Способ получения игольчатой гамма-окиси железа для изготовления магнитных носителей

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИГОЛЬ- ЧАТОЙ ГАММА-ОКИСИ ЖЕЛЕЗА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ НОСИТЕЛЕЙ, включающий приготовление суспензии моно гидрата окиси железа, введение поверхностно-активного вещества при перемешивании и температуре суспензии па выше точки Крафта, фильтрование и отмывку при температуре на Ю-бО-С ниже точки Крафта, сушку,, обезвоживание, восстановление моногидрата окиси железа и окисление с получением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью повьшюния относительной частотной характеристики магнитных носителей , поверхностно-активное веществовводят в суспензию до концентрации, равной 1-4 критическим концентрациям мицелообразования, и процесс на стадии восстановления ведут при расходе восстановителя 1,5-2,5 г-моль/ч, а на стадии окисления - при расходе окислителя 1,2-1,5 г-моль на § I кг моногидрата окиси железа. 2. Способ по п. I,отлича (Л ющий с я тем, что используют . суспензию моногидрата окиси железа с соотношением твердой и жидкой фаз от 1:20 до 1:10, а в качестве § поверхностно-активного вещества используют алкилфосфат С .j- it триэтаноламина , моногексадецилфосфат 00 или дидодецилфосфат триэтаноламииа, со о ел ISD стеарат натрия.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,SU„„1089052

3(51) С 01 G 49/06

ГОСУДАРСТЕЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 3383188/23-26 (22) 11.01. 82 (46) 30.04.84.Бюл. 916 (72)Н.З.Костова, А.А.Соломко, Н.К.Горохова, В.П.Ковтун, А.Г.Серяков, В.Н.Рупышев, А.Е.Мирошниченко, В.С.Пономарев, Г.Г.Балахонов и и С.А.Левичев (71) Шосткинское ордена Октябрьской

Революции производственное объединение "Свема" им. 50-летия СССР (53) 661.872.2-548.537 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 835962, кл. С 01 G 49/08, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 952441, кл. В 22 F 9/16, 1981. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИГОЛЬ- чАТОЙ ГАмиА-Окиси }келеЗА для .иЗГОтОВЛЕНИЯ МАГНИтНЬи НОСИТЕЛЕЙ, включающий. приготовление суспензии моногидрата окиси железа, введение поверхностно-активного вещества при перемешивании и температуре суспенэии на 5-15oС выше точки Крафта, фильтрование и отмывку при температуре на 10-60оС ниже точки Крафта, сушку,. обезвоживание., восстановление моногидрата окиси железа и окисление с получением целевого продукта, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения относительной частотной характеристики магнитных носителей, поверхностно-активное вещество. вводят в суспенэию до концентрации, равной 1-4 критическим концентрациям мицелообразования, и процесс на стадии восстановления ведут при расходе восстановителя l 5-2,5.г-моль/ч, а на стадии окисления — при расходе окислителя 1,2«1,5 г-моль /0 /ч на

1 кг моногидрата окиси железа.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что используют.. суспенэню моногидрата окиси железа с соотношением твердой и жидкой фаз от 1:20 до 1:10 а в качестве поверхностно-активного вещества используют алкилфосфат С „ триэтаноламина, моногексадецилфосфат или дидодецилфосфат триэтаноламина, стеарат натрия.

l089052

Изобретение относится к получению железоокисных магнитных порошков, применяемых для изготовления магнитных носителей, и может найти применение, например, в химико-фотографи- 5 ческай отрасли прамьплленности.

Известен способ получения игольчатой гамма-окиси железа для изготовления магнитных носителей, включающий восстановление моногидрата окиси железа при 550-650 С в присутствии алифатической кислоты с числом углеродных атомов 10-25 и последующее окисление полученного продукта при

250-280 0 (11, Указанный способ позволяет получить порошки игольчатой гамма- окиси железа с улучшенными магнитными свойствами, однако магнитные носители, полученные с использованием ука- 20

-эанных порошков, имеют низкие значения одного из основных электроакустических показателей — относительной частотной характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому . 2s по технической сущности и достигаемому результату является способ получения игольчатой гамма-окиси железа для изготовления магнитных носителей, включающий приготовление суспензии моногидрата окиси железа, введение поверхностно-активного вещества при перемешивании и температуре суспензии на 5-15 С вьппе точки Крафта, фильтрование и отмывку при температуре на

10-60 С ниже точки Крафта, сушку, о 35 обезвоживание, восстановление и окисление (2 3.

