NO970848L - Ferromagnetiske jernoksydpigmenter med höy renhet - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår y-Fe203-pigmenter og Fe304-pigmenter med høy renhet og med en partikkeldiameter fra 2 til 100 nm, en metningsmagnetisering over 40 nTm<3>/g en remanens under 10 nTm<3>/g, et Cr-innhold under 40 mg/kg pigment, et Cu-innhold under 40 mg/kg pigment og et C-innhold under 100 mg/kg pigment.

Oppfinnelsen angår dessuten fremgangsmåter for fremstilling av disse pigmenter, vandige suspensjoner som inneholder disse pigmenter, samt anvendelse av pigmentene og suspensjonene på medisinsk område.

Ferromagnetiske jernoksyd-pigmenter kan som kjent anvendes på det medinske område, spesielt i form av en vandig suspensjon som kontrastmiddel i kjernespinn-tomografi.

Fremstillingen av pigmentene finner på kjent måte sted ved omsetning av en vandig løsning av jernsalter med en base, idet den i pigmentet ønskede valens for jernet innstilles ved anvendelse av jern(ll)- og jern(lll)-salter eller ved for lav jern-valens ved oksydativ behandling av løsningen, f.eks. med luftoksygen. Deretter skiller man utfellingen fra og vasker og tørker den som vanlig.

De jernsalter som anvendes som utgangsforbindelser inneholder imidlertid ennå små mengder salter av andre metaller så som krom, nikkel og kobber. Disse forurensninger forstyrrer ikke de fleste anvendelsesformål, men er fysiologisk ikke akseptable dersom de som kontrasmidler kommer direkte inn i blodstrømmen i det menneskelige legeme.

Videre stilles det for jernpigmenter som er egnet for kjernespinn-tomografi høye krav når det gjelder den ferromagnetisk følsomhet, for hvilken høyden av metningsmagnetiseringen ved lav remanens utgjør et mål, for på denne måte å holde doseringen av midlet lavest mulig. Til sist bør disse kontrastmidler være så findelte som mulig, slik at de hurtigere gjenoppløses i blodet og ikke danner noen vanskelig nedbrytbare avsetninger på veggene i blodkarene.

Kontrastmidler med disse egenskaper har frem til nå ikke vært tilgjen-gelige, og i henhold til dette var det oppfinnelsens oppgave å avhjelpe denne mangel.

Oppfinnelsens oppgave var derfor for medisinske formål, spesielt som kontrastmidler for kjernespinn-tomografi å fremstille egnede ferromagnetiske jernoksyd-pigmenter med en tydelig redusert andel av forurensninger, på teknisk enkel og økonomisk måte.

I henhold til dette ble det funnet y-Fe203-pigmenter og Fe304-pigmenter med en gjennomsnittlig partikkeldiameter fra 2 til 100 nm, en metningsmagnetisering over 40 nTm<3>/g, en remanens under 10 nTm<3>/g, et Cr-innhold under 40 mg/kg pigment, et Cu-innhold under 40 mg/kg pigment og et C-innhold under 100 mg/kg pigment.

Dessuten ble det funnet en fremgangsmåte for fremstilling av disse pigmenter og anvendelse av disse pigmenter som kontrastmidler i kjernespinn-tomografi.

For fremstilling av slike pigmenter må jernet eller et jernoksyd som anvendes som for-trinn være i høyren form. Slike innledningstrinn kan oppnås fra jernforbindelser med hvilke det kan gjennomføres en enkel kjemisk eller fysikalsk rensing, fortrinnsvis destillasjon. Spesielt egnet er for dette formål er lettflyktige jernforbindelser, spesielt jernkarbonyler, så som jernpentakarbonyl.

Jernpentakarbonyl kan fremstilles og renses destillativt på i og for seg kjent vis, slik det f.eks. er beskrevet i Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. utg., bd. A14, s. 595-601, VCH Verlagsgesellschaft mgH, 1989.

Fra jernpentakarbonyl kan jern oppnås på i og for seg kjent vis ved termisk nedbryting ved 60 til 300°C, fortrinnsvis 150 til 250°C. For fremstilingen av jernoksyder fra jernkarbonyler kommer vanligvis den oksydative dekomponering av jernpentakarbonyl med oksygen eller en oksygenholdig gass i betraktning.

Slike jernoksyder, som til dels er vanlig handelsvare, består i betydelig grad av ikke-ferromagnetiske jernoksyder, så som a-Fe203, med en for anvendelse som kontrastmiddel ved kjernspinn-tomografi uønsket stor partikkelstørrelse, og må derfor derfor omarbeides til findelte, ferromagnetiske jernoksyder, så som y-Fe203 eller Fe304.

For fremstilling av slike y-Fe203-partikler løser man jernet eller med fordel et jernoksyd, spesielt et oksyd av det treverdige jern, i en vandig mineralsyre med høy renhet, fortrinnsvis saltsyre. Ved anvendelse av jern, eller dersom jernok-sydet ikke eller bare delvis foreligger i treverdig form, arbeider man fortrinnsvis under oksyderende betingelser, spesielt i nærvær av oksygen eller en gass som inneholder oksygen. Deretter feller man ut det ferromagnetiske pigment, idet man tilsetter løsningen litt etter litt til en mineralbase, fortrinnsvis natronlut. For å oppnå den ønskede findeling gjennomfører man fellingen under intensiv røring, hvorved energien fortrinnsvis utgjør 0,05 til 5 kWh pr. kg av fellingsblandingen. Forfeitingen anbefales temperaturer fra 5 til 40°C, fortrinnsvis 10 til 30°C.

