CN101235227A

CN101235227A - 一种云母钛珠光颜料的制备方法

Info

Publication number: CN101235227A
Application number: CNA2008101018488A
Authority: CN
Inventors: 咸才军; 任定高; 孔志平; 邢颖
Original assignee: BEIJING SHOUCHUANG NANO TECHN Co Ltd
Current assignee: BEIJING SHOUCHUANG NANO TECHN Co Ltd
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2008-08-06

Abstract

本发明属于珠光颜料制备方法领域，具体涉及一种云母钛珠光颜料的制备方法。本发明所述的方法采用部分转换为硫酸氧钛的四氯化钛溶液、氯化铁溶液、氯化亚铁溶液或者钛盐、铁盐混合溶液作为沉积剂，尿素作为中和剂，尿素采用分批加入方式，水解钛盐、铁盐或者钛盐、铁盐混合盐来制备云母基珠光颜料。采用本发明所述的方法具有制备工艺极为简单，且易于操作的优点，并且制备而得的云母钛珠光颜料产品云母表面包覆的二氧化钛、三氧化二铁薄膜结构均匀致密，银白产品白度高，珠光效果强，幻彩或彩色产品色彩饱和，珠光效果强。

Description

一种云母钛珠光颜料的制备方法

技术领域

本发明属于珠光颜料制备技术领域，具体涉及一种云母钛珠光颜料的制备方法。

背景技术

云母基珠光颜料是指在片状云母表面，用化学方法均匀的包覆一层或几层透明的纳米级金属氧化物薄膜，利用光的反射和干涉现象而呈现出柔和的珠光色泽的新型高技术材料。云母基珠光颜料不但无毒、耐光、耐热、化学性质稳定，并且具备一系列优异的光学性能，在高级轿车涂装、军事设备伪装、涂料、塑料、皮革、印刷油墨、陶瓷、化妆品等领域得到了广泛应用。国外珠光颜料形成产业规模始于20世纪70年代初，近年来它的研究应用和市场发展都极为活跃。以Engelhard Corporation、E.Merck Corporation为代表的珠光颜料制造商，这些公司拥有大量的制备珠光颜料的专利，如EngelhardCorporation应用的专利US6626989(Rutile titanium dioxide effect pigmentsand production thereof)、EP1444299(INTERFERENCE PIGMENTS)，WO2003031521(INTERFERENCE PIGMENTS)、US6485556(Interferencepigments)、EP1163295(PEARLESCENT PIGMENTS EXHIBITING COLORTRAVEL)、US6165260(Pearlescent pigments exhibiting color travel)、US6139615(Pearlescent pigments containing ferrite)等很多关于云母基珠光颜料的制备方面的专利，但出于技术保密原因，这些专利仅仅提供一些简单的说明，如US6626989提到在云母外包覆二氧化钛不含其它物质；US6485556和WO200303152中只提到了所包覆的二氧化钛晶型类型及厚度，US6165260中提到在云母基料上包覆二氧化钛和氧化铁及其含量；US6139615提到基料为云母、玻璃薄片、包覆物为铁酸盐。这些专利都只提到珠光颜料的构成，没有提及制备方法方面的信息。国内也有一些云母基珠光颜料制备方法的文章及专利，大多数为实验室研究的探讨，多数文章未对云母基珠光颜料的工业化生产进行进一步的探讨。

国外的著名珠光颜料生产公司，每年除生产数以千吨的优质珠光颜料以满足国内的需要外，还大量向欧美其它国家和亚洲各国出口，市场占有率达80％以上。日本更是后来居上，生产的珠光颜料产量已经是亚洲首位，质量和价格较上述公司具有更明显的竞争优势。我国有数十家单位生产珠光颜料，与国外同类产品相比，国内云母钛珠光颜料产品的光泽、颜色、湿润性和分散性差。