Порошки игольчатой гамма-окиси . железа, полученные по известному спо40 сабу, позволяют несколько повысить показатели относительной частотной характеристики магнитных носителей, которые однако остаются недостаточно высокими, Цель изобретения — увеличение от45 носительной частотной характеристики магнитных носителей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения игольчатой гамма-окиси железа для изготовления магнитных носителей, включающему приготовление суспензии моногидрата окиси железа, введение поверхностно-активного вещества (ПАВ) при перемешивании и температуре суспензии на 5-15 С вьппе точки Крафта, о фильтрование и отмывку при температуре íà 10-60оС ниже точки Крафта, сушку об"звоживание восстановление моногидрата окиси железа и окисление с получением целевого продукта,, поверхностно-активное вещество вводят в суспензию до концентрации, равной

1-4 критическим концентрациям мицелообразования, и процесс на стадии восстановления ведут при расходе восстановителя 1,2-2,5 r-маль/ч, а на стадии окисления — при расходе окислителя 1,2-1,5 г-моль/О /ч на 1 кг моногидрата окиси железа.

Целесообразно использовать суспензию моногидрата окиси железа с соотношением твердой и жидкой фаз в интервале от 1:20 до 1:!О, а в качестве поверхностно-активного вещества использовать алкилфосфат С

12- 46 триэтаноламина, моногексадецнлфосфат или дидадецилфосфат триэтаноламина, стеарат натрия.

Получение порошка игольчатой гамма-окиси железа пс предлагаемому способу проводят следующим образом.

Приготовленную суспензию монагидрата окиси железа подогревают до температуры на 5 — 15 С выше темперао туры Крафта используемого ПАВ и к ней приливают концентрированный водный раствор ПАБ, имеющий концентрацию 10 ККН, в таком количестве, чтобы концентрация ПАВ в дисперсианной среде суспензии составляла 1-4 KKH. Например, при использовании в качестве ПАВ триэтаналаминавой соли алкилфосфорной кислоты на основе смеси спиртов с числам углеродных атомов в цепи 12-16 ее концентрация в дисперсионнай среде должна быть 0,2-0,8%, для стеарата натрия интервал концентраций составляет 0,005-0,02% и т,д.

Суспензию перемешивают 1-3 ч, затем. охлаждают до температуры на 10-60 С о ниже температуры Крафта, фильтруют, . промывают, сушат и подвергают термопереработке, Причем обезвоживание (прокаливание) и восстановление проводят совместно в атмосфере продуктов разложения ПАБ и подаче водорода извне при 450-620 С с расходом восстановителя 1,2-2,5 r-моль/ч.кг, а окисление осуществляют кислородом воздуха при 200-300 С и скоростью . расхода окислителя 1,2-1,5 r-моль/

/02/ч - кг„

Способ осуществляют следующим образом.

Как известно, относительная частотная характеристика магнитных

1089 носителей связана с коэрцитивной силой магнитного порошка. Сна тем выше, чем более однородны частицы магнитного порошка по коэрцитивной силе, что имеет место при получении порошков, имеющих частицы совершенной структуры, однородные по размеру и форме. Все предлагаемые изменения направлены на увеличение однородности частиц порошка гамма- 10 окиси железа. Так, покрытие частиц моногидрата окиси железа слоем ПАВ предотвращает спекание их при термопереработке, увеличивая тем самым однородность кристаллов по размерам IS и форме, способствует получению игольчатых кристаллов совершенной структуры, хорошо ориентирующихся в рабочем слое магнитной ленты.

