Розбеливающая способность пигментов, факторы и методы её измерения, страница 2

ᵨ = 20÷26%. Плотность марганцовой голубой 4400кг/м³; маслоемкость   15-17 ; укрывистость и интенсивность низкие ; pH водной вытяжки 8,5. Марганцовая голубая обладает хорошей светостойкостью ( 8 баллов ) ,высокой атмосферо- и термостойкостью ( до 400°С ), стойкостью к действию воды, органических растворителей и щелочей. Она неустойчива к действию кислот, а также водных растворов сульфатов ( например, Na₂SO₄ ).Концентрированная соляная кислота ее не разлагает. Марганцовая голубая применяется для окрашивания пластмасс, для производства художественных красок и эмалей, а также как щелочестойкий пигмент для окраски портландцемента.

Химические основы получения и технология производства

Марганцовая голубая получается прокаливанием смеси нитрата и сульфата бария с соединениями марганца ( двуокисью карбонатом, манганатом бария и др. ) с последующей отмывкой прокаленной массы от непрореагированных соединений. Цвет и свойства марганцовой голубой зависят от исходных реагентов, их соотношения и условий получения пигмента; наибольшее значение имеют содержание в смеси соединений марганца и нитрата бария и температура прокаливания. Ярким цветом и высокой стойкостью обладают лишь пигменты, полученные из шихты с низким содержанием марганца и высоким содержанием нитрата бария; прокаливание следует проводить при 700-750°С с определенной выдержкой. Непрореагировавшие окислы бария и марганца удаляют из прокаленной массы при обработке ее соляной кислотой.

Соотношение реагентов и условия получения марганцовой голубой были установлены опытным путем; механизм получения представляли таким образом.

При взаимодействии с нитратом бария окислы марганца низшей валентности MnO, MnO₂ окисляются в окислы высшей валентности:

MnO + nBa(NO₃)₂ -> MnOₓ + nBaO + 2nNO

Окислы MnOₓ обладают кислотными свойствами, вследствие чего реагируют со свободной окисью бария с образованием манганата бария. Последний образует с сульфатом бария изоморфную смесь, которая и является пигментом. Однако при этом трудно объяснить несвойственный соединениям марганца синий цвет пигмента, причину получения пигмента чистого цвета лишь при низком содержании марганца в шихте и избытке нитрата бария, нестойкость, даже к воде , пигмента, прокаленного при низких температурах , и др.

Можно представить механизм получения марганцовой голубой через соединения пятивалентного марганца, которые окрашены в синий и сине-зеленый цвет и образуются лишь в щелочной среде. В водных растворах гипоманганаты ( соли кислоты H₃MnO₄ ) устойчивы лишь в присутствии сильных щелочей. В нейтральных и слабощелочных растворах гипоманганаты легко разлагаются на соединения Mn⁴⁺, Mn⁶⁺, в кислых средах – на соединения  Mn³⁺ и Mn⁷⁺. В сухом виде гипоманганаты устойчивы на воздухе, свободном от влаги и CO₂, или при высокой температуре. Оказалось, что стойкость гипоманганата может быть повышена при совместном осаждении его с фосфатом, арсенатом или вольфраматом натрия, с которыми он образует изоморфные смеси. Эти смеси, особенно при малом содержании марганца, устойчивы в водных растворах, даже в отсутствие щелочей, и превосходят в этом отношении манганаты. Такие соединения получаются, например, прокаливанием при 750-800°С смеси 1 моль Na₃PO₄ · 10H₂O с 0,01 моль

Mn (CH₃COO)₂. Изоморфные смеси получаются также с фосфатом кальция; образующиеся при этом соединения не растворяются в воде и не разлагаются ею.

Таким образом, синий и сине-зеленый цвет марганцовой голубой можно объяснить тем, что в ее состав входит гипоманганат бария Ba₃(MnO₄)₂. В котором марганец пятивалентен. Гипоманганат устойчив лишь в виде изоморфной смеси с BaSO₄ при избытке последнего и при соблюдении ряда условий синтеза. При повышенном содержании соединений марганца в шихте, малой реакционной способности компонентов шихты и недостаточно высокой температуре прокаливания получаются неустойчивые пигменты.