目前云母钛珠光颜料制备方法主要是液相沉积法，用于珠光颜料的沉积剂常用四氯化钛、硫酸氧钛这两种水溶性钛盐。工业四氯化钛虽然杂质较少，但是其在用作沉积剂时，缺点也是非常明显的，主要缺点有如下几方面：(1)四氯化钛在水解初期，会产生大量晶格缺氧的原级二氧化钛粒子，这种晶格缺氧的原级二氧化钛粒子一旦成为水解晶种，就会在瞬间复制出大量的、同样晶格缺氧的二氧化钛粒子，使珠光颜料晶格缺氧，白度降低，色相偏移；(2)其次四氯化钛水解过程中，很容易产生[TiCl₆]^2-配位阴离子，而云母表面是带负电荷的，这样既影响了钛盐的水解，也必然会阻碍作为水解产物的水合二氧化钛向云母表面迁移和沉积，从而产生大量游离二氧化钛粒子；(3)四氯化钛的水解反应条件十分苛刻，且很难控制，制备的云母钛表面包覆的二氧化钛薄膜结构疏松，产品发黄、白度低、色彩饱和度差、光泽度低。与四氯化钛水解制备的云母钛珠光颜料相比，用硫酸氧钛作为沉积剂水解制备的云母钛珠光颜料其白度和珠光度高于工业硫酸氧钛含铁等杂质离子，制备出的产品虽然光泽度较高，但是产品杂色、白度低、色彩饱和度差，同时严重污染环境，现在已用的很少。

为了克服上述方法的不足，目前的液相沉积法一般采用加碱中和法、尿素均匀沉淀法等方法制备云母钛珠光颜料。采用加碱中和法制备云母钛珠光颜料时，对pH值控制要求极高，易出现反应液中局部pH值过高，产生白浊现象。采用尿素均匀沉淀法，虽然不需控制反应的pH值，但需要加入大量的尿素，增加了生产成本，产品质量也一般。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种云母钛珠光颜料的制备方法，该方法能够实现在较宽的pH值范围内制备云母钛珠光颜料，同时沉积的产物不需加入表面活性剂，直接洗涤、干燥、煅烧，煅烧后的产品蓬松、无烧结现象，能够使制备的产品白度高、色彩饱和度高、珠光效果强。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种云母钛珠光颜料的制备方法，包括如下步骤：

(1)准备原料云母粉，所述的云母粉是指通过湿法剥片的径厚比大于50、粒径范围为5-200微米的白云母粉；

(2)将尿素连续均匀的加入到金属盐溶液中，所述的金属盐溶液为钛盐溶液、钛盐溶液与铁盐溶液组成的混合溶液、钛盐溶液与锡盐溶液组成的混合溶液、钛盐溶液与铁盐溶液和锡盐溶液组成的混合溶液中的任意一种溶液，金属盐溶液中钛盐的质量以TiO₂计与云母的质量比为1∶5-1∶3，铁盐以Fe₂O₃计与钛盐以TiO₂计质量比为0∶1-1∶4，锡盐以SnO₂计与钛盐以TiO₂计质量比为0∶1-1∶25，尿素加入量为尿素总重量的10％-30％，形成含有尿素的金属盐混合液；

(3)将步骤(1)中的云母粉与去离子水在常温下进行混合，然后以100-300转/分钟的速度进行搅拌，并缓慢加热到70-90摄氏度，然后加入尿素，尿素加入量为总重量的70％-90％，并且尿素与云母粉用量(以重量计)之比为1∶1-3∶1，并且尿素是一次性加入；达到所需反应温度后，维持反应温度和搅拌速度10-30分钟，然后加入步骤(2)中形成的含有尿素的金属盐混合液，金属盐混合液全部加入后，继续维持反应温度并水解30分钟，终止水解反应后，将反应液冷却至室温，过滤、洗涤、干燥；

(4)将干燥后的粉体在温度600-950摄氏度下煅烧1-2小时，停止煅烧，自然冷却至室温，即可制得本发明所述的云母钛珠光颜料。

进一步，步骤(1)中所述的云母粉优选径厚比大于70的白云母粉；

进一步，步骤(2)中所述的尿素用量为15-20％；

进一步，步骤(2)中所述的钛盐溶液是采用部分转换为硫酸氧钛的四氯化钛水解后制备所得，即将1％-10％四氯化钛转化成硫酸氧钛，然后再用含量为1％-10％的硫酸氧钛与含量为90％-99％四氯化钛的混合溶液进行水解后制得；

