JPS6260424B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は顔料用の明るいプリムローズ・イエロ
ーの単斜晶系バナジン酸ビスマス(バナジウム酸
ビスマス)とその製造法に関するものである。
顔料は、不溶性の小さな固体粒子であり、塗
料、プラスチツク及びインキに混合されて、それ
らに色彩及び/または不透明性を付与するもので
ある。理想的には、顔料は次のような性質をもつ
べきである。(1)着色力(strength)、すなわち白
色顔料と混合した場合に色を出すために必要な有
色顔料量が少ないこと、(2)インテンシチー
(intensity)、すなわち色合いの純粋さ、いいか
えれば鈍さすなわち灰色味がないこと、(3)耐光
性、すなわち日光に曝した場合の顔料を施した物
品の色変化に対する耐性、及び(4)にじみに対する
耐性、すなわち、顔料を施した物品内で色の移動
が少ないこと。更に、多くの用途において顔料は
高度の隠ぺい力、すなわち顔料が施される物品を
効率よく不透明化する能力を有することが望まれ
る。
現在広く使用されているインテンシチーのある
イエロー顔料としては、クロム酸鉛、硫化カドミ
ウム、チタン酸ニツケル及びある種のアゾ化合物
のような多くの有機材料である。クロム酸鉛と硫
化カドミウムは高度の隠ぺい力を有するが、毒性
があると考えられるので、現在では顔料としてこ
れらの化合物を使用することを避ける傾向があ
る。チタン酸ニツケルもまた高度の隠ぺい力を有
するが、高性能顔料に望まれる着色力と、高度の
インテンシチーは有していない。有機顔料は一般
に高い着色力を示すけれども隠ぺい力が劣つてお
り、さらに耐にじみ性においても劣る場合が多
い。
従つて、毒性がなく、高度の隠ぺい力を有し、
かつ高い強度、高度のインテンシチー及び良好な
耐光性を有し、さらに有機溶剤または展色剤中で
にじみを起さないイエロー顔料が必要とされる。
バナジン酸ビスマスは、通常プツチエライトと
呼ばれる斜方晶系の形で、自然に存在するもので
ある。プツチエライトは鈍い黄褐色の鉱石であ
り、顔料として有用なものではない。このプツチ
エライトは、鈍い黄褐色の鉄酸化物である褐鉄鉱
と同じ色である。この褐鉄鉱は、繰返し試みられ
たにもかかわらず、高度のインテンシチーを有す
る明るい色の顔料として製造されることがなかつ
た。
バナジン酸ビスマスの合成法は種々の文献に記
載されている。例えば、I.M.Gottlieb and C.R.
Rowe,(“Preparation and Thermal Properties
of Bismuth Orthovanadate”,Thermal
Analysis,Vol.2,Proceedings Third ICTA
DAVOS(1971),pp,303−311;)R.S.Roth
and J.W.Waring,“Synthesis ana Stability of
Bismutotantalite,Stibiotantalite and
Chemically Similar ABO4 Compounds”,The
American Mineralogist,Vol.48(Nov.−Dec.,
1963),pp.1348−56;H.E.Swanson et al.,
“Standard X−Ray Diffraction Powder
Patterns”,National Bureau of Standards
Report,No.7592(Aug.,1962);Eduard Zintl
and Ludwig Vanino,“Process For The
Manufacture of Pure Bismuth Vanadate”;ド
イツ特許422947号(1925)。しかしながら、前記
のものはすべて、黄褐色の鉄酸化物の場合と同様
に、バナジン酸ビスマスを明るい色のイエロー顔
料として製造することに成功しなかつた。
本発明により、プリムローズ・イエローの色調
であり、毒性がなく、かつ高度の隠ぺい力、高い
着色力、高度のインテンシチー及び良好な耐光性
を有し、さらに有機溶剤または展色剤中でにじみ
がない顔料用の単斜晶系バナジン酸ビスマスが提
供される。この顔料用の明るいプリムローズ・イ
エローのバナジン酸ビスマスはX線回折で確定さ
れる純粋な単斜晶系結晶構造であり、タイプの
照明を用いた場合450ないし525nmの波長におい
て、少くとも約65単位(unit)の反射率の増加を
示し、また塗料において約60%(好ましくは約64
%)のグリーン・フイルター反射率を示し、約2
−22m2/gの表面積を有し、さらに44時間のフエ
イデオメーター(Fade−Ometer)中での曝露
で約11%以下の反射率減少しかないような塗料の
マストーン耐光性を有するものである。
また、本発明では、このバナジン酸ビスマス顔
料の製造法が提供される。この方法は、Bi
(NO3)3・5H2Oの硝酸溶液と、水酸化ナトリウム
と水酸化カリウムから選ばれた水性塩基中でのバ
ナジン酸アルカリ塩の溶液、好ましくはNa3VO4
の溶液を、溶解した硝酸アルカリ塩を含む溶液中
で懸濁したバナジウム酸ビスマス・ゲルを得るた
めに、乱流条件下で両溶液の等モル混合が確保さ
れるような混合条件に調整しながら、混合し;そ
の際、この懸濁液中でのBi3+とVO4 3-のモル比を
約0.95:1.00ないし1.10:1.00にし、かつ酸溶液
と塩基溶液の規定濃度を混合前に調整して懸濁液
のPHが約1.0ないし8.0、好ましくは1.5ないし2.0
になるようにし;必要な場合は、水酸化ナトリウ
ムと水酸化カリウムから選ばれた水酸化アルカリ
塩で、または場合によつては硝酸と硫酸から選ば
れた酸により、前記懸濁液のPHを約1.9−3.6に調
整し;ゲルをこの懸濁液から分離し;ゲルがバナ
ジン酸ビスマスの理論収率の20%以下の硝酸アル
カリ塩を含むようになるまで、そのゲルを水で洗
浄し;そしてそのゲルを約200−500℃で、約0.4
ないし約3時間、かる焼き(か焼)する;ことよ
りなるものである。
この発明は顔料用の単斜晶系バナジン酸ビスマ
スとその製造法に関するものである。この顔料用
単斜晶系バナジン酸ビスマスは、明るいプリムロ
ーズ・イエローであり、高度のインテンシチー、
高い着色力及び良好な耐光性を有する。
本発明の顔料用バナジン酸ビスマスは、X線回
折で確定されるように全体として単斜晶系結晶相
である。X線回折測定は、デバイ・シエラーの粉
末用カメラを用いて、ノレルコ社の12045B型X
線装置を40KV/20mAで操作して、でてくるCuK
〓放射線に6時間露出することによりなされる。
単斜晶系バナジン酸ビスマスは米国商務省
National Bureau of Standards(NBS)
“Standard X′Ray Diffraction Power
Patterns”に記載されている。しかしながら、そ
のX−線データは反射角ではなく面間距離で挙げ
られている。幸なことに面間距離と反射角は簡単
な等式によつて関係づけられている。
nλ=2d sinθ
n=1(1次回折)とλ=1.54Å(銅のKα照
射線)に対して、この等式は
θ=sin-1(1.54/2d)
となる。この等式を用いてNBSのデータの面間距
離を本発明者の回折計に記録される2θの値に換
算することができ、かくて
2θ=2sin-1(1.54/2d)
であり、この式を用いて、NBSのデータと本願発
明製品のスペクトルの美事な一致を得る。単斜晶
系の換算されたデータは次の表に比較されてい
る。
【表】
1 測定された反射角は換算された反射角に対し
て、常に0.3−0.5°ずれている。これは試料装
架、チヤートからの計算等に基づく実験誤差の
範囲内である。
2 正方晶系の主反射は本発明の製品では検知さ
れず、正方晶系結晶の不存在を示している。
このデータに基づいて、本発明のバナジン酸ビ
スマスは単斜晶系であると結論することができ
る。
本発明の顔料用バナジン酸ビスマスは450−
525nmの可視部スペクトル領域で反射率の大きな
増加を示す。これは、このバナジン酸ビスマスが
プリムローズ・イエローの色であり、高度のイン
テンシチーと高い着色力を有することを表わすも
のである。ここで使用される「反射率」は、タイ
プの照明を使用し、既知標準物の鏡面反射と乱
反射を、試験試料のそれらと比較したものであ
る。反射率は、Eastman社の白色反射率測定用塗
料No.6080を塗つた積分球を設置したCary社の14
型分光光度計で、測定する。試験試料は、10重量
%の本発明バナジン酸ビスマスと、90重量%の硫
酸バリウム、Eastman社製反射率測定用標準試料
No.6091とを、均一な粉末になるまで混合してつく
る。次にこの既知標準物である、Eastman反射率
測定用標準試料No.6091の反射率と試験試料の反射
率と比較する。450ないし525nmの可視部スペク
トル領域では、本発明の顔料用バナジン酸ビスマ
ス含有の試料は、Eastman反射率測定用標準試料
No.6091の可視部スペクトル全体にわたる反射率を
100単位としたスケールにおいて、少くとも約65
単位の反射率の増加を示す。実際には、試験試料
の多数が少くとも約70単位かまたはそれ以上の反
射率の増加を示す。特定のスペクトル領域での反
射率の変化の大きさが大きい程、試験試料のイン
テンシチーと着色力は大きいのである。
塗料でのバナジン酸ビスマス顔料のインテンシ
チーと耐光性は、隠ぺいを完全にした塗料ドロー
ダウンで測定する。塗料は、フーバー混練機
(Hoover muller)を使用し、顔料と結合剤の重
量比を2:1にして顔料を結合剤中に分散させて
つくる。結合剤の組成は、「Superior Varnish
and Drier Company,Marchantsville,New
Jersey」製の透明ワニス#2を98.9重量部、鉛含
有Nuodexドライヤー(24%鉛含有)を鉛とし
て1重量部及びマンガン含有Nuodexドライヤ
ー(6%鉛含有)をマンガンとして0.1重量部か
らなるものである。このドローダウンを、温度25
℃、湿度約50%未満で、通風のよい室で約72−
120時間かけて乾燥させる。
インテンシチーは、マストーン・ドローダウン
のグリーンフイルター反射率により決定される。
インテンシチーは、次のようにして測定されるグ
リーンフイルター反射率の百分比で表わされる。
すなわち、Gardiner Multipurpose
Reflectometer,Serial No.40,(Gardiner
Laboratory,Inc.,Bethesda,Md.)を用い、
86.1にセツトした白色反射率測定用標準試料と、
Gardiner Reflectometerにそなえつけられたグリ
ーン三刺激フイルターを通過するGeneral
Electric社のCVSプロジエクター用ランプの光と
を使用して測定する。このGardiner
Multipurpose Reflectometerは、Richard S.
