上流行的彩瓦,砖面上涂刷密封涂料 (或称上光剂,密封剂等)对有泛碱,色彩不一问题的 产品既起了着色作用,又使砂浆,彩色瓦,砖表面毛 细孔隙堵着,光洁,并使彩瓦,砖不易渗漏,提高了彩 瓦,砖的耐候,防渗漏性能. 5国内外市场对氧化铁颜料的应用情 况 在世界范围内氧化铁的产销量仅次于钛白粉, 是第二量大,面广的无机颜料,是第一大彩色颜料. 近年来,世界氧化铁颜料的消费量,合成品每年达 70万t,天然品达20万t以上,销售额可达8, 60, 10亿美元.建筑材料消耗的氧化铁大约占60%,涂 料约30%,其余10%用于众多的其他用途. 在欧美两大市场中,氧化铁颜料的最大消费部 门是建筑和涂料工业.这两大行业的兴衰和需求变 化直接影响氧化铁颜料的}肖费状况. 西欧60%的氧化铁用于建材.美国每年消费5 万t中就有3万t用于建筑业;英国昆凝土铺地材 料的地块用氧化铁以惊人的速度增长.近年来仅用 于彩色灰浆中的氧化铁每年超过7000t.除铺地块 外.西欧混凝土屋面瓦,混凝土预制件,混凝土砌块, 彩色砖,彩色灰浆等也大量需用氧化铁颜料. 北美,加拿大的氧化铁消费结构与欧洲相似,加 拿大和澳大利亚氧化铁也主要用于建筑业.加拿大 的氧化铁产品65%用于本国的混凝土工业;10%用 . 56.《山东建材))2004年第25卷第4期 于彩色混凝土灰浆.在澳大利亚,氧化铁颜料年交 易量约2万t,其需求量随新建筑物的数量而起伏. 美国近年来受欧洲市场影响,建筑业内氧化铁颜料 的用量随该行业迅速发展也不断增加,年用量约需 合成氧化铁4,5万t.美国的氧化铁在建材部门主 要用于混凝土铺路块(约占15%,20%),水泥彩瓦 (约占10%,l5%)和混凝土彩色砌块(约占5%, 10%).美国西南部各大洲大量用铁红,铁黄,铁棕, 铁黑制彩色混凝土制品,用于房屋建筑,铁棕,铁黑 在美国是最受欢迎的建材着色剂. 在国内,所消费的氧化铁系颜料主要为铁红,铁 黄,铁黑,铁棕,复合铁绿及新近开发上市的多彩颜 料.据不完全统计:2002年全国建材业消费量为 5.8万t,占国内氧化铁总消费量的35.2%,年销售 额为2300万元,这与国外建材业的氧化铁主要消费 量相比,有很大的市场发展空间. 氧化铁颜料具有良好的耐候性,耐酸碱性,耐光 性能,这些优异的性能不是其他无机颜料或有机颜 料所能兼有的.在彩色混凝土制品件中,氧化铁颜 料添加量为1%,10%,超过10%,对混凝土的抗压 强度有负作用,也会影响混凝土的凝固时间,在灰浆 中的氧化铁颜料用量也在10%以下(天然品用量可 超出一些).用于混凝土的氧化铁一般在4%,8% 为宜,同时氧化铁中不应有铝,锌化合物,因为这些 化合物对混凝土的强度和凝固时间会产生不利影 响. 我国生产的氧化铁颜料适用于下列各种建筑结 构和混凝土制品件的着色: (1)各种室内外彩色混凝土表面和建筑表面,如 墙面,地坪,天花板,支柱,门廊,阶梯,街道,汽车路, 停车站,车站等的铺路块; (2)各种混凝土预制件和建筑制品件,如彩色砖 面砖砌块,仿琉璃瓦,嵌板,水槽,混凝土地砖,彩色 灰浆,标塔等; (3)水磨石和马赛克花砖.用于敷饰室内外墙 面,地面地坪,阶梯,门廊,通道等. (4)人造石,如人造大理石,人造灰华石等; (5)矿棉水泥,用于敷饰墙面嵌板,地面盖板,窗 台阶梯,箱匣等. (收稿日期:2004--07__07)