进一步，步骤(2)中所述的铁盐溶液是采用氯化铁或者氯化亚铁水解后制备而成；

进一步，步骤(2)中所述的锡盐溶液是采用氯化锡或者氯化亚锡水解后制备而成；

进一步，步骤(3)中所述的向云母粉中加入尿素，尿素加入量为总重量的80％-85％，并且尿素与云母粉用量比为1.5∶1-2∶1，并且尿素是一次性加入；

进一步，步骤(4)中所述的煅烧温度为700-800摄氏度。

本发明的效果在于：采用本发明所述的云母钛珠光颜料的制备方法，能够实现在较宽的pH值范围制备云母钛珠光颜料，同时沉积的产物不需加入表面活性剂，直接洗涤、干燥、煅烧，煅烧后的产品蓬松、无烧结现象，可以获得理想的粉体产品，并且制备的产品白度高、色彩饱和度高、珠光效果强。

本明之所以具有上发明效果，其原因在于：

本发明所述的云母钛珠光颜料制备方法中将四氯化钛部分转化为硫酸氧钛，从而克服了四氯化钛易缺氧水解，很难控制反应液的pH值的缺陷，同时使用尿素作为中和剂，采取部分加入尿素的方法，解决了加碱中和法制备云母基珠光颜料时，容易形成局部反应pH值过高，形成均相成核使钛盐水解等问题，极大的简单了工艺的控制难度，同时与尿素均匀沉淀法相比，减少了尿素的使用量，提高了制备产品质量。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

(1)准备原料云母粉100g，云母粉是通过湿法剥片的径厚比为58、粒径为100微米的白云母粉；

(2)将尿素50g连续均匀的加入到钛盐溶液200mL中，钛盐以TiO₂计为33g，形成含有尿素的金属盐混合液；

(3)将步骤(1)中的云母粉100g与去离子水500g在常温下进行混合，然后以100转/分钟的速度进行搅拌，并加热到90摄氏度，然后加入尿素200g，即尿素与云母粉用量比为2∶1并且尿素是一次性加入；达到所需反应温度后，维持反应温度和搅拌速度10分钟，然后加入步骤(2)中形成的含有尿素的金属盐混合液，金属盐混合液全部加入后，继续维持反应温度并水解30分钟，终止水解反应后，将反应液冷却至室温，过滤、洗涤、干燥；

本实施例中的钛盐溶液由含量为1％四氯化钛转化为的硫酸氧钛与含量为99％四氯化钛的混合溶液进行水解后制得；

(4)将干燥后的粉体在温度700摄氏度下煅烧1小时，停止煅烧，自然冷却至室温，即可制得本发明所述的银白色云母钛珠光颜料。

实施例2

(1)准备原料云母粉100g，云母粉是通过湿法剥片的径厚比为70、粒径为200微米的白云母粉；

(2)将尿素30g连续均匀的加入到由钛盐溶液100mL和锡盐溶液100mL形成的混合溶液中，钛盐的质量以TiO₂计为20g，锡盐以SnO₂计为1g，形成含有尿素的金属盐混合液；

(3)将步骤(1)中的云母粉100g与去离子水500g在常温下进行混合，然后以250转/分钟的速度进行搅拌，并加热到70摄氏度，然后加入尿素150g，即尿素与云母粉用量比为1.5∶1并且尿素是一次性加入；达到所需反应温度后，维持反应温度和搅拌速度15分钟，然后加入步骤(2)中形成的含有尿素的金属盐混合液，金属盐混合液全部加入后，继续维持反应温度并水解30分钟，终止水解反应后，将反应液冷却至室温，过滤、洗涤、干燥；

本实施例中的钛盐溶液由含量为10％的四氯化钛转化为硫酸氧钛与含量为90％四氯化钛的混合溶液进行水解后制得；锡盐溶液是采用氯化锡水解后制备而成；

(4)将干燥后的粉体在温度900摄氏度下煅烧1小时，停止煅烧，自然冷却至室温，即可制得本发明所述的银白色云母钛珠光颜料。

实施例3

(1)准备原料云母粉200g，云母粉是通过湿法剥片的径厚比为60、粒径为20微米的白云母粉；

(2)将尿素70g连续均匀的加入到由钛盐溶液200mL、锡盐溶液200mL和铁盐溶液200mL形成的混合溶液中，钛盐的质量以TiO₂计为50g，锡盐以SnO₂计为2g，铁盐以Fe₂O₃计为12.5g，形成含有尿素的金属盐混合液；