Hunterによる1940年11月付のNational Bureau
of StandardsのResearch Paper RP1345と、同
じくRichard S.Hunterによる1942年7月30日付
のNational Bureau of StandardsのCircular
C429に記載されている。ドローダウンの反射率
のパーゼンテージが高い程、色彩のインテンシチ
ーは高くなる。本発明のバナジン酸ビスマスのイ
ンテンシチーは、少なくとも約60%、好ましくは
64%のグリーンフイルター反射率を有するもので
ある。
耐光性は、乾燥した塗料ドローダウンをAtlas
Color Fade−OmeterFDA−P型内で44時間連
続的に曝露させて決定する。前述のGardiner
Multipurpose Reflectometerを、曝露前1時間
内と曝露(終了)後1時間内の測定のために使用
する。最初の反射率に対する曝露後の反射率の%
低下が、フエイデオメーターによる暗色化の%表
示である。フエイデオメーターの暗色化の%が少
い程、顔料の耐光性は良好である。本発明のバナ
ジン酸ビスマスは一般に、44時間曝露後は、約11
%またはそれ以下、好ましいものは約7%または
それ以下のフエイデオメーターによる暗色化
(%)を示す。
バナジン酸ビスマスの表面積は約2−22m2/g
である。塗料やインキのような薄層形成組成物に
使用するには約8−22m2/gの表面積が望まし
い。プラスチツク組成物に使用するには、より高
い熱安定性が望まれるので、約2−4m2/gの表
面積が望ましい。表面積は、製造業者が推せんす
る技術を用いて、Perkin−Elmer Shell Model
212Cソープトメーターで測定する。
顔料用バナジン酸ビスマスは、約4.0規定以下
に硝酸に溶解した約0.8モル/以下のBi
(NO3)3・5H2Oの溶液、好ましくは約1.0規定の硝
酸に溶解した約0.2モル/Bi(NO3)3・5H2Oの
溶液と、バナジン酸アルカリ塩の溶液、好ましく
は水酸化ナトリウムと水酸化カリウムから選ばれ
た約1.6規定以下の水性塩基中の約32モル/以
下の濃度のバナジン酸ナトリウムの溶液とを混合
してつくる。反応溶液の濃度の上限は、溶解度に
よつてきまる。しかしながら、等モル混合に調整
することは、溶液が薄い程容易である。好適な実
施態様は、約1.0規定の水酸化ナトリウム水溶液
中の約0.2モル/のNa3VO4の溶液の使用であ
る。これらの溶液は約20℃ないし30℃の温度で混
合することが望ましいが、10−100℃でも混合す
ることができる。
Bi3+とVO4 3-のモル比は約0.95:1.00ないし約
1.10:1.00であり、好ましくは約0.98:1.00ない
し1.02:1.00である。このようにBi3+または
VO4 3-が僅かに多いものを用いる。
酸溶液と塩素溶液の規定濃度は、反応混合物の
PHが約1.0−8.0になるように混合前に調整してお
く。約1.5−2.0のPHは、これにより最良のインテ
ンシチー及び/または耐光性を有する顔料用単斜
晶系バナジン酸ビスマス生成物が得られるゲルが
生じるので、好ましいものである。
溶液を混合する好ましい方法は、高い乱流条件
下で非常にすみやかな累加的混合を起す流れ反応
器中で行う。累加的混合とは、少量の実質的な化
学量論的量が一時に反応することを意味する。こ
れは大量の反応物が一度に混合する時に起る比較
的大きな濃度傾斜と化学量論的アンバランスを防
ぐ。このようなアンバランスは望ましくない副反
応を引き起す。この結果を得るのに好都合な装置
はT形ミキサー(tee mixers)または流れ反応
器である。
Bi(NO3)3・5H2Oの溶液とバナジン酸アルカ
リ塩の溶液を前記の条件下で混合すると、硝酸ア
ルカリ塩(硝酸ナトリウム、硝酸カリウムまたは
その両方)溶液中にバナジン酸ビスマス・ゲルの
懸濁が形成される。ここで用いる「バナジン酸ビ
スマス・ゲル」は、吸蔵水を含み、水和してお
り、X線的に無定形である酸化ビスマス・バナジ
ウムの沈澱物を意味する。
ゲル形成後、懸濁液のPHが1.9ないし3.6の範囲
外にあれば、この範囲にPHを調整しなければなら
ない。すなわち、懸濁液のPHが約1.9未満であれ
ば、水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カリウ
ム水溶液でPHが上るように調整し、また、PHが約
3.6を越えている場合は硝酸と硫酸から選ばれた
酸でPHが下るように調整する。
懸濁液のPHは好ましくは3.3ないし3.5に調整し
た方がよい。というのは、この範囲は、かる焼き
した時に望ましい耐光性と熱安定性を有するよう
な顔料用単斜晶系バナジン酸ビスマスを生ずるゲ
ルを生成するからである。ある環境下では、バナ
ジン酸ビスマス・ゲルはPH調整前数時間は室温で
安定であるが、懸濁液のPHを前記の最終的なPH範
囲内に急速に調整する方が望ましい。
次にこのゲルを懸濁液から分離する。これは好
ましくはろ過により行う。このゲルを集め、それ
がバナジン酸ビスマスの理論収率の約20%以上の
硝酸アルカリ塩を含んでいる場合は、その含有率
が約20%以下になるまでゲルを水で洗浄しなけれ
ばならない。ゲル中に残る硝酸アルカリ塩は約5
−7%であることが望ましい。
次にこのゲルを約200ないし500℃で約0.4−3
時間かる焼きする。好ましいのは約380ないし460
℃で約1時間のかる焼きである。このバナジン酸
ビスマス顔料は、X線回折で確認されるように全
体として単斜晶系相である。
もう一つの顔料用単斜晶系バナジン酸ビスマス
の製造法は次のような溶液の混合よりなるもので
ある。すなわち、4.0規定以下、好ましくは約1.0
規定の硝酸水溶液中の約0.8モル/以下、好ま
しくは約0.2モル/のBi(NO3)3・5H2Oの溶液
と;バナジン酸アルカリ塩(バナジン酸ナトリウ
ムまたはバナジン酸カリウム)、好ましくは水酸
化ナトリウムと水酸化カリウムから選ばれた約
1.6規定以下の水性塩基中の約0.32モル/以下
のNa3VO4の溶液、更に好ましくは約1.0規定の水
酸化ナトリウム中の約0.2モル/Na3VO4の溶
液;との混合である。これらの溶液は20−30℃で
混合することが好ましいが、10−100℃において
も混合できる。
Bi3+とVO4 3-のモル比は約0.90:1.00ないし
1.10:1.00、好ましくは約0.98:1.00ないし1.05
であり、これはBi3+またはVO4 3-のいずれかが余
分にあつても使用できること示すものである。記
号VO4 3-はここでは、水溶液中での5価のバナジ
ウム化学種を表わすのに使用するが、特定のPHや
バナジウム濃度で存在する特別の5価のバナジウ
ムイオンを意味するものではない。
酸溶液と塩基溶液の規定度は、反応混合物のPH
が約1.0−11.0になるように、混合前に調整す
る。約1.5−4.0のPHは、これにより最良のインテ
ンシチー及び/または耐光性を有する顔料用単斜
晶系バナジン酸ビスマス生成物が得られるゲルが
生じるので好ましいものである。
これらの溶液は、高度の乱流条件下での溶液の
等モル累加的混合を達成し、かつ硝酸アルカリ塩
溶液中でバナジン酸ビスマス・ゲルの懸濁を生じ
させるためには、最初に述べた方法に記載した混
合手順に従つて混合しなければならない。
懸濁液のPHが約2.2−6.0に安定化するまでは、
ゲルをその懸濁液から取り出すべきではない。す
なわち、懸濁液のPHが約2.2未満であれば、水酸
化ナトリウム溶液または水酸化カリウム溶液でPH
が上るように調整し、PHが約6.0を越えていれば
硝酸と硫酸から選ばれた酸でPHが下るように調整
する。ある環境下では、バナジン酸ビスマス・ゲ
ルはPH調整前数時間は室温で安定であるが、懸濁
液のPHは前記の最終的なPH範囲内に急速に調整す
る方が望ましい。
次にこのゲルを懸濁液から分離する。これは、
好ましくはろ過により行う。このゲルを集め、そ
れがバナジン酸ビスマスの理論収率の約10%以上
の硝酸アルカリ塩を含む場合は、その含有率が約
10%以下になるまでゲルを水で洗浄しなければな
らない。
次にゲルは水中で約60℃ないし約200℃の温度
で少なくとも0.2時間、好ましくは約90℃ないし
約100℃の温度で約1ないし2時間加熱して、ゲ
ルを顔料用単斜晶系バナジン酸ビスマスに転化さ
せる。水性の熟成を行つている間、懸濁液のPH
は、必要ならば適当な酸または塩基を加えて2.2
ないし6.0、好ましくは3.0ないし3.5に保つべきで
ある。使用に適する酸としては、硝酸、硫酸、塩
酸、臭化水素またはりん酸がある。使用に適する
塩基としては水酸化ナトリウム水溶液または水酸
化カリウム水溶液がある。約100℃以上の温度の
場合に、加熱を加圧下で行わねばならないことは
理解できるであろう。余分のバナジウムが使用さ
れる時、特にBi3+とVO4 3-のモル比の範囲が0.90
−0.95:1.00の時は、顔料は加熱段階の後、水酸
化ナトリウムと水酸化カリウムから選ばれた水性
塩基でPHを8.0−9.5に保ちながら15ないし30分
間、50℃ないし100℃で、水中にその顔料を懸濁
することにより洗浄しなければならない。
熟成完了後、顔料はろ過し、例えば約130℃で
乾燥させる。生成物は、全体として単斜晶系相で
あることがX線回折で確認される明るいプリムロ
ーズ・イエローのバナジン酸ビスマスである。
前記の各方法において、PH調整は、ゲルを懸濁
液から取り出してから実施してもよい。しかしな
がら、ゲルのPH調整を簡単にするにはゲルは水中
に懸濁しておく方がよい。一度、ゲルのPHを適切
に調整しておけば、一定の環境下では室温におい
て約1週間は安定である。
前記の各方法において、水酸化ナトリウムと水
酸化カリウムから選ばれた水性塩基中に、
V2O5,Na3VO4,Na4V2O7,NaVO3、または
K3VO4のような5価のバナジウム化合物を溶解さ
せることにより、バナジン酸アルカリ塩溶液をつ
くることができる。
上述のいずれかの方法でバナジン酸ビスマス顔
料をつくつた後、高密度無定形シリカ被覆での包
みこみまたはピロリン酸アルミニウムでの処理に
より、その顔料の耐光性を改良することができ
る。シリカ被覆は、Wernerによる米国再発行特
許27818号(米国特許3437502号の再発行特許);
Lintonによる米国特許3639133号;同じくLinton
による米国特許3370971号;及びIlerによる米国
特許3885366号において教示されるような既知の
方法で実施することができる。
次の実施例は本発明を例示するものである。す
べての「部」「%」及び「比」は特にことわらな
い限り重量によるものである。
実施例 1
次の手順に従つて9個の試料をつくる。
200mlの1.0規定NaOHに溶解させたNa3VO4
(7.58g)の溶液を、Bi(NO3)3・5H2O(20g)
を200mlの1.0規定HNO3に溶解させ撹拌されてい
る溶液中に、約2分かけて注ぎ込む。この混合物
を勢よく撹拌すると、細かいイエロー・オレンジ
の沈澱物がすぐに生ずる。次に混合物のPHを2.0
規定のNaOHで3.5に調整する。混合物を0.5時間
撹拌し、ろ過し、400mlの蒸溜水で洗浄し、再び
ろ過する。ろ紙に残つたバナジン酸ビスマス・ゲ
ルを集め、400℃で1時間かる焼きすると顔料用
単斜晶系BiVO4ができる。
これら9個のバナジン酸ビスマス試料の平均グ
