Лако-красочные материалы — производство

Состав натурального ультрамарина из ляпис-лазури может быть изображен формулой NagAleSieS^^

На состав искусственного ультрамарина влияют состав исход­ной смеси (шихты) и условия ее прокаливания. В зависимости от этих условий может быть получен ряд соединений различного хи­мического состава и цвета, которые можно объединить в одну об­щую группу ультрамаринов.

Раньше для объяснения непостоянства состава ультрамаринов, получаемых на практике, высказывалось предположение, что они представляют собой смеси нескольких ультрамаринов, являющихся определенными индивидуальными соединениями постоянного хи­мического состава [49, 50]. Такими индивидуальными соединениями считали:

1) малосернистый и малокремнистый зеленый ультрамарин На8Аіб5іб32024;

2) малосернистый и малокремнистыб синий ультрамарин Na7AIeSi6S202.b

3) многосернистый (т. е. содержащий 4 атома серы) и малокремнистый синий ультрамарин NaaAleSieS^-b

4) многосернистый и мно­гокремнистый синий ультра­марин Na6Al4Si6S4024.

Однако выделить эти ин­дивидуальные соединения из ультрамаринов различного химического состава до сих пор не удалось и само их существование проблема­тично.

Формулы строения ультра­маринов, предложенные разными исследователями, являются гипотетическими и представ­ляют в настоящее время только исторический интерес.

Рентгенографическое исследование различных ультрамаринов показало, что все они, независимо от цвета и состава, имеют оди­наковую кристаллическую решетку, такую же, как натуральный ультрамарин из ляпис-лазури [51].

Кристаллическая решетка ультрамарина может быть изобра­жена в виде сетки из тетраэдров Si04 и А104, образующей замкну­тые внутренние полости, в которых помещаются ионы натрия и серы (рис. 170). Часть этих ионов закреплена, а часть находится в «блуждающем» состоянии. В этой решетке тетраэдры Si04 и А104 могут взаимно заменять друг друга, а число «блуждающих» ионов колеблется в известных пределах; наконец, ионы натрия и серы могут быть замещены полностью или частично ионами других эле­ментов. Такое представление о строении ультрамарина хорошо объясняет ряд свойств указанных соединений.

Для объяснения окраски ультрамаринов было предложено много гипотез. Наиболее распространенной была гипотеза, по кото­рой окраска ультрамаринов обусловлена наличием в них кол­лоидно-растворенной серы. Высказывалось также предположение,
что цвет ультрамаринов зависит от наличия в молекулах опреде­ленных групп элементов, например S203 или A12S2 [52, 53].

В настоящее время можно считать установленным, что цвет ультрамаринов обусловлен двумя факторами: строением кристал­лической решетки и характером связи в ней между натрием и се­рой. Вели извлечь из ультрамарина, обрабатывая его кипящим этиленхлоргидрином, весь натрий, то сера останется незатронутой, но ультрамарин потеряет окраску и перейдет в аморфное вещество. Из этого можно сделать вывод, что окраска ультрамаринов объяс­няется наличием не одной только серы. Однако характер связи между натрием и серой остается до настоящего времени не­достаточно выясненным [54].

Сера в ультрамарине может быть заменена селеном и теллу­ром, а натрий — калием, литием, серебром, кальцием и др. Для этой цели ультрамарин нагревают с водными растворами соответ­ствующих солей, сплавляют его с нитратами этих солей и т. д. Продукты, которые могут быть получены из натриево-серных уль­трамаринов замещением в них натрия другими металлами, — ве­щества неокрашенные и практического значения не имеют. Ультра — марины, в которых сера замещена селеном или теллуром, также не употребляются.

Независимо от состава, ультрамарини относительно стойки к действию щелочей и чрезвычайно легко разрушаются водными растворами кислот, даже органических. Под понятием «устойчи­вость ультрамарина» подразумевают его способность противо­стоять некоторое время без заметного изменения цвета действию раствора сульфата алюминия.

Влияние кремния и серы на качество ультрамарина отчетливо сказывается только при значительном изменении содержания этих компонентов.

Малокремнистый и малосернистый ультрамарин Na7Ai6SieS2024 представляет собой светло-синий пигмент с низкой интенсивностью, совершенно неустойчивый к действию раствора сульфата алюминия. Многокремнистый и многосернистый ультрамарин Na6Al4SiGS4024 представляет собой темно-синий пигмент, обладающий высокой ин­тенсивностью и относительно высокой устойчивостью к действию раствора сульфата алюминия.

Качество ультрамарина как пигмента определяется его цветом и интенсивностью, а для производства художественных красок, кроме того, и лессирующей способностью.

Важнейшим свойством ультрамарина является интенсивность, определяющая его экономичность, так как чем интенсивнее ультра­марин, тем меньше его нужно затратить при смешении с белыми веществами. По признаку интенсивности ультрамарин делят на сорта или марки.

Цвет и интенсивность ультрамарина зависят от двух факто­ров — от качества исходного полуфабриката и степени измельче­
ния готового продукта. Интенсивность ультрамарина и его лесси­рующая способность растут с повышением степени дисперсности.

Все сорта синего ультрамарина мало укрывисты, стойки к дей­ствию света и не обладают антикоррозионными свойствами.

Поскольку многосернистый ультрамарин обладает значительно большей интенсивностью, чем малосернистый, последний в настоя­щее время не производят.

Синий ультрамарин употребляют для устранения в белых пиг­ментах, например в извести, меле, цинковых белилах, литопоне и др., желтого оттенка; с той же целью его применяют в произ­водстве бумаги и сахара, а также для подсинивания белых тканей,

В масле ультрамарин лессирует, по­этому в чистом виде его применяют преи­мущественно для производства худо­жественных красок. В смеси с другими пигментами им пользуются для произ­водства разнообразных колерных масля­ных красок и эмалей, для окраски рези­ны, обоев и т, д.

На рис. 171 показан ультрамарин под электронным микроскопом.