Концентрация ПАВ в дисперсиониой 20 среде суспензии, равная 1-4 ККМ, необходима для создания оптимальной (равной 20-65 ) степени покрытия поверхности частиц моногидрата окиси;. железа. При концентрациях ПАВ меньше

IKKN степень покрытия меньше 20 ., что приводит к спеканию частиц порошка.и, как следствие, к уменьшению однородности частиц и магнитных свойств готового продукта. При концентрациях ПАВ больше 4 KKH степень покрытия поверхности частиц моногидрата окиси железа больше 65, при этом также происходит ухудшение магнитных свойств порошка — остаточ-

35 ной индукции, индукции насыщения и коэрцитивной силы, что сии>кает значение относительной частотной характеристики.

Магнитные свойства получаемой

40 гамма-окиси железа зависят также и, от скорости восстановления моногидрата окиси железа и скорости окисления полученного магнетита до гаммаокиси. Скорость восстановления ниже

0,2 r-ион Fe (Ill>/ãðàä.÷ и скорость окисления ниже 1,3 г-ион Fe (П)/град.ч нецелесообразны.

Скорость восстановления выше

1,6 r-ион Fe (И)/град.ч приводит к спеканию частиц порошка и уменьшению их однородности, что снижает значения относительной частотной характеристи-. ки. Скорость окисления вьш е 3,3 г-ион

Ге (П)/град.ч может вызвать появле- Ы ние х-фазы и снижение магнитных свойств готового продукта, что повле-. чет за собой снижение значений от057 4 носительной частотной характеристики магнитных носителей.

Наилучшими свойствами обладает гамма-окись железа, полученная при скоростях восстановления 0,2-1,6 г-ион

Fe (Ш)/град.ч и окисления 1,3-3,3 гион Fe (П)/град.ч. Указанные скорости восстановления и окисления обеспечиваются расходом восстановителя 1 52,5 г-моль/ч и окислителя 1,2-1,5 гмоль/С /ч на 1 кг моногидрата окиси железа.

Целесообразно использовать для получения гамма-окиси железа суспензию моногидрата окиси железа в водной среде при соотношении твердой и жидкой фаз в интервале от 1:10 до

1:20, что соответствует изменению концентрации суспензии в воднои среде от 10 до 5Х соответственно, Уменьшение концентрации суспензии ниже 5Х ведет к нерентабельности использования оборудования, увеличение концентрации вьш е 10 приводит к значительному увеличению вязкости суспензии, что затрудняет дальнейшую ее обработку — перекачку, фильтрование, промывку, приводит к непроизводительным затратам энергии.

Пример 1 (прототип), Суспензию моногидрата окиси железа с соотношением твердой и жидкой фаз I 20 подогревают до 58 С, вводят 2,5Х от о веса моногидрата окиси железа алкилфосфата С триэтаноламина (ТЭА

Синтаф 12-16), что соответствует концентрации ПАВ в растворе 0,125 (0,625 ККМ), перемешивают 1 ч, охлаждают до 20 С, фильтруют, моют, сушат и обезвоживают. Восстановление производят при 500 С в атмосфере продуктов разложения ПАВ в замкнутом объеме в неподвюкном слое толщиной 3 см нод давлением азота 0,2 атм в течение

1,5 ч. Расход восстановителя на 1 кг пигмента (FeOOH) 1,2 г-моль/ч.кг, что соответствует скорости восстановления 0,173 г-ион Fe+>/ãðàä.÷.

Окисляют кислородом воздуха при перемешивании до получения гамма-окиси железа при 250 С в течение 1 ч. Расо ход окислителя на I кг пигмента

1 г †мо/О /ч.кг, что соответствует скорости окисления 0,9 г-ион Fe+2 / град.ч.

Пример 2, В суспензию примера 1 вводят такое количество Т3А

Синтафа 12-16, чтобы его концентрация в водной среде была 0 2Х (IККМ).

1089052

Магнитные носители :ащ1докис

Коэрцитивная сила, кА/м

Поверхностноактивное вещество жедеда

Коэрцитивная неоднородность

Пример

Относительная частотная характеристика, дб

Толщина рабочего слоя мкм

1 (прототип) ТЭА Синтаф

12-16

11,0

25,6

28,0

0,91

11,0

+ 1,7

+ 2,0

То же

0,79

28,0

11,2

0,78

+ 1,5

0,78

28,8

10,6

Моногексадецилфосфат ТЭА

26 5

0,8

11iO

+ 1 6

Стеарат натрия

26,2

0,8

+ 1,7

ll,2

Дидодецилфосфат ТЭА

28,0

0,78

+ 2,0

11,0

Далее процесс ведут аналогично примеру 1. Восстановление производят при

550 С в атмосфере продуктов разложения ПАВ в круглой вращающейся печи в течение l ч 50 мин, окисление там 5 же при 250 С в течение 1 ч 20 мин.