リーンフイルター反射率は68.0であり、44時間曝
露後の平均フエイデオメーター暗色化率は11.0%
である。
次の手順に従つて8個の試料をつくる。
上記の手順を次の工程のみ変えて、くり返す。
すなわち、NaOHに溶解したNa3VO4とHNO3に溶
解したBi(NO3)3・5H2Oを、内径1mmのT形ミ
キサーを使用し、40psi(2.8Kg/cm2)の圧力で約
2分かけて混合し、等モルの乱流混合にする。
これら8個のバナジン酸ビスマス顔料試料の平
均グリーンフイルター反射率は69.0であり、44時
間曝露後の平均フエイデオメーター暗色化率は
6.7%である。
この試料は、等モル乱流混合がバナジン酸ビス
マス顔料の耐光性を改良することを示している。
実施例 2
次の成分を内径1mmのT形ミキサー中で、
40psi(2.8Kg/cm2)の圧力で約2分かけて混合
し、混合物をつくる。
(i) 200mlの4.0規定HNO3中にBi(NO3)3・5H2O
(78.4g)を溶解し、次に60mlの2.0規定HNO3
と545mlの水でそれを薄めたもの、及び
(ii) 500mlの1.6規定NaOH中にNa3VO4(30.3g)
を溶解し、次にこれを水で800mlに薄めたも
の。
この2つの混合物のPHが約1.5−2.0の範囲にな
るように、充分なHNO3を成分(i)に加えるか、ま
たは充分なNaOH水溶液を成分(ii)に加える。0.5
規定HNO3でPH2.3に調整した1200mlの水を入れた
3ビーカーに、前記混合物を噴出させる。ビー
カーの内容物を1分間撹拌し、0.5規定NaOHで
PHを3.2に調整する。次にPHを3.4に調整し、その
まま30分間保つ。内容物をろ過し、250mlの水で
洗浄し、それから再び250mlの水で洗浄する。ろ
過した後、バナジン酸ビスマス・ゲルをろ紙から
集め3等分の試料にする。各試料を表1の方法で
顔料用単斜晶系BiVO4に転化し、記載されている
特性を試験する。
【表】
焼き
1) 44時間のフエイデオメーター曝露後の反
射率変化を%で示す。
これは、水中加熱でつくつた単斜晶系バナジン
酸ビスマス顔料が、かる焼きでつくつた試料より
もすぐれた耐光性を有することを示している。更
に、水中加熱でつくつたバナジン酸ビスマス顔料
は、かる焼き試料よりも、高い単位重量当り着色
力(strength)を有することを示す、より広い表
面積をもつていることも示している。
実施例 3
次の成分を、内径1mmのT形ミキサー中で、
40psi(2.8Kg/cm2)の圧力で約2分かけて混合
し、混合物をつくる。
(i) 204mlの4.0規定HNO3中にBi(NO3)3・5H2O
(80.0g)を溶解し、次に20mlの2.0規定HNO3
と581mlの水でそれを薄めたもの、及び
(ii) 500mlの1.6規定NaOH中にNa3VO4(30.3g)
を溶解し、次にこれを水で800mlに薄めたも
の。
この2つの混合物のPHが約1.5−2.0の範囲にな
るように、充分なHNO3を成分(i)に加えるか、ま
たは充分なNaOH水溶液を成分(ii)に加える。0.5
規定HNO3でPH2.3に調整した1200mlの水を入れた
3ビーカーに、前記混合物を噴出させる。ビー
カーの内容物を1分間撹拌し、0.5規定NaOHで
PHを3.2に調整する。次にPHを3.4に調整し、その
まま30分間保つ。ろ過した後、ろ紙からバナジン
酸ビスマス・ゲルを集め、4等分の試料にする。
試料Aと試料Bは洗浄しない。試料Cは、各回
250mlの水で2回、ろ紙上で洗浄する。試料D
は、各回250mlの水で、各回ろ過をしなおし、2
回懸濁する。各試料は、450℃で1時間かる焼き
することにより、単斜晶系バナジン酸ビスマスに
転化させる。(バナジン酸ビスマス・ゲルを洗浄
するのに使用した水の正確な量とその方法は、表
2記載のNaNO3の量が各試料に残るように調整
すべきである。)
【表】
この表2記載のデータは、かる焼き前にゲル中
に残つていた硝酸ナトリウムの効果を示してい
る。このデータにより、ゲルからつくつた顔料用
バナジン酸ビスマスの表面積は、ゲル中の硝酸ナ
トリウムの量が増加すると減少することがわか
る。この表面積の減少は、単位(重量)当りの強
度の減少を伴うものである。熱安定性のために好
ましい粒子表面積は2−4m2/gである。
実施例 4
次の成分を、内径1mmのT型ミキサー中で、
40psi(2.8Kg/cm2)の圧力で約2分かけて混合
し、混合物をつくる。
(i) 204mlの4.0規定HNO3中にBi(NO3)3・5H2O
(80.0g)を溶解し、次に20mlの2.0規定HNO3
と581mlの水でそれを薄めたもの、及び
(ii) 500mlの1.6規定NaOH中にNa3VO4(30.3g)
を溶解し、次にこれを水で800mlに薄めたも
の。
この2つの成分の混合物のPHが約1.5−2.0の範
囲になるように充分なHNO3を成分(i)に加える
か、または充分なNaOH水溶液を成分(ii)に加え
る。0.5規定HNO3でPH2.3に調整した1200mlの水
を入れた3ビーカーに前記混合物を注入する。
ビーカーの内容物を1分間撹拌し、0.5規定
NaOHでPHを3.2に調整する。次にPHを3.4に調整
し、そのまま30分間保つ。内容物であるバナジン
酸ビスマス・ゲルの懸濁液をろ過し、各500mlの
水で2回、ろ紙上で洗浄する。ろ過した後、ろ紙
から集めたバナジン酸ビスマス・ゲルを450℃で
1時間かる焼きし、単斜晶系バナジン酸ビスマス
に転化する。この生成物を試料Aとする。
試料Bを、次の工程以外は試料Aの手順どおり
にしてつくる。すなわち、懸濁液をろ過した後、
ゲルを500mlの水中に再度懸濁し、さらにろ過
し、さらに500mlの水に懸濁し、再びろ過する工
程である。
試料Cは、10gの試料Aを500mlの水中に再懸
濁し、ろ過し、さらに500mlの水中に懸濁し、さ
らにろ過し、そして140℃で乾燥してつくる。
表3は、硝酸ナトリウムの種々の含有量に対す
る、プラスチツク中での顔料の相対的な熱安定性
を示すものである。
【表】
表3に記載された結果は、かる焼き前のゲル中
の硝酸ナトリウムの欠如が、ゲルのかる焼きで生
成されるバナジン酸ビスマスの熱安定性に対し
て、不利な影響を及ぼすことを示している。表2
と表3に記載された結果を考慮すれば、かる焼き
前のゲル中の硝酸ナトリウム量の調整は、高品質
の顔料用バナジン酸ビスマスの製造、特にプラス
チツク着色への使用のために熱安定性が要求され
る場合は、本質的に重要なものであることが認め
られよう。
実施例 5
次の成分をT形ミキサー中で混合することによ
り、混合物をつくる。
(i) 12.78の4.0規定HNO3中Bi(NO3)3・5H2O
(10.731ポンド=4.872Kg)を溶解し、次にこれ
を水で51.1に薄めたもの、及び
(ii) 7.210ポンド(3.273Kg)のNaOHを含む31.94
の水にV2O5(2.049ポンド=0.930Kg)を溶解
し、次にこれを水で51.1に薄め、バナジン酸
ナトリウムと水酸化ナトリウムとの溶液とした
もの
T形ミキサーの内径は、硝酸ビスマスの通路で
0.118インチ(0.299cm)、バナジン酸ナトリウム
の通路で0.192インチ(0.488cm)そして出口で
0.192インチ(0.488cm)である。硝酸ビスマスは
その脚部より入る。約15psi(1.05Kg/cm2)の圧
力を、そのT形ミキサーの一方から他方へ加えな
がら、約15分間溶液を混合する。2成分の混合物
のPHが約1.5ないし2.0になるように、充分な
HNO3を成分(i)に加えるか、または充分なNaOH
水溶液を成分(ii)に加える。HNO3で、PH2.2に調整
した7ガロン(26.5)の水を入れた45ガロン
(170)のタンクに前記混合物を注入する。タン
クの内容物を数分間撹拌し、それから2.0規定
NaOHでPHを3.2に調整する。次に内容物を15分
間撹拌し、ろ過し、次に20ガロン(75.7)の水
で洗浄し、それから再びろ過する。バナジン酸ビ
スマス・ゲルをろ布から集め、次にこれをHNO3
でPH3.1に調整した70ボンド(31.8Kg)の水を入
れたタンク中で撹拌する。タンクの内容物を約40
分で95℃に加熱し、その温度でPH3.1のまま120分
間保持する。生成物である顔料用バナジン酸ビス
マスをろ過により分離し、20ガロン(75.7)の
水で2回洗浄し、140℃で乾燥する。
約28ポンド(12.7Kg)の顔料を得るために上記
の手順を4回繰返す。25ポンド(11.3Kg)の顔料
を、567gの28%けい酸ナトリウム溶液(40−42
゜ボーメ)を含む104ポンド(47.2Kg)の水の中
で、最初は2000psi(140Kg/cm2)、次には5000psi
(350Kg/cm2)の圧力でGaulin Submicron
Homogenizer中を、通過させて分散させる。次
にこの混合物を加熱し、90℃に保ち、次に2.0規
定NaOHでPHを9.6に調整する。62.5ポンド(28.4
Kg)の水の中に14.497ポンド(6.5816Kg)の28%
けい酸ナトリウムを含む溶液を4時間かけて前記
混合物に加える。同時に、その混合物のPHを約45
分後に9.4に下るような割合で、その混合物に、
稀薄硫酸溶液(71.25ポンド(32.35Kg)の水に、
2.299ポンド(1.361Kg)の濃硫酸を含む)を加え
る。次に、すぐに2.0規定のNaOHで混合物のPH
を9.6に上昇させる。このPH調整の操作はけい酸
塩添加の4時間にわたつてつづける。
この4時間の添加が終つてから、そのPHを
H2SO4で9.0に下げ、そのまま60分間保持し、次
にPHを7.0に下げる。次に混合物の温度がまだ90
℃である間に、15ポンド(6.8Kg)の水の中に
3.75ポンド(1.70Kg)のAl2(SO4)3・18H2O含む
水溶液を10分間にわたつて加える。するとこのPH
は2.0−3.0に下る。次に2.0規定のNaOHにより10
分後にそのPHを6.0に上昇させる。次に生成物を
高温のままろ過し、30ガロン(114)の水で2
度洗浄し、140℃で乾燥させる。化学分析と電子
顕微鏡写真により、この顔料粒子はシリカで被覆
されていることが示される。シリカ被覆の前後に
おける顔料のインテンシチーと耐光性の測定結果
を表4に示す。
【表】
反射率変化を%で示す。
この試料により、シリカで包みこまれた顔料用
バナジン酸ビスマスは、フエイデオメーター曝露
で決定されるようにその耐光性が改良されている
ことが示される。
実施例 6
次の成分を内径1mmのT形ミキサー中で、
40psi(2.8Kg/cm2)の圧力で約2分かけて混合
し、混合物をつくる。
(i) 200mlの2.0規定HNO3中にBi(NO3)3・5H2O
(40.0g)を溶解し、次にこれを水で405mlに薄
めたもの、及び
(ii) 200mlの2.0規定HNO3中にNa3VO4(15.16
g)を溶解し、次にこれを水で400mlに薄めた
もの。
この2つの成分の混合物のPHが約1.5−2.0にな
るように、充分なHNO3を成分(i)に加えるか、ま
たは充分なNaOH水溶液を成分(ii)に加える。
HNO3でPH3.0に調整した1200mlの水を入れた4
ビーカーに前記混合物を注入する。ビーカーの内
容物を1分間撹拌し、0.5規定NaOHでPHを3.4に
調整する。次に混合物を15分間撹拌し、ろ過し、
500の水で洗浄し、再びろ過する。ろ紙からバ
