I.1Hiện tượng màu và đối tượng của KHMS• Chúng ta nhận biết được vật chất là do:+ vật chất phát ra nguồn bức xạ+ vật chất phản xạ ánh sáng chiếu vào• Hai thuộc tính cơ bản của vật chất mà mắtta có thể nhận biết:+ hình dạng của vật chất: đo ,thấy được+Màu sắc của vật chất: chỉ cảm nhậnI.1Hiện tượng màu và đối tượng của KHMS• Chúng ta nhận biết được vật chất là do:+ vật chất phát ra nguồn bức xạ+ vật chất phản xạ ánh sáng chiếu vào• Hai thuộc tính cơ bản của vật chất mà mắtta có thể nhận biết:+ hình dạng của vật chất: đo ,thấy được+Màu sắc của vật chất: chỉ cảm nhận
Đề cương môn CNSXCM Vô Phần 1: đại cương màu sắc chất màu Chương I: mở đầu Chương 2: Đại cương lý thuyết màu sắc Chương 3: hệ thống so sánh màu sắc Phần 2: sản xuất pigment vô Chương 4:các phương pháp sản xuất pigment vô Chương 5: kỹ thuật sản xuất TiO2 từ ilmenit Chương 6: kỹ thuật sản xuất Cr2O3 từ quặng cromit Chương 7:kỹ thuật sản xuất số pigment vơ Tài liệu tham khảo 1/Giáo trình “CNSXCMVC” trường ĐHBKtpHCM 2/Gunter buxbaum “Industrial inorganide pigments” Federal republic of germany 1998 3/American society for testing and material Paints pigment,resins and polymers 4/M.E ПOЗИН “Texнoлoгия минеральных coлeй” 5/Giáo trình “lý thuyết màu sắc” trường ĐHBK Hà nội 6/G.N phadeev “ Hóa học màu sắc” NXB khoa học kỹ thuật 1985 7/Nguyễn đình Soa: “Hóa vơ cơ” trường ĐHBKtpHCM Phần 1: Đại cương màu sắc chất màu chương 1: Mở đầu • I.1-Hiện tượng màu đối tượng KHMS • Chúng ta nhận biết vật chất do: + vật chất phát nguồn xạ + vật chất phản xạ ánh sáng chiếu vào • Hai thuộc tính vật chất mà mắt ta nhận biết: + hình dạng vật chất: đo ,thấy +Màu sắc vật chất: cảm nhận 1-Hiện tượng màu Gồm q trình chính: +Vật lý: xạ phản xạ lượng +Sinh lý: tác động lượng vào mắt +Tâm lý: mắt thụ cảm màu 1.1-quá trình vật lý: nghiên cứu lượng xạ gồm : + phát truyền lượng + phân bố lượng theo λ ►xác định phương pháp khách quan biểu thị đơn vị đo vật lý 1.2-quá trình sinh lý +Nghiên cứu tác động nguồn xạ tới quan thị giác +Mối quan hệ cấu tạo quan thị giác với màu tương ứng 1.3 trình tâm lý: nghiên cứu trình thụ cảm màu hệ thần kinh thi giác điều kiện thụ cảm màu sắc người :trí nhớ , kinh nghiệm,thói quen ,… ►đối tượng môn tâm lý màu phức tạp I.2/sơ lược lịch sử phát triển khoa học màu sắc • Gần 4000 năm trước người Ai cập sử dụng chất màu, họ cho màu kết hợp sáng-tối • Thế kỷ XV-XVI số nhà bác học Decac,Huck Kiple nêu giả thuyết gắn liền màu sắc với ánh sáng chưa đề cập tới vai trò quan thị giác • Thế kỷ XVII ,Newton nghiên cứu ánh sáng phân tích phổ ,đã cho màu sắc vật tạo trình vật lý (khách quan) phần cảm nhận (chủ quan) • Thế kỷ XIX, Thomas young giải thích thụ cảm màu quan thị giác Màu sắc mà ta cảm nhận kết kết hợp kích thích R-G-B quan Sự khác biệt chất lượng kích thích tạo khác biệt màu sắc giới vật chất • Thế kỷ XX ,CIE cơng nhận nghiên cứu V.Vrai J>Ghin màu sắc giới vật chất, I.3.Định nghĩa-tiêu chuẩn đánh giá chất màu I.3.1.