Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология пигментов и красителей. Учебное пособие
.pdf
С.В. Самченко, О.В. Земскова, И.В. Козлова
ТЕХНОЛОГИЯ ПИГМЕНТОВ
И КРАСИТЕЛЕЙ
Учебное пособие
ISBN 978-5-7264-3466-7
Москва 2024
© ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ», 2024
© Оформление. ООО Компания
«Ай Пи Ар Медиа», 2024
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
УДК 666
ББК 35.41
С17
Р е ц е н з е н т ы :
доктор технических наук, профессор Ю.Р. Кривобородов,
профессор кафедры химической технологии композиционных
и вяжущих материалов РХТУ им. Д.И. Менделеева;
кандидат технических наук О.Ю. Баженова,
доцент кафе дры технологии вяжущих веществ и бетонов НИУ МГСУ
Самченко, С.В.
С17 Технология пигментов и красителей [Электронный ресурс] : учебное посо-
бие / С.В. Самченко, О.В. Земскова, И.В. Козлова ; Министерство науки и
высшего образования Российской Федерации, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет. —
Электрон. дан. и прогр. (5 Мб). — Москва : Издательство МИСИ – МГСУ,
2024. — URL: http://www.iprbookshop.ru/. — Режим доступа : для зарегистрированных пользователей. — Загл. с титул. экрана.
ISBN 978-5-7264-3466-7
Представлены основные виды пигментов общего назначения, их свойства, ме-
тоды синтеза и технологии производства. Рассмотрены пигменты, применяемые в
декорировании керамических изделий, а также цветные стекла и принципы их окрашивания.
Для обучающихся бакалавриата направления подготовки «Технология худо-
жественной обработки материалов».
Учебное электронное издание
© ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ», 20
© Оформление. ООО Компания
«Ай Пи Ар Медиа», 2024
24
Учебное электронное издание
Самченко С.В., Земскова О.В., Козлова И.В.
ТЕХНОЛОГИЯ ПИГМЕНТОВ И КРАСИТЕЛЕЙ
Учебное пособие
Редактор Е.А. Копылова
Технический редактор А.В. Кузнецова
Корректор А.С. Скрябина
Компьютерная правка и верстка С.С. Сизиумовой
Для создания электронного издания использовано:
Microsoft Word 2010, Adobe InDesign CS5.5, ПО Adobe Acrobat
Объем данных 5 Мб.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Национальный исследовательский Московский
государственный строительный университет».
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Издательство МИСИ – МГСУ.
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 14-23, (499) 183-91-90, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru
ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа»
8 800 555 22 35 (бесплатный звонок по России)
E-mail: sales@iprmedia.ru
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ........................................................................................................................... 7
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ........................................... 10
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПИГМЕНТОВ ............................................................. 13
3. СВОЙСТВА ПИГМЕНТОВ ............................................................................... 16
3.1. Химический сос тав и природа повер хности пигментов............................. 17
3.2. Кристалличность структуры пигментов ......................................................... 19
3.3. Цвет пигментов и его измерение ...................................................................... 20
3.4. Дисперсность пигментов..................................................................................... 26
3.5. Светостойкость и фотохимическая активность пигментов ....................... 30
3.6. Укрывистость пигментов .................................................................................... 31
3.7. Интенсивность пигментов .................................................................................. 32
3.8. Маслоемкость пигментов.................................................................................... 34
3.9. Диспергируемость пигментов............................................................................ 34
3.10. Абразивность пигментов .................................................................................. 35
3.11. Меление красок ................................................................................................... 36
4. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПИГМЕНТОВ ............................................................. 38
4.1. Процесс кристаллизации пигментов................................................................ 39
4.2. Измельчение и микронизация пигментов ...................................................... 43
4.3. Процесс диспергирования в пленкообразователях...................................... 44
4.4. Стабилизация пигмен тов .................................................................................... 45
5. СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
МИНЕРАЛЬНЫХ ПИГМЕНТОВ ................................................................... 47
6. ПРОМЫШЛЕННАЯ ПЕРЕРАБОТКА СЫРЬ Я ........................................ 50
7. БЕЛЫЕ ПИГМЕНТЫ И НАПОЛ НИТЕЛИ ................................................ 53
7.1. Технология получения диоксида титана ........................................................ 53
7.2. Технология производства цинковых белил ................................................... 63
7.3. Литопон .................................................................................................................... 65
7.4. Технология производства свинцовых белил ................................................. 67
7.5. Белые наполнители ............................................................................................... 68
8. ЧЕРНЫЕ ПИГМЕНТЫ ....................................................................................... 70
8.1. Технический углерод ........................................................................................... 70
8.2. Черни ........................................................................................................................ 71
8.3. Черные железооксидные пигменты ................................................................. 71
4
9. ЖЕЛ ТЫЕ, ОРАНЖЕВ ЫЕ, КРАСНЫЕ,
КОРИЧНЕВЫЕ НЕОРГАНИЧ ЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ ............................ 73
9.1. Крона ........................................................................................................................ 73