ナジン酸ビスマスを集め、これを2つの等量の試
料、すなわち試料Aと試料Bに分ける。
試料Aを800mlの水の入つたビーカー内で撹拌
し、HBrまたはNaOHで混合物のPHを3.3ないし
3.4に調整する。次にPHを3.3ないし3.4に保持した
まま、混合物を90分間沸騰させる。ろ過によりバ
ナジン酸ビスマス顔料を分離し、500mlの水で洗
浄し、乾燥するまで130℃で加熱する。
試料Bをオープン・るつぼで、400℃で90分
間、かる焼きする。
試料Cは、試料Aと同じ手順に従つてつくる。
ただし、Bi(NO3)3・5H2Oを40.0g使用するとこ
ろを42.0g使用する。
試料Dは、試料Bと同じ手順に従つてつくる。
ただし、前と同様に、Bi(NO3)3・5H2Oを40.0g
使用するところを42.0g使用する。
試料Eは、次の成分を内径1mmのT形ミキサー
中で、40psi(2.8Kg/cm2)の圧力で約2分かけて
混合してつくる。
(iii) 52mlの濃HNO3と400mlの水に、Bi(NO3)3・
5H2O(88.0g)を溶解し、次にこれを水で800
mlに薄めたもの、及び
(iv) 53.0gのNaOHを含む600mlの水にV2O5
(15.0g)を溶解し、次にこれを水で800mlに薄
めて、バナジン酸ナトリウムと水酸化ナトリウ
ムの溶液としたもの。
2つの混合物のPHが約1.5ないし2.0になるよう
に、充分なHNO3を成分(iii)に加えるか、または充
分なNaOH水溶液を成分(iv)に加える。HNO3でPH
2.2に調整した1200mlの水を入れた4ビーカー
にその混合物を注入する。ビーカーの内容物を1
分間撹拌し、0.5規定NaOHで、PHを3.3に調整す
る。次に、この混合物を15分間撹拌し、ろ過し、
500mlの水で洗浄し、そして再びろ過する。ろ紙
からバナジン酸ビスマス・ゲルを集め、500mlの
水が入つているビーカー内で撹拌する。次に混合
物のPHをHNO3またはNaOHで3.3ないし3.4に調
整し、PHをその値で一定に保ちながら、その混合
物を90分間沸騰させる。ろ過によりバナジン酸ビ
スマス顔料を分離し、500mlの水で洗浄し、そし
て乾燥するまで130℃で加熱する。
試料Fは、試料Bと同じ手順に従つてつくる。
ただし、Bi(NO3)3・5H2Oを40.0g使用するとこ
ろを44.0g使用する。
試料Gは、試料Aと同じ手順に従つてつくる。
ただし、Bi(NO3)3・5H2Oを40.0g使用するとこ
ろを46.0g使用する。
試料Hは、試料Bと同じ手順に従つてつくる。
ただし、前と同様にBi(NO3)3・5H2Oを40.0g使
用するところを46.0g使用する。
試料Iは、次の成分を内径1mmのT形ミキサー
中で、40psi(2.8Kg/cm2)の圧力で約2分かけて
混合してつくる。
(v) 56mlの濃HNO3と400mlの水にBi(NO3)3・
5H2O(72.0g)を溶解し、次にこれを水で800
mlに薄めたもの、及び
(vi) 53.30gのNaOHを含む600mlの水にV2O5
(15.0g)を溶解し、次にこれを水で800mlに薄
めて、バナジン酸ナトリウムと水酸化ナトリウ
ムの溶液としたもの。
2つの混合物のPHを約1.5ないし2.0にするよう
な、充分な量のHNO3を成分(v)に加えるか、また
は充分な量のNaOH水溶液を成分(vi)に加える。
HNO3でPH2.2に調整した1200mlの水を入れた4
ビーカー内に前記混合物を噴出させる。ビーカー
の内容物を1分間撹拌し、0.5規定NaOHでPHを
3.3に調整する。次に混合物を15分間撹拌して、
そしてろ過する。ろ紙からバナジン酸ビスマス・
ゲルを集める。このゲルを500mlの水の入つたビ
ーカー内で撹拌し、混合物のPHをHNO3または
NaOHで3.1に調整する。PHを3.1に保ちながら、
この混合物を120分間沸騰させる。ろ過によりバ
ナジン酸ビスマス沈澱物を分離し、400mlの水中
に再び懸濁させる。次に温度を50℃に上昇させ、
PHを8.0に上げ、そしてそのまま10分間保持す
る。ろ過によりバナジン酸ビスマス顔料を分離
し、500mlの水で洗浄し、乾燥するまで130℃で加
熱する。
試料Jは、次の成分を内径1mmのT形ミキサー
中で、40psi(2.8Kg/cm2)の圧力で約2分かけて
混合してつくる。
(vii) 56mlの濃HNO3と400mlの水にBi(NO3)3・
5H2O(72.0g)を溶解し、次にこれを水で800
mlに薄めたもの、及び
(viii) 53.30gのNaOHを含む600mlの水にV2O5
(15.0g)を溶解し、次にこれを水で800mlに薄
めて、バナジン酸ナトリウムと水酸化ナトリウ
ムの溶液としたもの。
2つの混合物のPHを約1.5ないし2.0にするよう
な充分な量のHNO3を成分(v)に加えるか、または
充分な量のNaOH水溶液を成分(vi)に加える。
HNO3で2.2に調整した1200mlの水を入れた4ビ
ーカー内にこの混合物を注入する。ビーカーの内
容物を1分間撹拌し、0.5規定NaOHでそのPHを
3.3に調整し、次に混合物を15分間撹拌し、ろ過
し、500mlの水で洗浄し、そして再びろ過する。
ろ紙からバナジン酸ビスマス・ゲルを集める。こ
のゲルをオープンるつぼで、400℃で60分間かる
焼きする。
前記試料のインテンシチーと耐光性を表5で比
較する。
【表】
表5に記載されたデータは、バナジン酸ビスマ
スの製造において、本発明で開示した限界外のモ
ル比で実施すれば、それは生成されたバナジン酸
ビスマスの性質に不利に作用して、その生成物は
前に規定したような顔料用でないものになること
示している。
実施例 7
前に作成した試料を、反射率スペクトルと示差
熱分析(DTA)測定でその特性を定めた。これ
らの測定結果を、ドローダウンでのインテンシチ
ーの値と一緒に表6に示す。
【表】
実施例 8
次の成分をT形ミキサーで混合して、混合物を
つくる。
(i) 12.78の4.0規定HNO3にBi(NO3)3・5H2O
(10.731ポント=4.872Kg)を溶解し、次にそれ
を水で51.1に薄めたもの、及び
(ii) 7.210ポンド(3.273Kg)のNaOHを含む31.94
の水にV2O5(2.049ポンド=0.930Kg)を溶解
し、次にそれを水で51.1に薄めて、バナジン
酸ナトリウムと水酸化ナトリウムの溶液とした
もの。
T形ミキサーの内径は、硝酸ビスマスの通路で
0.118インチ(0.299cm)、バナジン酸ナトリウム
の通路で0.192インチ(0.488cm)及び出口で0.192
インチ(0.488cm)である。硝酸ビスマスはその
脚部より入る。約15psi(1.05Kg/cm2)の圧力を
T形ミキサーの一方から他方へ加えながら、約15
分間溶液を混合する。2成分の混合物のPHが約
1.5ないし2.0になるように、充分なHNO3を成分
(i)に加えるか、または充分なNaOH水溶液を成分
(ii)に加える。HNO3でPH2.2に調整した7ガロン
(26.5)の水を入れた45ガロン(170)のタン
クに、前記混合物を注入する。タンクの内容物を
数分間撹拌し、それから2.0規定NaOHで、PHを
3.2に調整する。次に内容物を15分間撹拌し、ろ
過し、次に20ガロン(75.7)の水で洗浄し、そ
れから再びろ過する。
6つの100gの試料を、それぞれ6つの300の
水の中で懸濁する。それぞれの懸濁液のPHは、必
要な量のHNO3またはNaOHを添加して、表7に
指示された値に調整し、その指示されたPHのまま
約15分間保持する。次に懸濁液をろ過し、ゲルを
取り出して400℃で1時間かる焼きする。その結
晶相、インテンシチー及び耐光性を測定しその結
果を表7に記載する。
【表】
射率変化を%で表わす。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a bright primrose yellow monoclinic bismuth vanadate (bismuth vanadate) for pigments and a process for its production. Pigments are small, insoluble solid particles that are mixed into paints, plastics, and inks to impart color and/or opacity to them. Ideally, pigments should have the following properties: (1) tinting strength, i.e., the small amount of colored pigment required to produce color when mixed with white pigment; (2) intensity, i.e., the purity or dullness of the hue. (3) lightfastness, i.e., the resistance of the pigmented article to color change when exposed to sunlight; and (4) resistance to smearing, i.e., the change in color within the pigmented article. Less movement. Furthermore, in many applications it is desirable for pigments to have a high degree of hiding power, ie, the ability to effectively opacify the article to which they are applied. Intensity yellow pigments currently widely used include many organic materials such as lead chromate, cadmium sulfide, nickel titanate, and certain azo compounds. Although lead chromate and cadmium sulfide have a high degree of hiding power, there is currently a tendency to avoid the use of these compounds as pigments as they are considered toxic. Nickel titanate also has a high degree of hiding power, but does not have the tinting power and high intensity desired in high performance pigments. Although organic pigments generally exhibit high coloring power, they often have poor hiding power and also poor bleed resistance. Therefore, it is non-toxic and has a high degree of hiding power.