Etter fellingen skiller man det avsatte stoff fra ved dekantering, filtrering eller sentrifugering, og vasker det helt til det i eluatet ikke lenger kan påvises noen ioner. Pigmentet kan da tørkes eller umiddelbart overføres i en vandig suspensjon som er klar til bruk.

For fremstilling av Fe304kommer oppløsning av jern eller et jernoksyd i en høyren vandig mineralsyre, fortrinnsvis saltsyre, i betraktning. Det bør innstilles et molart forhold av treverdig til toverdig jern på 2:1 eller omtrent 2:1, dersom det anvendte jernoksyd ikke oppviser dette forhold eller ikke tilnærmet oppviser dette forhold. Dette kan ved for lav gjennomsnittlig jernvalens finne sted ved oksyda-sjon, fortrinnsvis med oksygen eller med en gass som inneholder oksygen, og ved for høy gjennomsnittlig jernvalens ved reduksjon eller med fordel ved tilset-ning av en jern(ll)-saltløsning som f.eks. kan oppnås ved oppløsning av rent jern i en vandig mineralsyre med høy renhet under ikke-oksyderende betingelser, f.eks. under en beskyttelsesgass. Det er fordelaktig dersom den videre omsetning med en mineralsyre finner sted som ovenfor beskrevet.

Pigmentene ifølge oppfinnelsen tjener i første rekke til fremstilling av vandige suspensjoner, som på sin side fremfor alt finner anvendelse som kontrastmidler for kjernespinn-tomografi. Pigmentkonsentrasjonen i suspensjonene er fortrinnsvis 0,0001 til 0,6, spesielt 0,001 til 0,3 vekt%. Som medisinske preparater kan disse suspensjoner inneholde hjelpemidler i de for formålet vanlige mengder, f.eks. fysiologiske akseptable beskyttelseskolloider eller dispergeringsmidler, så som polyakrylater eller proteiner, samt buffersubstanser for innstilling av en pH-verdi som fortrinnsvis er 6 til 12, spesielt 6,5 til 8. Ellers anvender man suspensjonene for kjernespinn-tomografi på samme måte som vanlige preparater av denne type.

Eksempel

Til en suspensjon av 2 kg a-Fe203med høy renhet i 10 kg destillert vann ble det tilsatt 7,8 kg 38 vekt% saltsyre med høy renhet og varmet opp inntil jern-oksydet var oppløst.

Etter avkjøling til romtemperetur ble denne løsning blandet med 4,7 kg av en 33 vekt% jern(ll)-kloridløsning som var blitt fremstilt ved oppløsning av jern av reneste type i saltsyre med høy renhet.

Den resulterende løsning ble så under nitrogen litt etter litt i løpet av 13,5 timer ved 20°C under intensiv røring (0,9 kWh røreenergi) satt til 17,5 kg av en 25 vekt% NaOH-løsning.

Fellingen ble filtrert fra, vasket og tørket.

Den inneholdt som forurensninger pr. kg pigment 24 mg krom, <30 mg kobber og 80 mg karbon, og hadde en midlere partikkeldiameter på 15 nm.

Metningsmagnetiseringen var 74 nTm<3>/g og remanensen 5 nTm<3>/g.

Claims (7)

1. y-Fe2C>3-Pigmenter og og Fe3 04 -pigmenter med en gjennomsnittlig partikkeldiameter fra 2 til 100 nm, en metningsmagnetisering over 40 nTm <3> /g, en remanens under 10 nTnrvVg, et Cr-innhold under 40 mg/kg pigment, et Cu-innhold under 40 mg/kg pigment og et C-innhold under 100 mg/kg pigment.

2. Vandige suspensjoner, karakterisert ved at de inneholder et pigment ifølge krav 1.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av y-Fe2 03 -pigmenter ifølge krav 1, karakterisert ved at man løser opp jern eller et jernoksyd som inneholder under 40 ppm Cr, under 40 ppm Cu og under 100 ppm C i en vandig mineralsyre med høy renhet, og fra denne løsning feller ut y-Fe2 03 ved 5 til 40°C ved hjelp av en mineralbase og under intensiv røring, idet man når det gjelder jernet eller dersom det anvendte jernoksyd ikke, eller bare delvis, foreligger i treverdig form, arbeider under oksyderende betingelser, og så vasker og tørker man den på denne måte oppnådde, findelte felling.

4. Fremgangsmåte for fremstilling av y-Fe2 03 -pigmenter ifølge krav 1, karakterisert ved at man løser opp jern eller et jernoksyd som inneholder under 40 ppm Cr, under 40 ppm Cu og under 100 ppm C i en vandig mineralsyre av høy renhet, innstiller et molart forhold av treverdig til toverdig jern på 2:1 eller tilnærmert 2:1 dersom løsningen ikke oppviser dette forhold eller ikke tilnærmet oppviser dette forhold, og fra denne løsning feller man ut Fe3 04 ved 5 til 40°C ved hjelp av en mineralbase og under intensiv røring, og så vasker og tørker man den på denne måte oppnådde, findelte felling.

5. y-Fe2 03 -Pigmenter og Fe3 04 -pigmenter, karakterisert ved at de kan oppnås ifølge fremgangsmåten i henhold til krav 3 eller 4.

6. y-Fe2 03 -pigmenter og Fe3 04 -pigmenter ifølge krav 1, samt vandige suspensjoner av disse pigmenter ifølge krav 2, for anvendelse på det medisinske område.

7. Anvendelse av suspensjonene ifølge krav 2 for fremstilling av kontrastmidler for kjernespinn-tomografi.