9.2. Железооксидные пигменты ................................................................................ 76
10. СИНИЕ И ЗЕЛЕНЫЕ ПИГМЕНТЫ ............................................................ 79
10.1. Ультрамарин......................................................................................................... 79
10.2. Железная лазурь .................................................................................................. 80
10.3. Пигментный оксид хрома ................................................................................. 81
10.4. Изумрудная зелень ............................................................................................. 82
10.5. Смешанные зеленые пигменты (зелени) ...................................................... 82
11. ТЕРМОСТОЙКИЕ ПИГМЕНТЫ ................................................................. 84
12. ПИГМЕНТЫ ДЛЯ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ КРАСОК........................... 86
13. СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИГМЕНТИРОВАННЫХ
ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ........................................................ 88
14. ПОРОШКОВЫЕ КРАСКИ .............................................................................. 89
15. ОРГАНИЧ ЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ .................................................................. 92
16. КЕРАМИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ.................................................................. 94
16.1. Простые хромофорные вещества на основе соединений железа .......... 94
16.2. Простые хромофорные вещества на основе соединений хрома ............ 96
16.3. Простые хромофорные вещества на основе соединений кобальта ....... 97
16.4. Простые хромофорные вещества на основе соединений марганца ...... 99
16.5. Пигменты с редкоземельными элементами (РЗЭ) ...................................100
16.6. Красные хромово-свинцовые и селенокадмиевые
керамические пигменты ..................................................................................100
16.7. Пурпурные пигменты ......................................................................................101
16.8. Пигменты шпинельно го типа ........................................................................102
16.9. Пигменты корундового типа..........................................................................103
16.10. Пигменты виллемитового типа...................................................................104
16.11. Пигменты грана тового типа ........................................................................105
16.12. Пигменты сфенового типа............................................................................106
16.13. Пигменты цирконового типа .......................................................................107
17. ТЕХНОЛОГИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ ............................108
17.1. Сырьевые материалы для производства керамических пигментов ....108
17.2. Технологические схемы получения пигмен тов........................................111
5
18. КЕРАМИЧЕСКИЕ КРАСКИ ........................................................................114
18.1. Надглазурные краски .......................................................................................114
18.2. Производство надглазурны х красок ............................................................115
18.3. Флюсы для керамических красок .................................................................116
18.4. Подглазурные краски.......................................................................................118
18.5. Производство подглазурных красок ............................................................119
19. ПРЕПАРАТЫ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ......................................121
19.1. Порошкообразное золото................................................................................121
19.2. Препарат жидкого золота ...............................................................................121
19.3. Получение препаратов жидкого матового
полировочного золота и платины .................................................................125
20. ЛЮСТРЫ..............................................................................................................127
21. СИЛИКАТНЫЕ КРАСКИ..............................................................................129
22. СТЕКЛА ДЛЯ ХУДОЖЕСТВ ЕННЫХ ИЗД ЕЛИЙ ..............................131
23. ЦВ ЕТНЫЕ СТЕКЛА. ПРИНЦИПЫ
ОКРАШИВАНИЯ СТЕКЛА ...........................................................................133
23.1. Синие и голубые стекла ..................................................................................137
23.2. Фиолетовые, сиреневые и розовые стекла .................................................137
23.3. Зеленые стекла ...................................................................................................138
23.4. Желтые, оранжевые, и коричневые стекла ................................................140
23.5. Красные стекла («рубины») ...........................................................................141
23.6. Стекла смешанных оттенков .........................................................................142
23.7. Дымчатые стекла...............................................................................................143
23.8. Черные стекла ....................................................................................................143
23.9. Опаловые и непрозрачные стекла ................................................................144
23.10. Ювелирные и другие декоративные стекла ............................................145
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................................................146
ПРИЛОЖЕНИЕ ........................................................................................................147
Библиографический список..................................................................................151
6
ВВЕДЕНИЕ
Краткая историческая справка. Человечество с давних времен в
различных сферах своей деятельности использует краски и красители.