What is needed is a yellow pigment that has high strength, a high degree of intensity, and good lightfastness, and that does not bleed in organic solvents or vehicles. Bismuth vanadate usually occurs naturally in an orthorhombic form called puttierite. Puttierite is a dull yellow-brown ore that is not useful as a pigment. This puttierite is the same color as limonite, a dull yellow-brown iron oxide. This limonite has never been produced as a light colored pigment with high intensity, despite repeated attempts. Methods for the synthesis of bismuth vanadate are described in various publications. For example, IMGottlieb and CR
Rowe, (“Preparation and Thermal Properties
of Bismuth Orthovanadate”, Thermal
Analysis, Vol.2, Proceedings Third ICTA
DAVOS (1971), pp, 303-311;) RSRoth
and JWWaring, “Synthesis an Stability of
Bismutotalite, Stibiotantalite and
Chemically Similar ABO 4 Compounds”, The
American Mineralogist, Vol.48 (Nov.-Dec.,
1963), pp.1348-56; HESwanson et al.,
“Standard X-Ray Diffraction Powder
Patterns”, National Bureau of Standards
Report, No.7592 (Aug., 1962); Eduard Zintl
and Ludwig Vanino, “Process For The
Manufacture of Pure Bismuth Vanadate”; German Patent No. 422,947 (1925). However, all of the above succeeded in producing bismuth vanadate as a light-colored yellow pigment, as was the case with yellow-brown iron oxide. According to the present invention, the color is primrose yellow, is non-toxic, has high hiding power, high tinting power, high intensity and good light fastness, and is free from organic solvents or coloring agents. A monoclinic bismuth vanadate is provided for pigments that do not smear in pigments.The bright primrose yellow bismuth vanadate for pigments has a pure monoclinic crystal structure as determined by X-ray diffraction. and exhibits an increase in reflectance of at least about 65 units at wavelengths between 450 and 525 nm using type illumination, and an increase in reflectance of at least about 60% (preferably about 64
%), with a green filter reflectance of approximately 2
-22 m 2 /g surface area, and the masstone lightfastness of the paint is such that after 44 hours of exposure in a Fade-Ometer, the reflectance decreases by no more than about 11%. . The present invention also provides a method for producing this bismuth vanadate pigment. This method
( NO3 ) 3.5H2O in nitric acid solution and a solution of an alkali salt of vanadate in an aqueous base chosen from sodium hydroxide and potassium hydroxide, preferably Na3VO4
solution while adjusting the mixing conditions to ensure equimolar mixing of both solutions under turbulent flow conditions to obtain a bismuth vanadate gel suspended in a solution containing dissolved alkali nitrate salts. , mixing; at this time, the molar ratio of Bi 3+ and VO 4 3- in this suspension is about 0.95:1.00 to 1.10:1.00, and the specified concentrations of the acid solution and the base solution are adjusted before mixing. and the pH of the suspension is about 1.0 to 8.0, preferably 1.5 to 2.0.
If necessary, the pH of said suspension is adjusted with an alkali hydroxide salt chosen from sodium hydroxide and potassium hydroxide, or optionally with an acid chosen from nitric acid and sulfuric acid. adjust to about 1.9-3.6; separate the gel from this suspension; wash the gel with water until it contains less than 20% of the theoretical yield of bismuth vanadate alkali nitrate; Then, the gel was heated to about 200-500℃, about 0.4
It consists of kariyaki (calcination) for about 3 hours. This invention relates to monoclinic bismuth vanadate for pigments and a method for producing the same. This pigmentary monoclinic bismuth vanadate is a bright primrose yellow with a high degree of intensity and
It has high tinting strength and good light resistance. The pigmentary bismuth vanadate of the present invention is entirely in a monoclinic crystalline phase as determined by X-ray diffraction. X-ray diffraction measurements were performed using a Debye-Sierer powder camera with a Norelco model 12045B X.
The C uK produced by operating the wire device at 40KV/20mA
= Made by exposure to radiation for 6 hours. Monoclinic bismuth vanadate is available from the U.S. Department of Commerce.
National Bureau of Standards (NBS)
“Standard X′Ray Diffraction Power
However, the X-ray data are listed in terms of interplanar distances rather than reflection angles. Fortunately, interplanar distances and reflection angles are related by a simple equation. nλ = 2d sin θ For n = 1 (1st order diffraction) and λ = 1.54 Å (Kα radiation of copper), this equation becomes θ = sin -1 (1.54/2d). Using this equation, we can convert the interplanar distance of the NBS data to the 2θ value recorded on our diffractometer, thus 2θ = 2sin -1 (1.54/2d). , using this formula, we obtain an excellent match between the NBS data and the spectra of the claimed invention product. The monoclinic converted data are compared in the following table. [Table] 1 Measured The reflection angle always deviates by 0.3-0.5° from the converted reflection angle. This is within the experimental error range based on the sample mount, calculations from the chart, etc. 2. The main reflection of the tetragonal system is This is not detected in the product of the invention, indicating the absence of tetragonal crystals. Based on this data, it can be concluded that the bismuth vanadate of the invention is monoclinic. Bismuth vanadate for pigments is 450−
It shows a large increase in reflectance in the visible spectral region of 525 nm. This indicates that this bismuth vanadate has a primrose yellow color and a high degree of intensity and high tinting power. As used herein, "reflectance" is a comparison of the specular and diffuse reflections of a known standard to those of a test sample using a type of illumination. The reflectance was measured using Cary's 14 meter, which was equipped with an integrating sphere coated with Eastman's white reflectance measurement paint No. 6080.
Measure with a type spectrophotometer. The test samples were 10% by weight of bismuth vanadate of the present invention, 90% by weight of barium sulfate, and a standard sample for reflectance measurement manufactured by Eastman.
No. 6091 and mix it until it becomes a uniform powder. Next, the reflectance of Eastman reflectance measurement standard sample No. 6091, which is a known standard, is compared with the reflectance of the test sample. In the visible spectral region from 450 to 525 nm, the pigment-grade bismuth vanadate-containing sample of the present invention is a standard sample for Eastman reflectance measurements.
Reflectance of No.6091 over the entire visible spectrum
At least about 65 on a scale of 100
Indicates an increase in unit reflectance. In fact, a large number of test samples exhibit an increase in reflectance of at least about 70 units or more. The greater the change in reflectance in a particular spectral region, the greater the intensity and tinting power of the test sample. The intensity and lightfastness of bismuth vanadate pigments in paints are measured in paint drawdowns with complete obscurity. The paint is made by dispersing the pigment in the binder using a Hoover muller in a pigment to binder weight ratio of 2:1. The composition of the binder is ``Superior Varnish''.
and Drier Company, Marchantsville, New
98.9 parts by weight of transparent varnish #2 made by "Jersey", 1 part by weight of lead-containing Nuodex dryer (containing 24% lead), and 0.1 part by weight of manganese of manganese-containing Nuodex dryer (containing 6% lead). be. This drawdown is done at a temperature of 25
72°C in a well-ventilated room with a humidity of less than 50%.
Dry for 120 hours. Intensity is determined by the green filter reflectance of the mass tone drawdown.
Intensity is expressed as a percentage of green filter reflectance measured as follows.
i.e. Gardiner Multipurpose
Reflectometer, Serial No. 40, (Gardiner
Laboratory, Inc., Bethesda, Md.).
A standard sample for white reflectance measurement set at 86.1,
General passing through a green tristimulus filter equipped with a Gardiner Reflectometer
Measurements are made using the light of Electric's CVS projector lamp. This Gardiner
The Multipurpose Reflectometer is designed by Richard S.
National Bureau by Hunter, November 1940
of Standards Research Paper RP1345 and National Bureau of Standards Circular dated July 30, 1942, also by Richard S. Hunter.
Described in C429. The higher the reflectance percentage of the drawdown, the higher the color intensity. The intensity of the bismuth vanadate of the present invention is at least about 60%, preferably
It has a green filter reflectance of 64%. Lightfast Atlas Dry Paint Drawdown
Determined by continuous exposure for 44 hours in a Color Fade-Ometer FDA-P model. Gardiner mentioned above
A Multipurpose Reflectometer is used for measurements within 1 hour before exposure and 1 hour after exposure (end). % of reflectance after exposure to initial reflectance
The drop is expressed as a percentage of darkening by the fadeometer. The lower the % darkening of the fadeometer, the better the lightfastness of the pigment. The bismuth vanadate of the present invention generally has a concentration of about 11
% or less, preferred exhibiting a fadeometer darkening (%) of about 7% or less. The surface area of bismuth vanadate is approximately 2-22 m 2 /g
It is. A surface area of about 8-22 m 2 /g is desirable for use in film-forming compositions such as paints and inks. For use in plastic compositions, a surface area of about 2-4 m 2 /g is desirable as higher thermal stability is desired. The surface area is calculated using the Perkin-Elmer Shell Model using techniques recommended by the manufacturer.
Measure with a 212C soap meter. Bismuth vanadate for pigments is about 0.8 mole or less of Bi dissolved in nitric acid to about 4.0 normal or less.
(NO 3 ) 3 ·5H 2 O solution, preferably about 0.2 mol/Bi(NO 3 ) 3 ·5H 2 O dissolved in about 1.0N nitric acid, and a solution of an alkali vanadate salt, preferably water. It is prepared by mixing sodium oxide and a solution of sodium vanadate at a concentration of about 32 molar or less in an aqueous base of about 1.6 normal or less selected from potassium hydroxide. The upper limit of the concentration of the reaction solution depends on its solubility. However, the thinner the solution, the easier it is to adjust the equimolar mixture. A preferred embodiment is the use of a solution of about 0.2 mol/Na 3 VO 4 in about 1.0 normal aqueous sodium hydroxide solution. These solutions are preferably mixed at a temperature of about 20°C to 30°C, but can also be mixed at temperatures of 10-100°C. The molar ratio of Bi 3+ to VO 4 3- is about 0.95:1.00 to about
1.10:1.00, preferably about 0.98:1.00 to 1.02:1.00. Like this Bi 3+ or
Use one with slightly more VO 4 3- . The specified concentrations of acid and chlorine solutions are
Adjust the pH to approximately 1.0-8.0 before mixing. A PH of about 1.5-2.0 is preferred as this produces a gel that provides a pigmentary monoclinic bismuth vanadate product with the best intensity and/or lightfastness. A preferred method of mixing the solutions is in a flow reactor which produces very rapid cumulative mixing under highly turbulent conditions. Cumulative mixing means that small, substantially stoichiometric amounts react at one time. This prevents the relatively large concentration gradients and stoichiometric imbalances that occur when large amounts of reactants are mixed at once. Such an imbalance causes undesirable side reactions. Convenient devices for achieving this result are tee mixers or flow reactors. When a solution of Bi(NO 3 ) 3.5H 2 O and a solution of alkali vanadate are mixed under the above conditions, a suspension of bismuth vanadate gel in the alkali nitrate (sodium nitrate, potassium nitrate or both) solution is obtained. A turbidity forms. As used herein, "bismuth vanadate gel" refers to a precipitate of bismuth vanadate oxide that contains occluded water, is hydrated, and is x-ray amorphous. After gel formation, if the pH of the suspension is outside the range of 1.9 to 3.6, the pH must be adjusted to this range. In other words, if the pH of the suspension is less than about 1.9, adjust the pH with an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution to raise the pH.