(3)将步骤(1)中的云母粉200g与去离子水1200g在常温下进行混合，然后以300转/分钟的速度进行搅拌，并加热到80摄氏度，然后加入尿素600g，即尿素与云母粉用量比为3∶1，并且尿素是一次性加入；达到所需反应温度后，维持反应温度和搅拌速度20分钟，然后加入步骤(2)中形成的含有尿素的金属盐混合液，金属盐混合液全部加入后，继续维持反应温度并水解30分钟，终止水解反应后，将反应液冷却至室温，过滤、洗涤、干燥；

本实施例中的钛盐溶液由含量为8％的四氯化钛转化为硫酸氧钛与含量为92％四氯化钛的混合溶液进行水解后制得；锡盐溶液是采用氯化锡水解后制备而成；铁盐溶液是采用氯化亚铁水解后制备而成；

(4)将干燥后的粉体在温度800摄氏度下煅烧2小时，停止煅烧，自然冷却至室温，即可制得本发明所述的金色云母钛珠光颜料。

实施例4

(1)准备原料云母粉50g，云母粉是通过湿法剥片的径厚比为70、粒径为80微米的白云母粉；

(2)将尿素25g连续均匀的加入到由钛盐溶液100mL与铁盐溶液100mL形成的混合溶液中，钛盐的质量以TiO₂计为12.5g，铁盐以Fe₂O₃计为3g形成含有尿素的金属盐混合液；

(3)将步骤(1)中的云母粉50g与去离子水250g在常温下进行混合，然后以150转/分钟的速度进行搅拌，并加热到80摄氏度，然后加入尿素60g，即尿素与云母粉用量比，1.2∶1，并且尿素是一次性加入；达到所需反应温度后，维持反应温度和搅拌速度15分钟，然后加入步骤(2)中形成的含有尿素的金属盐混合液，金属盐混合液全部加入后，继续维持反应温度并水解30分钟，终止水解反应后，将反应液冷却至室温，过滤、洗涤、干燥；

本实施例中的钛盐溶液由含量为5％的四氯化钛转化为硫酸氧钛与含量为95％四氯化钛的混合溶液进行水解后制得；铁盐溶液是采用氯化铁水解后制备而成；

(4)将干燥后的粉体在温度800摄氏度下煅烧1.5小时，停止煅烧，自然冷却至室温，即可制得本发明所述的金黄色云母着色型珠光颜料。

上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims

1、一种云母钛珠光颜料的制备方法，包括如下步骤：

(3)将步骤(1)中的云母粉与去离子水在常温下进行混合，然后以100-300转/分钟的速度进行搅拌，并缓慢加热到70-90摄氏度，然后加入尿素，尿素加入量为总重量的70％-90％，并且尿素与云母粉用量比为1∶1-3∶1，并且尿素是一次性加入；达到所需反应温度后，维持反应温度和搅拌速度10-30分钟，然后加入步骤(2)中形成的含有尿素的金属盐混合液，金属盐混合液全部加入后，继续维持反应温度并水解30分钟，终止水解反应后，将反应液冷却至室温，过滤、洗涤、干燥；

2、如权利要求1所述的一种云母钛珠光颜料制备方法，其特征是：步骤(1)中所述的云母粉优选径厚比大于70的白云母粉。

3、如权利要求1所述的一种云母钛珠光颜料制备方法，其特征是：步骤(2)中所述的尿素用量为15-20％。

4、如权利要求1所述的一种云母钛珠光颜料制备方法，其特征是：步骤(2)中所述的钛盐溶液是采用部分转换为硫酸氧钛的四氯化钛水解后制备所得，即将1％-10％四氯化钛转化成硫酸氧钛，然后再用含量为1％-10％的硫酸氧钛与含量为90％-99％四氯化钛的混合溶液进行水解后制得。

5、如权利要求1所述的一种云母钛珠光颜料制备方法，其特征是：步骤(2)中所述的铁盐溶液是采用氯化铁或者氯化亚铁水解后制备而成。

6、如权利要求1所述的一种云母钛珠光颜料制备方法，其特征是：步骤(2)中所述的锡盐溶液是采用氯化锡或者氯化亚锡水解后制备而成。

7、如权利要求1所述的一种云母钛珠光颜料制备方法，其特征是：步骤(3)中尿素加入量为总重量的80％-85％，并且尿素与云母粉用量比为1.5∶1-2∶1，并且尿素是一次性加入。

8、如权利要求1所述的一种云母钛珠光颜料制备方法，其特征是：步骤(4)中所述的煅烧温度为700-800摄氏度。