Многочисленными свидетельствами служат наскальные рисунки, дошедшие до наших дней из древнейших времен.
В XVI―XVII вв. в России для окрашивания тканей и пряжи ис-
пользовались в основном краски растительного происхождения: марену
(травянистое многолетнее растение, из высушенных и растертых корней которого получали краситель красного или красно-коричневого
цвета), шафран (в зависимости от технологии производства из шафрана
возможно получить желтый, красный или розовый пигмент), вайду
(двухлетнее растение, являющееся источником получения синего пигмента), багульник¸ служивший источником зеленого цвета, и т.д. В конце ХIX в. в России появились синтетические краски, такие как: индиго
(синий), ультрамарин (синий), ализарин (красно-бурый), хризамин
(желтый), гессенская желтая (желтый), красная кровяная соль (красный) и др. Для окраски домов, церквей, домашней мебели и утвари применялись земельные краски (охра, железный сурик, мумия, умбра и др.).
Для окраски стекла использовался небольшой ассортимент красок:
для получения голубого стекла применялся шмельт, для получения
желтого стекла ― желть неаполитанская, в производстве хрусталя ―
сурик. Только благодаря опытам М.В. Ломоносова удалось расширить
палитру цветов в стеклоделии. Им были получены разновидности цветных стекол вплоть до красного цвета вследствие варьирования способов химической обработки в восстановительной и окислительно й среде
и за счет введения свинца, олова, сурьмы, меди и других химических
элементов, известных на тот момент, в состав стекол.
В иконописи традиционно использовались в большинстве случаев
неорганические природные пигменты, которые на протяжении многих
веков остаются стойкими к свету и воздействию агрессивных вод. По
данным реставраторов ВХНРЦ им. И.Э. Грабаря установлено, что в состав красок, используемых древними художниками, входили, помимо
привычных земель (охры, умбры, сиены, мумии и др.), прозрачные
кристаллические цветные пигменты, такие как лазурит, киноварь, аурипигмент (ражгиль), гематит, глауконит (празелень), азурит (голубец)
и др., которые благодаря своей блестящей стекловидной поверхности
способны отражать свет, что делает иконы долговечными.
7
Когда именно в России возникло производство красок, неизвестно,
но толчком для развития технологии получения красителей и техник
нанесения красок на изделие (ткань, кожу, корабли, посуду и т.д.) стали
реформы Петра I, которые привели к подъему многих отраслей в народном хозяйстве страны, в том числе и в производстве красок.
В 1718 г. был построен первый завод по производству мумии из
купоросной руды. Одновременно было организовано производство
русского бакана (ярко-красной краски), который впервые изготовил П.
Васильев. Продукт оказался настолько качественным, что впоследствии
стал использоваться в живописи.
Уже после смерти Петра I в 1731 г. в Москве были построены фабрики М. Шорина и С. Нестерова, специализировавшиеся по выпуску
белил и сурика, а в 1748 г. П. Сухаревым и И. Беляевым был организован завод по выпуску берлинской лазури, бакана, кармина.