If the pH exceeds 3.6, adjust the pH with an acid selected from nitric acid and sulfuric acid to lower it. The pH of the suspension is preferably adjusted to 3.3 to 3.5. This is because this range produces a gel that yields a pigmentary monoclinic bismuth vanadate that has desirable lightfastness and thermal stability when calcined. Although under some circumstances bismuth vanadate gel is stable at room temperature for several hours before pH adjustment, it is desirable to rapidly adjust the pH of the suspension to within the final pH range described above. This gel is then separated from the suspension. This is preferably done by filtration. Collect this gel, and if it contains more than about 20% of the theoretical yield of bismuth vanadate alkali nitrate, the gel must be washed with water until its content is less than about 20%. . The amount of alkali nitrate remaining in the gel is approximately 5
-7% is desirable. Next, this gel is heated at about 200 to 500℃ to about 0.4-3
Bake for a while. Preferably around 380 to 460
It is roasted for about 1 hour at ℃. This bismuth vanadate pigment is entirely in a monoclinic phase as confirmed by X-ray diffraction. Another method for producing monoclinic bismuth vanadate for pigments consists of mixing the following solutions. i.e. below 4.0 regulation, preferably about 1.0
with a solution of up to about 0.8 mol/, preferably about 0.2 mol/Bi(NO 3 ) 3 ·5H 2 O in a specified aqueous nitric acid solution; an alkali salt of vanadate (sodium vanadate or potassium vanadate), preferably water Approximately selected from sodium oxide and potassium hydroxide
A solution of up to about 0.32 moles/Na 3 VO 4 in up to 1.6 normal aqueous base, more preferably a solution of about 0.2 moles/Na 3 VO 4 in about 1.0 normal sodium hydroxide; These solutions are preferably mixed at 20-30°C, but can also be mixed at 10-100°C. The molar ratio of Bi 3+ and VO 4 3- is approximately 0.90:1.00 to
1.10:1.00, preferably about 0.98:1.00 to 1.05
, which indicates that either Bi 3+ or VO 4 3- can be used even if there is excess. The symbol VO 4 3- is used herein to represent a pentavalent vanadium species in aqueous solution, but does not imply the particular pentavalent vanadium ion present at a particular PH or vanadium concentration. The normality of acid and base solutions is the PH of the reaction mixture
Adjust before mixing so that the ratio is approximately 1.0−11.0. A PH of about 1.5-4.0 is preferred as this produces a gel that provides a pigmentary monoclinic bismuth vanadate product with the best intensity and/or lightfastness. These solutions were initially described in order to achieve equimolar cumulative mixing of the solutions under highly turbulent conditions and to produce a suspension of bismuth vanadate gel in an alkali nitrate salt solution. Must be mixed according to the mixing procedure described in the method. Until the pH of the suspension stabilizes at approximately 2.2−6.0,
The gel should not be removed from its suspension. That is, if the pH of the suspension is less than about 2.2, the pH is adjusted with sodium hydroxide or potassium hydroxide solution.
Adjust so that the pH increases, and if the pH exceeds about 6.0, adjust the pH with an acid selected from nitric acid and sulfuric acid to lower it. Although under some circumstances bismuth vanadate gel is stable at room temperature for several hours before pH adjustment, it is desirable to rapidly adjust the pH of the suspension to within the final pH range described above. This gel is then separated from the suspension. this is,
It is preferably carried out by filtration. Collect this gel and if it contains more than about 10% of the theoretical yield of bismuth vanadate alkali nitrate, its content is about
The gel must be washed with water until it is less than 10%. The gel is then heated in water at a temperature of about 60°C to about 200°C for at least 0.2 hours, preferably at a temperature of about 90°C to about 100°C for about 1 to 2 hours to transform the gel into a monoclinic vanadium pigment. Convert to bismuth acid. While performing aqueous ripening, the pH of the suspension
2.2 by adding a suitable acid or base if necessary.
It should be kept between 3.0 and 6.0, preferably between 3.0 and 3.5. Acids suitable for use include nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrogen bromide or phosphoric acid. Bases suitable for use include aqueous sodium hydroxide or potassium hydroxide. It will be appreciated that for temperatures above about 100°C, heating must be carried out under pressure. When extra vanadium is used, especially when the molar ratio of Bi 3+ to VO 4 3- is in the range 0.90
-0.95:1.00, the pigment was washed in water at 50°C to 100°C for 15 to 30 minutes with an aqueous base chosen from sodium hydroxide and potassium hydroxide for 15 to 30 minutes while maintaining the pH at 8.0–9.5. The pigment must be washed by suspending it in water. After maturation is complete, the pigment is filtered and dried, for example at about 130°C. The product is a bright primrose yellow bismuth vanadate whose overall monoclinic phase is confirmed by X-ray diffraction. In each of the above methods, pH adjustment may be performed after the gel is removed from the suspension. However, it is better to suspend the gel in water to make it easier to adjust the pH of the gel. Once the pH of the gel is adjusted appropriately, it is stable for about one week at room temperature under certain conditions. In each of the above methods, in an aqueous base selected from sodium hydroxide and potassium hydroxide,
V 2 O 5 , Na 3 VO 4 , Na 4 V 2 O 7 , NaVO 3 , or
An alkali vanadate salt solution can be prepared by dissolving a pentavalent vanadium compound such as K 3 VO 4 . After making the bismuth vanadate pigment by any of the methods described above, the lightfastness of the pigment can be improved by enveloping it in a dense amorphous silica coating or by treatment with aluminum pyrophosphate. The silica coating is U.S. Reissue Patent No. 27818 by Werner (a reissue patent of U.S. Patent No. 3,437,502);
U.S. Patent No. 3,639,133 to Linton; also by Linton
It can be carried out in known manner, such as taught in US Pat. No. 3,370,971 by Iler; and US Pat. The following examples illustrate the invention. All parts, percentages, and ratios are by weight unless otherwise specified. Example 1 Nine samples are made according to the following procedure. Na 3 VO 4 dissolved in 200 ml of 1.0N NaOH
(7.58 g) of Bi(NO 3 ) 3.5H 2 O (20 g)
Dissolve in 200 ml of 1.0N HNO 3 and pour into the stirred solution over about 2 minutes. The mixture is stirred vigorously and a fine yellow-orange precipitate forms immediately. Then set the PH of the mixture to 2.0
Adjust to 3.5 with specified NaOH. The mixture is stirred for 0.5 h, filtered, washed with 400 ml of distilled water and filtered again. The bismuth vanadate gel remaining on the filter paper is collected and baked at 400℃ for 1 hour to produce monoclinic BiVO 4 for pigments. The average green filter reflectance of these nine bismuth vanadate samples was 68.0 and the average fadeometer darkening was 11.0% after 44 hours exposure.
It is. Prepare 8 samples according to the following procedure. Repeat the above steps, changing only the next step.
That is, Na 3 VO 4 dissolved in NaOH and Bi(NO 3 ) 3 .5H 2 O dissolved in HNO 3 were mixed at a pressure of about 40 psi (2.8 Kg/cm 2 ) using a T-type mixer with an inner diameter of 1 mm. Mix for 2 minutes to achieve equimolar turbulent mixing. The average green filter reflectance of these eight bismuth vanadate pigment samples was 69.0, and the average fadeometer darkening after 44 hours exposure was
It is 6.7%. This sample shows that equimolar turbulent mixing improves the lightfastness of bismuth vanadate pigments. Example 2 The following ingredients were placed in a T-type mixer with an inner diameter of 1 mm.
Mix at a pressure of 40 psi (2.8 Kg/cm 2 ) for approximately 2 minutes to form a mixture. (i) Bi(NO 3 ) 3・5H 2 O in 200 ml of 4.0N HNO 3
(78.4g), then 60ml of 2.0N HNO 3
and diluted with 545 ml of water, and (ii) Na 3 VO 4 (30.3 g) in 500 ml of 1.6N NaOH.
Dissolve and then dilute this with water to 800ml. Add enough HNO 3 to component (i) or add enough aqueous NaOH to component (ii) so that the PH of the two mixtures is in the range of about 1.5-2.0. 0.5
The mixture is squirted into 3 beakers containing 1200 ml of water adjusted to PH 2.3 with normal HNO 3 . Stir the contents of the beaker for 1 minute and dilute with 0.5N NaOH.
Adjust pH to 3.2. Next, adjust the pH to 3.4 and keep it that way for 30 minutes. The contents are filtered and washed with 250 ml of water, then again with 250 ml of water. After filtration, the bismuth vanadate gel is collected from the filter paper and divided into three equal samples. Each sample is converted to pigmentary monoclinic BiVO 4 according to the method in Table 1 and tested for the properties described. [Front] Grilled
1) Reflectance change in % after 44 hours of exposure to the fadeometer.
This indicates that the monoclinic bismuth vanadate pigment made by heating in water has better light resistance than the sample made by kariyaki. Furthermore, it is shown that the bismuth vanadate pigment made by heating in water has a larger surface area than the kariyaki sample, indicating a higher coloring strength per unit weight. Example 3 The following ingredients were placed in a T-type mixer with an inner diameter of 1 mm.
Mix at a pressure of 40 psi (2.8 Kg/cm 2 ) for approximately 2 minutes to form a mixture. (i) Bi(NO 3 ) 3・5H 2 O in 204 ml of 4.0N HNO 3
(80.0g), then 20ml of 2.0N HNO 3
and diluted with 581 ml of water, and (ii) Na 3 VO 4 (30.3 g) in 500 ml of 1.6N NaOH.
Dissolve and then dilute this with water to 800ml. Add enough HNO 3 to component (i) or add enough aqueous NaOH to component (ii) so that the PH of the two mixtures is in the range of about 1.5-2.0. 0.5
The mixture is squirted into 3 beakers containing 1200 ml of water adjusted to PH 2.3 with normal HNO 3 . Stir the contents of the beaker for 1 minute and dilute with 0.5N NaOH.
Adjust pH to 3.2. Next, adjust the pH to 3.4 and keep it that way for 30 minutes. After filtration, collect the bismuth vanadate gel from the filter paper and divide the sample into four equal parts.
Sample A and sample B are not washed. For sample C, each time
Wash on the filter paper twice with 250 ml of water. Sample D
Re-filter each time with 250 ml of water, and
Suspend twice. Each sample is converted to monoclinic bismuth vanadate by calcining at 450° C. for 1 hour. (The exact amount and method of water used to wash the bismuth vanadate gel should be adjusted so that the amount of NaNO 3 listed in Table 2 remains in each sample.) [Table] This table The data described in 2 shows the effect of the sodium nitrate remaining in the gel before kariyaki. This data shows that the surface area of pigmentary bismuth vanadate made from gels decreases as the amount of sodium nitrate in the gel increases. This reduction in surface area is accompanied by a reduction in strength per unit (weight). The preferred particle surface area for thermal stability is 2-4 m 2 /g. Example 4 The following ingredients were mixed in a T-type mixer with an inner diameter of 1 mm.
Mix at a pressure of 40 psi (2.8 Kg/cm 2 ) for approximately 2 minutes to form a mixture. (i) Bi(NO 3 ) 3・5H 2 O in 204 ml of 4.0N HNO 3
(80.0g), then 20ml of 2.0N HNO 3
and diluted with 581 ml of water, and (ii) Na 3 VO 4 (30.3 g) in 500 ml of 1.6N NaOH.
