簡介
顏料黃37,鎘黃37, cadmium yellow37
顏料索引: PY37/顏料黃37 CI 77199
粉狀物質,無臭無氣,難溶於水,難溶於丙酮,難溶於乙醇,不溶於酸鹼,微溶於5%稀鹽酸,溶於濃酸、稀硝酸及沸騰的稀硫酸(1:5)。無爆炸危險性,無毒,非易燃,非腐蝕性。鎘黃不受硫化氫的影響。鎘黃相對密度為4.5~5.9,淺黃的泌度比深黃的小。β-型比α-型的親油性強。
以硫化鎘或硫化鎘與硫化鋅固溶物為主要成分的黃色無機顏料,其顏色隨硫化鋅固溶量增加由黃色變為淺黃色。鎘黃不
鎘黃的化學成分:純品為CdS或(Cd/Zn)S;主要由硫化鎘CdS和硫酸鋇BaSO4組成的填充型為CdS-BaSO4或(Cd/Zn)S-BaSO4,又稱作鎘鋇黃。
鎘黃顏料除顏色為黃色外,其餘同鎘紅,但遮蓋力不如鎘紅,鎘紅遮蓋力為鎘黃的7~10倍。鎘黃著色力和遮蓋力也不如鉻黃。
鎘黃具有優良的耐光、耐熱、耐鹼性能,耐酸性能較差。用作繪畫顏料,也用於塗料、矽酸鹽、橡膠等工業。由硫酸鎘溶液與硫化鋇作用而製得。如有硫化鋅同時沉澱,可得淺檸檬黃色。如果有少量硫化硒同時沉澱,則可得橙黃色。
性能
鎘黃的各個色調都具有極好的耐曬性,然而,暴露在工業大氣中卻會失色和褪色。其色彩十分明亮。
性能指標 鎘黃
不透明性 極好
耐溶劑性 極好
抗鹼性 極好
化學性質
純鎘黃的化學組成為硫化鎘或硫化鎘與硫化鋅的固溶體。鎘黃的顏色鮮艷而飽滿(飽和度可達80%~90%),其色譜範圍可從淡黃、經正黃直至紅光黃。含硫化鋅的鎘黃,其黃色度隨硫化鋅固溶量的增加而變淺,直至淡黃。工業生產的鎘黃有淺黃(櫻草黃)、亮黃(檸檬黃)、正黃(中黃)、深黃(金黃)和橘黃等幾種。硫化鎘亦可與碳酸鎘組成混合物的橘黃,但不是固溶體。鎘黃的顏色取決於同顏料膠態聚集體有關的二次因素,很大程度上取決於有凝結作用的陰離子化合價。鎘黃粒子形態為球形或其聚集體。黃型鎘黃粒徑為0.04~0.4μm,孔半徑20~200 nm, 比表面7~8 m2/g。
硫化鎘黃的常溫穩定形態有兩種:一種是β-CdS,屬立方晶型;另一種是α-CdS,屬六方晶型。前者稱為低溫穩定型,耐熱性≤500℃;後者稱為高溫穩定型,熔點1405℃,耐熱性≥600℃。在常溫和500℃範圍內,兩種晶型的鎘黃可以穩定型共存。立方晶的單個晶粒粒徑≤100mm,而六方晶的單晶晶粒在100~280nm。硫化鎘黃在700℃以上變為褐色,在980℃氮氣氛中升華但不分解,如有空氣存在則完全氧化為CdSO4和CdO。在潮濕與空氣共同作用下,鎘黃可氧化為有毒的硫酸鎘。
鎘黃研磨性好,易與粘膠劑研和,但耐磨性差。在乾燥狀態長久研磨顏色變暗,熱處理可使變色的鎘黃恢復原狀。鎘黃著色力較強,耐光、耐候性優良,不遷移、不滲色。鎘黃因其不溶性在著色製品中是安全的,但這仍屬有毒顏料。
用途
鎘黃廣泛用於搪瓷、玻璃和陶瓷的著色。也用於塗料、塑膠行業,還用作電子螢光材料。鎘黃幾乎適用於所有樹脂的著色,在塑膠中呈半透明性。含硫化鋅的淺色類鎘黃用於聚乙烯中,應儘量縮短成型加工時間,因為硫化鋅會促進聚乙烯塑膠分解而呈綠色。鎘黃在室室的穩定性不如鎘紅,多用於室內塑膠製品。鎘黃不宜與含銅或銅鹽的顏料拼用,以免生成黑色的硫化銅或綠色的硫酸銅。鎘黃與藍色的顏料拼混可得到綠色。
生產方法
通用鎘黃的工業生產一般採用煅燒法或沉澱-煅燒法。
煅燒法:在高溫下煅燒碳酸鎘和硫,製取鎘黃。加入氧化鋅或硫酸鋅,則可製造淺色調的鎘黃。反應方程式:
CdCO3→CdO+CO2↑
2CdO+S→SO2↑+Cd