định nghĩa • Chất màu (pigment) có gốc từ tiếng latin “pigmentum” có nghĩa nguyên thủy “màu sắc trong” • Cuối đời Trung đại từ pigment để tất tinh chất chiết từ loại dùng để nhuộm màu • Sau pigment tên gọi tất chất dạng hạt nhỏ không tan dung mơi có khả tạo màu, bảo vệ hay có từ tính • Cả piment thuốc nhuộm ( dyer) thuộc nhóm chất tạo màu khác biệt khả tan dung mơi nên pigment thường dùng cho chất có nguồn gốc vơ I.3.2 tiêu chuẩn • Để đánh giá chất lượng pigment thường dựa vào tiêu chí: +Thành phần hóa học +Các tính chất quang học +Khả phân tán +Khả che phủ, bảo vệ +Các đặc tính màu sắc ( tơng màu, cường độ màu,…) +Các đặc tính lý hóa tỷ trọng ,kích thước hạt,… • thực tế chất màu ngồi chất pigment có mặt chất khác gọi chung phụ gia (extender) hay chất độn chúng có màu trắng hay màu nhạt, dạng bột, không tan I.4.lịch sử phát triển ngành sản xuất chất màu • Từ thời tiền sử người biết dùng chất màu có sẵn tự nhiên • Khoảng 4000 năm trước người biết khai thác, xử lý , phối trộn chất màu có sẵn tự nhiên , tinh lọc khoáng chất chiết từ cây, cỏ • Thế kỷ XVIII đời phát triển ngành sản xuất pig qui mô công nghiệp với sản phẩm xanh berlin, crom vàng ,… • Hiện ngành công nghiệp sản xuất pig phát triển mạnh chiều rộng chiều sâu ( đa dạng , sản lượng , qui mô sản xuất ,…) I.5.khái quát lựa chọn phân loại pigment I.5.1 lựa chọn pigment • Việc lựa chọn pigment phải vào đặc tính màu tơng màu , cường độ màu , độ phủ, khả tán xạ, phản xạ ,… ngồi phải vào: +Các tính chất lý hóa bản: thành phần hóa, %ẩm,… +Các đặc tính học:độ bền (tính bền ánh sáng,thời tiết,…), độ cứng ,… +Khả liên kết ,phân tán môi trường,… +Lĩnh vực ứng dụng : Sơn , chất dẻo ,vật liệu,… Sơ đồ công nghệ sx pigment sắt-blue 330H2SO4 1095FeSO4 H O 127NaCl pư Lọc rửa Hơi nước Sấy Nghìên,rây 1732Na4Fe(CN)6 1000 sắt-blue Cặn:507CaSO4 Fe4[Fe(CN)6]3 276Ca(OH)2 190Fe2O3 dd 32Fe(OH)2 70NaCl+300SA+1016Na2SO4 300.SA Xử lý 2.3 tính chất &ứng dụng pigment sắt-blue • Các tính chất quan trọng: +Bền nhiệt(≤ 1800 )nhưng ≥1400cháy kk +Bền ánh sáng&thời tiết( trộn với màu trắng ) +Bền axit yếu ,không bền ba zơ ,axit nóng ,đậm đặc ,… • ứng dụng : +Làm mực in ,chất màu thuốc diệt nấm, phối trộn với chất màu khác để ổn định màu +Sản xuất giấy màu xanh +Trong y tế dùng chữa nhiễm xạ 137Cs 2.4 sản xuất pigment oxit sắt-red • Phương pháp khơ : muối sắt II( sulfat , clorua,nitrat,oxalat,…)được đem nung t0 Ví dụ: FeSO4 Fe2O3 + SO2 • Phương pháp ướt: muối sắt tác dụng với ba zơ thu kết tủa hydroxit , nung hydroxit thu oxit sắt Ví dụ:FeSO4 +NaOH +O2=Fe(OH)3+Na2SO4 Fe(OH)3 = Fe2O3 + H2O §.3-sản xuất pigment kẽm-trắng &kẽm-vàng 3.1/Tính chất lý hóa Tính chất ZnS BaSO4 Hệ số chiết xuất , n 2,37 1,64 Tỷ trọng , g/cm3 4,08 4,48 Độ cứng , Mohs 3,0 3,5 Tác dụng axit-ba zơ Tan H+ không Tác dụng dm hữu Không tan không Độ tan nước (180),% 3.2/tính chất màu • ZnS hấp thụ ánh sáng max λ ≈ 700 nm nên có màu trắng xanh • Do n ZnS (2,37) >> n nhựa chất kết dính (1,5-1,6) nên có tính khuyếch tán as tốt khả khuyếch tán tốt hạt hình cầu (D=294 nm).BaSO4 có n nhỏ (1,64) nên extender.Lithopone dùng làm chất phủ • ZnS lithopone chịu mài mòn , số hấp phụ dầu thấp, độ cứng mohs thấp 3.3 sản xuất • Sản xuất lithopone: ZnSO4 + BaS = BaSO4 + ZnS ( 29,4%ZnS) • Hàm lượng ZnS thay đổi thay đổi pp điều chế : ví dụ điều chế lithopone 62,5%ZnS ZnSO4+ BaS + ZnCl2 = ZnS + BaSO4 + BaCl2 • Sản xuất pigment kẽm-vàng : Zn2+ + CrO42- = ZnCrO4 Chất thải xử lý thu hồi Zn CrO42- §.4 / pigment ultramarine – 4.1 Lịch sử +Xanh ultramarine (xanh biển) người trung cổ lấy từ đá lapis laruli Afganistan phổ biến vào năm 600-1500 AD dần khan +Năm 1828 T.B Gumet(Pháp) C.Gmelin(Đức) tìm phương pháp tổng hợp màu ultra từ nguyên liệu phổ biến rẻ tiền +Ultra có màu : xanh- đỏ ,tím hồng với khác biệt cấu trúc trạng thái oxy hóa lưu huỳnh Thành phần ultra tổng hợp thay đổi 4.2 Cấu trúc hóa học • Là dạng khoáng Aluminosilicat chiều với ion Na+ S-n nằm nút mạng Cấu trúc mạng dạng Sodalite với khối lập phương kích thước ≈ 0,9 nm • Thành phần alumosilicat : Na6Al6Si6O24 có S mạng : Na7Al6Si6O24S3 • Màu ultra chất nhóm S tạo +Nhóm S3- có độ dài S-S 0,2nm ,góc 1030 hấp thụ λ trung bình 600nm ( green – orange) +Nhóm S2- hấp thụ λ ≤ 380nm ( violet-ultra violet) • Cấu trúc bền ultra tổng điện tích o Cấu trúc hóa học ultra… • Để tăng phẩm chất màu ultra cần tăng [S] giảm [Al] [Na] Sản phẩm ultra đặc trưng có cơng thức Na6,9Al5,6Si6,4O24S4,2 có màu xanh đậm ánh đỏ • Mạng tinh thể ultra tím hồng khác ultra xanh chỗ chuyển dạng phần nhóm S-2 , S-3 thành S3Cl- S4• Sự phân bố Si4+ Al3+ mạng ultra tổng hợp vô trật tự ultra tự nhiên ngược lại 4.3 -Tính chất ultra • Ultra có màu xanh ánh đỏ với sắc màu thay đổi tùy theo thành phần hóa học • Kích thước hạt trung bình 0,7-5,0 μm hạt nhỏ sắc xanh nhiều nhạt Khi trộn pigment trắng tăng độ sáng,độ bão hòa độ mờ đục • Ultra bền nhiệt ( 200-4000) tùy theo dạng t0 cao ,chiếu sáng hay axit bị màu Sự thoát H2S axit dùng nhận biết.nó bền ba zơ yếu ultra khơng mùi khơng cháy • Ultra khó tan nước dung mơi hữu hấp phụ nước , n=1,5 (≈ sơn ,chất dẻo) Tính chất ultra • • • • • • Tiêu chuẩn : Độ phủ : ≥ % [ S] : ≤ 0,05 % Chất tan nước : ≤ 1,0 % Kích thước hạt > 45 nm : ≤ 0,1 % Độ ẩm : + loại thô : ≤ 1,0 % +Loại mịn : ≤ 2,0 % Kim loại nặng : vết 4.4 – điều chế ultra –thành phần phối liệu (%) Gam màu lục Gam màu đỏ Đất sét nung 32,0 30,0 Felspar 7,0 … soda Na2CO3 29,0 27,0 Lưu huỳnh S 34,5 33,0 Chất khử ,C 4,5 3,0 Điều chế ultra – ultra thơ • Trộn nghiền hỗn hợp tới d ≈ 15μm ,sau nung mơi trường khử theo cấp • 3000 : Na2CO3 + S + C = Na2Sx + CO2 • ≤ 7000 mạng sét(alumosilicat) lúc đầu chuyển sang dạng chiều có xâm nhập Na2Sx sang dạng sodalite • Oxy hóa khơng khí < 5000 để loại S dư tạo SO2 Khí SO2 oxy hóa ion di-triatomic polysulfua thành S3- , S2- ,S natri sulfoxit Ultra thô chứa 75% ultra xanh, 23% natrisulfoxit , 2%S S2- Điều chế ultra –làm tinh luyện • Mục đích: loại bỏ tạp chất dạng tan muối natri sulfoxit , sulfua ,…và nghiền mịn • Tác nhân làm nước t0 khác Sơ đồ sản xuất ultramarine 457caolin 1-10 than 1-10 nhựa 940Na2CO3+Na2SO4 Phản ứng 320 thạch anh 334 S (200SO2+115CO2 + H2O) Làm lạnh Nghiền 1000 ultramarine H2O Lọc rửa Dd thải nung 33 S