Dissolve and then dilute this with water to 800ml. Sufficient HNO 3 is added to component (i) or sufficient aqueous NaOH is added to component (ii) such that the PH of the mixture of the two components is in the range of about 1.5-2.0. Pour the mixture into 3 beakers containing 1200 ml of water adjusted to PH 2.3 with 0.5N HNO 3 .
Stir the contents of the beaker for 1 minute and adjust to 0.5N.
Adjust the pH to 3.2 with NaOH. Next, adjust the pH to 3.4 and keep it that way for 30 minutes. The contents, a suspension of bismuth vanadate gel, are filtered and washed twice on filter paper with 500 ml each of water. After filtration, the bismuth vanadate gel collected from the filter paper is calcined at 450°C for 1 hour to convert it to monoclinic bismuth vanadate. This product is designated as sample A. Sample B is made by following the same procedure as Sample A except for the following steps. That is, after filtering the suspension,
The process involves resuspending the gel in 500 ml of water, filtering it, suspending it in 500 ml of water again, and filtering it again. Sample C is made by resuspending 10 g of Sample A in 500 ml of water, filtering, resuspending in 500 ml of water, filtering, and drying at 140°C. Table 3 shows the relative thermal stability of pigments in plastics for various contents of sodium nitrate. [Table] The results listed in Table 3 indicate that the lack of sodium nitrate in the gel before calcination has an adverse effect on the thermal stability of bismuth vanadate produced during gel calcination. It shows. Table 2
Considering the results listed in Table 3, the adjustment of the amount of sodium nitrate in the gel before calcining will improve the thermal stability for the production of high quality pigment bismuth vanadate, especially for use in plastic coloring. If required, it will be recognized as being of essential importance. Example 5 A mixture is made by mixing the following ingredients in a T-mixer. (i) Bi (NO 3 ) 3・5H 2 O in 4.0 regulation HNO 3 of 12.78
(10.731 lbs = 4.872 Kg) and then diluted with water to 51.1, and (ii) 31.94 containing 7.210 lbs (3.273 Kg) of NaOH.
Dissolve V 2 O 5 (2.049 lb = 0.930 Kg) in water, then dilute this to 51.1 with water to make a solution of sodium vanadate and sodium hydroxide.The inner diameter of the T-type mixer is bismuth nitrate. in the aisle of
0.118 inches (0.299cm), 0.192 inches (0.488cm) at the sodium vanadate passage and at the outlet
It is 0.192 inch (0.488 cm). Bismuth nitrate enters through its legs. The solution is mixed for about 15 minutes while applying a pressure of about 15 psi (1.05 Kg/cm 2 ) from one side of the T-mixer to the other. Sufficient water is added so that the pH of the two-component mixture is approximately 1.5 to 2.0.
Add HNO 3 to component (i) or enough NaOH
Add the aqueous solution to component (ii). Pour the mixture into a 45 gallon (170) tank containing 7 gallons (26.5) of water adjusted to a pH of 2.2 with HNO 3 . Stir the contents of the tank for several minutes, then 2.0 normal
Adjust the pH to 3.2 with NaOH. The contents are then stirred for 15 minutes, filtered, then washed with 20 gallons (75.7) of water, then filtered again. Collect the bismuth vanadate gel from the filter cloth and then add it to HNO 3
Stir in a tank containing 70 bond (31.8 kg) of water adjusted to pH 3.1. The contents of the tank are approximately 40
Heat to 95℃ for 1 minute and hold at that temperature for 120 minutes with pH 3.1. The product, pigment grade bismuth vanadate, is separated by filtration, washed twice with 20 gallons of water, and dried at 140°C. Repeat the above procedure four times to obtain approximately 28 pounds (12.7 Kg) of pigment. 25 lbs (11.3 Kg) of pigment was mixed with 567 g of a 28% sodium silicate solution (40-42
first at 2000 psi (140 Kg/cm 2 ), then at 5000 psi in 104 lb (47.2 Kg) of water containing
Gaulin Submicron at a pressure of (350Kg/cm 2 )
Pass through a homogenizer to disperse. This mixture is then heated and kept at 90°C, then the pH is adjusted to 9.6 with 2.0N NaOH. 62.5 pounds (28.4
Kg) 28% of 14.497 lbs (6.5816Kg) in water
A solution containing sodium silicate is added to the mixture over a period of 4 hours. At the same time, the PH of that mixture is about 45
to the mixture at such a rate that it drops to 9.4 minutes after
Dilute sulfuric acid solution (71.25 lbs (32.35 Kg) in water,
2.299 lb (1.361 Kg) of concentrated sulfuric acid). Next, immediately PH the mixture to 2.0 normal NaOH.
Increase to 9.6. This pH adjustment operation continues for 4 hours after silicate addition. After this 4 hour addition is complete, the pH is
Lower to 9.0 with H2SO4 and hold for 60 minutes, then lower the PH to 7.0. Then the temperature of the mixture is still 90
in 15 pounds (6.8Kg) of water while at °C.
Add an aqueous solution containing 3.75 pounds (1.70 Kg) of Al 2 (SO 4 ) 3.18H 2 O over 10 minutes. Then this PH
falls to 2.0−3.0. Then 10 with 2.0 normal NaOH
Increase its PH to 6.0 after minutes. The product is then filtered while still hot, and 2
Wash twice and dry at 140℃. Chemical analysis and electron micrographs show that the pigment particles are coated with silica. Table 4 shows the measurement results of pigment intensity and light resistance before and after silica coating. [Table] Shows reflectance change in %.
This sample shows that the silica-encased pigmentary bismuth vanadate has improved lightfastness as determined by phaedeometer exposure. Example 6 The following ingredients were placed in a T-type mixer with an inner diameter of 1 mm.
Mix at a pressure of 40 psi (2.8 Kg/cm 2 ) for approximately 2 minutes to form a mixture. (i) Bi(NO 3 ) 3・5H 2 O in 200 ml of 2.0N HNO 3
(40.0 g), then diluted with water to 405 ml, and (ii) Na 3 VO 4 (15.16 g) in 200 ml of 2.0N HNO 3 .
g) and then diluted with water to 400ml. Add enough HNO 3 to component (i) or add enough aqueous NaOH to component (ii) so that the PH of the mixture of the two components is about 1.5-2.0.
4 with 1200ml of water adjusted to PH3.0 with HNO3
Pour the mixture into a beaker. Stir the contents of the beaker for 1 minute and adjust the pH to 3.4 with 0.5N NaOH. The mixture was then stirred for 15 minutes, filtered and
Wash with 500 g of water and filter again. Collect bismuth vanadate from the filter paper and divide it into two equal samples: Sample A and Sample B. Stir sample A in a beaker containing 800 ml of water and adjust the pH of the mixture to 3.3 to 3.3 with HBr or NaOH.
Adjust to 3.4. The mixture is then boiled for 90 minutes while maintaining the pH between 3.3 and 3.4. Separate the bismuth vanadate pigment by filtration, wash with 500 ml of water and heat at 130 °C until dry. Heat sample B in an open crucible at 400℃ for 90 minutes. Sample C is made following the same procedure as Sample A.
However, 42.0g of Bi(NO 3 ) 3.5H 2 O is used instead of 40.0g. Sample D is made following the same procedure as Sample B.
However, as before, 40.0g of Bi(NO 3 ) 3・5H 2 O
Use 42.0g. Sample E is prepared by mixing the following ingredients in a 1 mm ID T-mixer at a pressure of 40 psi (2.8 Kg/cm 2 ) for approximately 2 minutes. (iii) Add Bi(NO 3 ) 3 to 52 ml of concentrated HNO 3 and 400 ml of water.
Dissolve 5H 2 O (88.0g) and then add 800g of this with water.
ml and (iv) V 2 O 5 in 600 ml of water containing 53.0 g of NaOH.
(15.0g) and then diluted with water to 800ml to create a solution of sodium vanadate and sodium hydroxide. Add enough HNO 3 to component (iii) or add enough NaOH aqueous solution to component (iv) so that the PH of the two mixtures is about 1.5 to 2.0. PH at HNO 3
Pour the mixture into 4 beakers containing 1200 ml of water adjusted to 2.2. The contents of the beaker are 1
Stir for a minute and adjust the pH to 3.3 with 0.5N NaOH. This mixture was then stirred for 15 minutes, filtered and
Wash with 500 ml of water and filter again. Collect the bismuth vanadate gel from the filter paper and stir it in a beaker containing 500 ml of water. The PH of the mixture is then adjusted to 3.3 to 3.4 with HNO 3 or NaOH and the mixture is boiled for 90 minutes while keeping the PH constant at that value. Separate the bismuth vanadate pigment by filtration, wash with 500 ml of water and heat at 130 °C until dry. Sample F is made following the same procedure as Sample B.
However, instead of using 40.0g of Bi(NO 3 ) 3.5H 2 O, 44.0g is used. Sample G is made following the same procedure as Sample A.
However, instead of using 40.0g of Bi(NO 3 ) 3.5H 2 O, 46.0g is used. Sample H is made following the same procedure as Sample B.
However, as before, 46.0g of Bi(NO 3 ) 3.5H 2 O was used instead of 40.0g. Sample I is prepared by mixing the following ingredients in a 1 mm ID T-mixer at a pressure of 40 psi (2.8 Kg/cm 2 ) for approximately 2 minutes. (v) Bi(NO 3 ) 3 in 56 ml of concentrated HNO 3 and 400 ml of water.
Dissolve 5H 2 O (72.0g) and then add 800 g of this with water.
ml and (vi) V 2 O 5 in 600 ml of water containing 53.30 g of NaOH.
(15.0g) and then diluted with water to 800ml to create a solution of sodium vanadate and sodium hydroxide. A sufficient amount of HNO 3 is added to component (v) or a sufficient amount of aqueous NaOH is added to component (vi) such that the pH of the two mixtures is about 1.5 to 2.0.
4 with 1200ml of water adjusted to PH2.2 with HNO3
Squirt the mixture into a beaker. Stir the contents of the beaker for 1 minute and adjust the pH with 0.5N NaOH.
Adjust to 3.3. Then stir the mixture for 15 minutes and
And filter. Bismuth vanadate from filter paper
Collect the gel. This gel was stirred in a beaker containing 500ml of water, and the pH of the mixture was adjusted to HNO3 or
Adjust to 3.1 with NaOH. While keeping the pH at 3.1,
Boil this mixture for 120 minutes. Separate the bismuth vanadate precipitate by filtration and resuspend in 400 ml of water. Then increase the temperature to 50℃,
Raise the pH to 8.0 and hold for 10 minutes. Separate the bismuth vanadate pigment by filtration, wash with 500 ml of water and heat at 130 °C until dry. Sample J is prepared by mixing the following ingredients in a 1 mm inner diameter T-mixer at a pressure of 40 psi (2.8 Kg/cm 2 ) for approximately 2 minutes. (vii) Bi(NO 3 ) 3 in 56 ml of concentrated HNO 3 and 400 ml of water.