Cd+S→CdS
ZnO+S→ZnS+SO2↑
CdS+ZnS→CdS·ZnS
操作方法
燃燒時生成的氧化鎘處於活化狀態,立即與硫反應生成硫化鎘。釋放出的二氧化碳可阻止空氣中的氧所引起的硫過早燃燒。但仍有部分硫被氧化為二氧化硫,因此爐料中的硫應比理論計算的過量,如每摩爾碳酸鎘配以1.2~1.5mol的硫。煅燒法制鎘黃的的爐料配比碳酸鎘:氧化鋅:硫為 100;15:50(淺黃), 100:5:47(正黃),100:0:50 (深黃)。煅燒前將爐料置於球磨機內混合均勻。煅燒溫度一般為500~600℃,煅燒時間為1~2h。溫度過高或時間過長,已生成的硫化鎘有可能被氧化為硫酸鎘。溫度或時間不足,則會有紅褐色或黑色的氧化鎘存在。煅燒宜採用傳熱均勻的轉爐或馬弗爐。煅燒期間,需隨時取樣觀察,以控制顏料色澤。煅燒後,用水漂洗顏料,除去硫酸鎘或硫酸鋅雜質,然後過濾,在250℃以下乾燥得鎘黃產品。煅燒法不適於大規模生產。
沉澱-煅燒法。按所用原料不同,該法又分為碳酸鎘法和硫酸鎘法。
碳酸鎘法。反應方程式:CdCO3+Na2S→CdS↓+Na2CO3
操作方法: 氯化鎘和碳酸鎘的製備方法見“鎘紅”和有關文獻。工業硫化鈉通過重結晶法除去其中的雜質。經提純的硫化鈉用蒸氣溶解後,調密度為1.134~1.143 g/cm3,用泵吸入硫化鈉槽內備用。將硫化鈉溶液經計量後送至裝有盤管加熱的合成釜內,同時開動攪拌並加入配製好的碳酸鎘料漿,升溫至70~80℃。反應1h後,得到黃色硫化鎘沉澱物。沉澱物用水漂洗除去可溶性鹽類,用試紙測得為中性,送壓濾機過濾。濾渣送乾燥箱在120℃以下乾燥24h。水分小於0.4%時出料,包裝即為成品。這種未經煅燒的鎘黃可用作搪瓷或玻璃色素,因為玻璃製品著色時仍需高溫燒成。鎘黃如需煅燒,則按碳酸鎘法制“鎘紅”的後段工藝方法進行。煅燒溫度在450~600℃。硫酸鎘法。硫酸鎘為水溶性鹽,以它為起始原料生產鎘黃通常有兩種。一種是硫酸鎘與硫化鈉反應,即:CdSO4+Na2S→CdS↓+Na2SO4
另一種是硫酸鎘與硫代硫酸鈉反應。亦稱為硫代硫酸鈉法。生產中為阻止硫酸的生成而產生復鹽(CdS·nCdSO4),需加入適量的中和劑(如碳酸鈉), 嚴格控制pH值,此時反應如下:
CdSO4+Na2S2O3+Na2CO3→CdS↓+2Na2SO4+CO2↑
如要制淺色鎘黃,則往反應混合物中加入氧化鋅。在此情況下,反應中產生的硫酸與鋅作用生成鹽,因此不必加入中和劑,CdSO4+Na2S2O3+H2O→CdS↓+Na2SO4+H2SO4
ZnO+H2SO4→ZnSO4+H2O
Znso4+Na2S2O3+H2O→ZnS↓+Na2SO4+H2SO4
成品中,鎘和鋅對硫的總摩爾比以1:(0.98~0.99)為佳。製備不同鎘黃產品時硫代硫酸鈉(Na2S2O3·5H2O)、硫酸鎘(CdSO4·8/3H2O)、氧化鋅(ZnO)和碳酸鈉(Na2CO3)的配比分別為150:100:18:0(檸檬黃)、 150:100:12:0(淺黃)、150:100:0:21(正黃)。硫酸鎘法的工藝過程類似於碳酸鎘法。首先將硫酸鎘溶液(濃度為200g/L)送至合成釜內,加熱至70~80℃,再加適應症碳酸鈉或鋅白(ZnO)。然後在攪拌下加入晶體硫代硫酸鈉。生成的沉澱物經過濾、乾燥後,煅燒1~2h。檸檬黃和淺黃的煅燒溫度為550~600℃,正黃約為400~500℃。煅燒通常是在還原或惰性氣氛中。
毒性
鎘黃有毒。因此在歐洲,添加了鎘黃的塗料禁止用於所有與環境有關的場合。