В 1749 г. в г. Ярославле были построены свинцово-белильный завод В. Колчиным и Ярославский завод Свешникова, выпускающий серу, купорос и мумию из железного колчедана. Приблизительно в это же
время было налажено красочное производство купцом А. Тавлеевым с
компанией возле г. Торжка. На предприятии выпускались высококачественный бакан, шижгель и синяя брусковая краска, изготавливаемая
из вайды методом, применяемым в Индии и хранимым в строжайшем
секрете долгое время.
В 1758 г. в Вологде Ф. Жевлунцов построил фабрику по производству
берлинской лазури, которая отличалась особым качеством и дешевизной.
Уже к десятым годам ХIX в. производились краски на 30 предприятиях России (в Московской, Петербургской, Ярославской, Тверской,
Смоленской, Орловской губерниях). Большинство из них изготавливали краски в сухом виде.
В производстве керамических изделий использовались керамические краски, которые являются окрашенными минеральными веществами, обладающими повышенной стойкостью не только к световым,
атмосферным, химическим воздействиям, но и к высокой температуре
(1000 °С и выше).
Искусство окраски керамических изделий берет свое начало из
глубокой древности. Еще во времена, приходящиеся на рассвет Египетской, Ассирийской цивилизаций и Вавилона, керамические изделия
умели окрашивать в желтые, коричневые и сине-бирюзовые тона. Однако в России первые опыты в создании цветной мозаики были проведены только М.В. Ломоносовым. Несколько позднее керамические
8
краски стали выпускаться на некоторых фарфоровых заводах, но большого распространения не получили и вплоть до конца ХIХ в. завозились в нашу страну из Франции, Англии, Германии.
Лишь в 1918 г. была предпринята попытка организовать производство керамических красок в г. Ликино-Дулево Московской области, а в
1919 г. началось их изготовление. Проводимые научные исследования
позволили в кратчайший срок достичь уровня зарубежных стран, как по
количеству тонов, так и по качеству красок. Это дало возможность их
применять не только в керамической промышленности, но и в стеклоделии, при окраске пластмасс и в лакокрасочном производстве в целом.
9
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Красители ― это растворимые вещества, способные окрашивать
различные материалы.
Пигменты ― это твердые высокодисперсные неорганические и
органические компоненты, входящие в состав жидких или порошкообразных красителей (красок, эмалей, шпатлевок, грунтовок и т.д.) с целью придания покрываемому материалу определенного оттенка цвета,
а в комплексе с органическим пленкообразователем ― и защитных
свойств, таких как газо- и водонепроницаемость, механическая прочность, атмосферостойкость и т.д.
Частицы пигмента в пленке способны поглощать, отражать и рассеивать равномерно или избирательно падающий свет, что придает
пленке белую, черную или цветную окраску, полностью укрывающую
цвет подложки. При этом пигменты оказывают защитное действие на
саму пленку, предотвращая ее деструкцию при воздействии солнечных лучей.
В большинстве случаев пигменты являются носителями противокоррозионных свойств. Присутствуя в составе красителя, они оказывают пассивирующее действие на химические процессы, протекающие на
поверхности окрашенного металла, тем самым предотвращая его коррозию. Для красок и эмалей характерно применять пигменты в количествах 20…50 % (масс.), в грунтовках ― до 60 % (масс.), в шпатлевках ― до 70 % (масс.).
Зачастую пигменты являются дорогостоящими материалами. Чтобы удешевить производство красителей, частично пигменты заменяются наполнителями, которые не обладают декоративными и защитными
свойствами, но при этом в составе красителя улучшают его свойства и
покрытий, на которые краситель был нанесен. Наполнители схожи с
пигментами и также являются высокодисперсными природными и синтетическими веществами, в основном белыми или слабоокрашенными,
отличающимися от пигментов более низким показателем преломления
света (табл. 1).
Дисперсии пигментов и наполнителей в сухих смесях или в растворах и эмульсиях пленкообразователей, способные образовывать на поверхности окрашиваемого изделия или материала непрозрачный декоративный слой, называются пигментированными лакокрасочными
материалами. К ним относят краски, эмали, шпатлевки и грунтовки
(табл. 2).
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]