Dissolve 5H 2 O (72.0g) and then add 800 g of this with water.
ml and (viii) V 2 O 5 in 600 ml water containing 53.30 g NaOH.
(15.0g) and then diluted with water to 800ml to create a solution of sodium vanadate and sodium hydroxide. A sufficient amount of HNO 3 is added to component (v) or a sufficient amount of aqueous NaOH is added to component (vi) to bring the pH of the two mixtures to about 1.5 to 2.0.
Pour this mixture into 4 beakers containing 1200 ml of water adjusted to 2.2 with HNO 3 . Stir the contents of the beaker for 1 minute and adjust its pH with 0.5N NaOH.
Adjust to 3.3, then stir the mixture for 15 minutes, filter, wash with 500 ml of water and filter again.
Collect the bismuth vanadate gel from the filter paper. This gel is calcined in an open crucible at 400°C for 60 minutes. Table 5 compares the intensity and light resistance of the samples. [Table] The data listed in Table 5 shows that in the production of bismuth vanadate, if the molar ratio is outside the limits disclosed in the present invention, it will adversely affect the properties of the bismuth vanadate produced. This indicates that the product will not be pigmentary as defined above. Example 7 The previously prepared samples were characterized by reflectance spectra and differential thermal analysis (DTA) measurements. These measurement results are shown in Table 6 together with the drawdown intensity values. Table: Example 8 The following ingredients are mixed in a T-mixer to form a mixture. (i) 12.78 4.0 regulation HNO 3 to Bi(NO 3 ) 3・5H 2 O
(10.731 lbs = 4.872 Kg) and then diluted with water to 51.1, and (ii) 31.94 containing 7.210 lbs (3.273 Kg) of NaOH.
V 2 O 5 (2.049 lb = 0.930 Kg) was dissolved in water, and then diluted to 51.1 with water to form a solution of sodium vanadate and sodium hydroxide. The inner diameter of the T-type mixer is the passage of bismuth nitrate.
0.118 inch (0.299 cm), 0.192 inch (0.488 cm) at sodium vanadate passage and 0.192 at outlet
inch (0.488cm). Bismuth nitrate enters through its legs. While applying a pressure of approximately 15 psi (1.05 Kg/cm 2 ) from one side of the T-mixer to the other,
Mix the solution for a minute. The pH of the two-component mixture is approximately
Contains enough HNO 3 to be 1.5 to 2.0.
(i) or add enough NaOH aqueous solution to the ingredients.
Add to (ii). Pour the mixture into a 45 gallon (170) tank containing 7 gallons (26.5) of water adjusted to a pH of 2.2 with HNO 3 . Stir the contents of the tank for a few minutes, then adjust the pH with 2.0N NaOH.
Adjust to 3.2. The contents are then stirred for 15 minutes, filtered, then washed with 20 gallons (75.7) of water, then filtered again. Six 100 g samples are each suspended in six 300 g of water. The PH of each suspension is adjusted to the value indicated in Table 7 by adding the required amount of HNO 3 or NaOH and maintained at the indicated PH for approximately 15 minutes. Next, the suspension is filtered, the gel is taken out and baked at 400°C for 1 hour. Its crystal phase, intensity and light resistance were measured and the results are listed in Table 7. [Table] Expresses emissivity change in %.
Claims (1)
時、450ないし525nmの波長範囲の可視部スペク
トルにおいて、硫酸バリウムが全可視部に対して
100単位の反射率を示すスケールで、少なくとも
約65単位の反射率の増加を示す顔料用の明るいプ
リムローズイエローの合成単斜晶系バナジン酸ビ
スマス。 2 特許請求の範囲第1項記載のバナジン酸ビス
マスであつて、粉末反射率の増加が、少なくとも
約70単位であるバナジン酸ビスマス。 3 特許請求の範囲第1項記載のバナジン酸ビス
マスであつて、塗料での耐光性が、44時間フエイ
デオメーター曝露で約11%未満の反射率低下を示
すバナジン酸ビスマス。 4 特許請求の範囲第1項記載のバナジン酸ビス
マスであつて、塗料での耐光性が、44時間フエイ
デオメーター曝露で約7%未満の反射率低下を示
すバナジン酸ビスマス。 5 特許請求の範囲第1項記載のバナジン酸ビス
マスであつて、塗料でのインテンシチーが、少な
くとも約60%のグリーンフイルター反射率を示す
バナジン酸ビスマス。 6 特許請求の範囲第1項記載のバナジン酸ビス
マスであつて、塗料でのインテンシチーが、少な
くとも約64%のグリーンフイルター反射率を示す
バナジン酸ビスマス。 7 特許請求の範囲第1項記載のバナジン酸ビス
マスであつて、塗料での耐光性が、44時間フエイ
デオメーター曝露で約7%未満の反射率低下を示
し、かつ塗料でのインテンシチーが少なくとも約
60%のグリーンフイルター反射率を示すバナジン
酸ビスマス。 8 特許請求の範囲第2項記載のバナジン酸ビス
マスであつて、塗料での耐光性が、44時間フエイ
デオメーター曝露で約7%未満の反射率低下を示
し、かつ塗料でのインテンシチーが少なくとも約
64%のグリーンフイルター反射率を示すバナジン
酸ビスマス。 9 次のAないしEの工程よりなる、顔料用の明
るいプリムローズイエローの合成単斜晶系バナジ
ン酸ビスマスの製造法。 A Bi(NO3)3・5H2Oの硝酸溶液と、水酸化ナ
トリウムと水酸化カリウムから選ばれる水性塩
基に溶解したバナジン酸アルカリ塩の溶液を、
混合し;溶解した硝酸アルカリ塩を含有する溶
液中で、懸濁したバナジン酸ビスマス・ゲルを
沈殿させ、その混合の際に混合液中でのBI3+と
VO4 3-のモル比を0.95:100ないし1.10:1.00と
し、かつ酸溶液と塩基溶液の規定度を、混合物
のPHが1.0〜8.0になるように混合前に調整す
る。 B 懸濁液のPHを1.9ないし3.6に調整する。 C 懸濁液からゲルを取り出す。 D ゲルの硝酸アルカリ塩含有率が、バナジン酸
ビスマスの理論収率に対して20重量%以下にな
るまで、そのゲルを水で洗浄する。 E このゲルを200〜500℃の温度で、0.4〜3時
間かる焼きする。 10 特許請求の範囲第9項記載のバナジン酸ビ
スマスの製造法であつて、Bi3+とVO4 3-のモルが
0.98:1.00ないし1.02:1.00である製造法。 11 特許請求の範囲第9項記載のバナジン酸ビ
スマスの製造法であつて、B段階のPHを3.3ない
し3.5に調整する製造法。 12 特許請求の範囲第9項記載のバナジン酸ビ
スマスの製造法であつて、ゲルが5〜7重量%の
硝酸アルカリ塩を含有するようになるまで、その
ゲルを水で洗浄する製造法。 13 特許請求の範囲第9項記載のバナジン酸ビ
スマスの製造法であつて、ゲルを380〜460℃で約
1時間かる焼きする製造法。 14 特許請求の範囲第9項記載のバナジン酸ビ
スマスの製造法であつて、Bi3+とVO4 3-のモル比
が0.98:1.00ないし1.02:1.00であり;混合物の
PHが1.5ないし2.0になるようにし、B段階のPHを
3.3〜3.5に調整し、ゲルの硝酸アルアリ塩含有率
が5〜7%になるまでゲルを水で洗浄し、そのゲ
ルを380ないし460℃の温度に1時間かる焼きする
製造法。 15 特許請求の範囲第14項記載のバナジン酸
ビスマスの製造法であつて、Na3VO4を水酸化ナ
トリウム水溶液に溶解する製造法。[Claims] 1. When 90% by weight of barium sulfate is mixed uniformly, barium sulfate occupies the entire visible spectrum in the wavelength range of 450 to 525 nm.
Bright primrose yellow synthetic monoclinic bismuth vanadate for pigments that exhibit an increase in reflectance of at least about 65 units on a scale of 100 units of reflectance. 2. The bismuth vanadate of claim 1, wherein the increase in powder reflectance is at least about 70 units. 3. Bismuth vanadate according to claim 1, wherein the light resistance in paint exhibits a decrease in reflectance of less than about 11% after 44-hour phaseometer exposure. 4. Bismuth vanadate according to claim 1, wherein the lightfastness in paint exhibits a decrease in reflectance of less than about 7% upon exposure to a 44-hour fadeometer. 5. The bismuth vanadate according to claim 1, wherein the intensity in paint exhibits a green filter reflectance of at least about 60%. 6. The bismuth vanadate of claim 1, wherein the intensity in the paint exhibits a green filter reflectance of at least about 64%. 7. Bismuth vanadate according to claim 1, wherein the lightfastness in a paint exhibits a decrease in reflectance of less than about 7% after 44-hour exposure to a fadeometer, and the intensity in the paint shows at least about
Bismuth vanadate with 60% green filter reflectance. 8. Bismuth vanadate according to claim 2, wherein the lightfastness in paint shows a decrease in reflectance of less than about 7% after 44 hour exposure with a fadeometer, and the intensity in paint shows at least about
Bismuth vanadate with 64% green filter reflectance. 9. A method for producing bright primrose yellow synthetic monoclinic bismuth vanadate for pigment use, which comprises the following steps A to E. A nitric acid solution of Bi(NO 3 ) 3.5H 2 O and a solution of an alkali vanadate salt dissolved in an aqueous base selected from sodium hydroxide and potassium hydroxide,
Mix; precipitate the suspended bismuth vanadate gel in a solution containing dissolved alkali nitrate ;
The molar ratio of VO 4 3- is 0.95:100 to 1.10:1.00, and the normality of the acid solution and base solution is adjusted before mixing so that the pH of the mixture is 1.0 to 8.0. B. Adjust the pH of the suspension to 1.9 to 3.6. C. Remove the gel from the suspension. D. Wash the gel with water until the alkali nitrate content of the gel is 20% by weight or less based on the theoretical yield of bismuth vanadate. E. Bake this gel at a temperature of 200 to 500°C for 0.4 to 3 hours. 10 A method for producing bismuth vanadate according to claim 9, wherein the moles of Bi 3+ and VO 4 3- are
The manufacturing method is 0.98:1.00 to 1.02:1.00. 11. A method for producing bismuth vanadate according to claim 9, which adjusts the pH of the B stage to 3.3 to 3.5. 12. A method for producing bismuth vanadate according to claim 9, wherein the gel is washed with water until the gel contains 5 to 7% by weight of alkali nitrate. 13. A method for producing bismuth vanadate according to claim 9, wherein the gel is calcined at 380 to 460°C for about 1 hour. 14. A method for producing bismuth vanadate according to claim 9, wherein the molar ratio of Bi 3+ and VO 4 3- is from 0.98:1.00 to 1.02:1.00;
Adjust the pH to 1.5 to 2.0, and adjust the pH to stage B.
3.3 to 3.5, washing the gel with water until the content of alaryl nitrate in the gel is 5 to 7%, and calcining the gel at a temperature of 380 to 460°C for 1 hour. 15. A method for producing bismuth vanadate according to claim 14, which comprises dissolving Na 3 VO 4 in an aqueous sodium hydroxide solution.
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