Расход восстановителя и окислителя равен соответственно 1,5 r-моль/ч.кг и 1,2 r-моль/О>/ч.кг, что соответствует скоростям восстановления и акис-1О ления соответственно 0,2 г-ион Fe+ / град.ч и 1,3 r-ион Fe+ /град.ч.

Пример 3. В суспейзию приме ра 1 вводят такое количество ТЭА Син-, тафа 12-16, чтобы его концентрация в 15 водной среде была 0,25% (1,25 ККИ), далее процесс ведут аналогично примеру 2. Время восстановления и окислейия 2 и 1,5 ч соответственно, рас.ход восстановителя и окислителя 20

1,7 r-моль/ч.кг и 1,3 r-моль/О /ч.кг (скорости восстановления и окисления равны соответственно 0 5 r-ион Fe+ / град.ч и 1,5 г-ион Fe+ /rðàä.÷.

Пример 4. В суспензию при- 25 мера 1 вводят такое количество ТЭА

Синтафа 12-16, чтобы его концентрация в водной среде была 0,8 (4 KKN) далее процесс ведут аналогично примеру 2, Время восстановления и окис- 3п ления 4ч. 20 мин и 2,5 ч соответственно, скорость .расхода восстановителя и окислителя 2,5 г-моль/ч.кг и 1,5 г-моль/О /ч.кг (скорости восстановления и окисления 1,6 r-ион

Fe+ /rðàä.÷ и 3,3 r-ион Fe /град.ч).

+2 35

Пример 5. Суспенэию примера

1 подогревают до 35ОС, вводят такое количество моногексадецилфосфата триэтаноламина (ТЭА), чтобы его концентрация в водной среде была 0,08% (4 KKM), Далее процесс ведут аиалогич но примеру l,. но скорости расхода восстановителя и окислителя 1,5 гмоль/ч.кг и 1,2 г-моль/0 /ч.кг соответственно.

Пример 6. Аналогичен примеру

1, но в качестве ПАВ используют стеарат натрия с концентрацией его в водной среде суспенэии 0,021Х (4 ККИ)

Восстановление ведут при 400 С о

t окисление — при 250 С. Расход восста" новителя и окислителя соответственно равен 2,5 r-моль/ч.кг и 1,5 r-моль/

О /ч. кг.

Пример 7. Суспенэию моногидрата окиси железа с соотношением твердой и жидкой фаз 1:10 подогревают о до 81 С, в качестве ПАВ используют, дидодецилфосфнт триэтаноламина (ТЭА) с концентрацией его в растворе 0,1Х (3,3 KKN) далее процесс ведут аналогично примеру 1. Восстановление ведут при 450оС в атмосфере продуктов разложения ПАВ при подаче водорода.

Скорости расхода восстановителя и окислителя 1,7 г-моль/ч,кг и 1,4 гмоль/02/ч г кг е

Свойства порошков гамма-окиси желева, полученных по примерам, и изготовленных из них магнитных носителей представлены в таблице. О89О52

Составитель В.Тотров

Редактор Ю. Ковач Техред Т.Дубинчак Корректор В.Синицкая

Заказ 2856719 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 «Москва Ж-35> Раушская иаб д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, и п

Как видно нэ таблицы, магнитные носители, полученные с применением игольчатой гамма-окиси железа, изготовленной по предлагаемому способу, имеют значительно повышенные показа- 5 тели относительной частотной характе ристики.при некотором улучшении остальных злектроакустнческих харак« теристик по отношению к магнитному носителю, полученному с применением игольчатой гайма-окиси железа, изготовленной по известному способу (прототип). Укаэанные технические преимущества изобретения позволяют получать магнитные носите"

:ли с улучшенным качеством магнитной записи и вопроизведения.