一种掺杂珠光颜料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种珠光颜料,尤其涉及一种以玻璃薄片为基片的掺杂珠光颜料及其制备方法。
背景技术
以云母簿片为基片,在其表面单独涂覆金属氧化物涂层时,形成的珠光颜料被称为单层涂覆的珠光颜料。其中涂覆二氧化钛的云母钛珠光颜料通常有银白色,随着涂层厚度的增加,由于光的反射和透射作用,几束平行的反射光之间会产生光的干涉作用,随之产生一系列的干涉光颜色,主要有金、红、紫、蓝、绿等色。当云母单独涂覆氧化铁时,便形成云母铁珠光颜料,随着涂层厚度的增加,由于光的反射和光的吸收作用,会产生古铜、红棕、酒红、紫红、孔雀绿和咖啡色等颜色。
由于在云母片上涂覆的是TiO2和Fe2O3这些高折射光指数的金属氧化物,所以即使粒径不太大,也可以获得珠光色彩鲜艳,光泽度高,遮盖率也好的颜料。
为了扩展珠光颜料的颜色色谱,除了单层颜料外,通常还采用“复合涂覆”的方法将几种金属氧化物的组合物或混合物涂覆在单层涂覆的珠光颜料上,从而获得色谱齐全,彩色艳丽,而且有一定遮盖率的珠光颜料。
美国专利US5169442公开了一种兰绿色珠光颜料,该颜料是在兰干涉云母钛颜料片上,涂覆由Mg、Ca、Co和Ti等元素组成的金属氧化物的组合物或混合物而得到的。
日本专利特开平7-15786和特开平7-15789也分别提出了一种具有兰宝石光泽的珠光颜料和一种深绿色光泽的珠光颜料。这两种颜料均以银白色云母钛珠光颜料为基片,前者涂覆由Al2O3和CoO组成的复合氧化物涂层,后者涂覆含CoO、NiO和ZnO组成的复合氧化物涂层。
以上这些颜料都付于了珠光颜料一些新的色彩,这些色彩是单层涂覆的珠光颜料所不能提供的。但是很显然,由于增加了一个由折光指数比二氧化钛和三氧化二铁低的金属氧化物的复合物或混合物涂层,致使珠光颜料的整体光泽度下降了许多。
日本专利特开平10-316882采用了粒径为100~2000μm的大粒径云母片上先涂覆TiO2,形成大粒径云母钛珠光颜料为基片,再在该颜料上涂覆由Fe、Zn、Co、Al等元素中的一种或二种以上形成的金属氧化物复合物或混合物涂层,这样得到一种高珠光度的带色颜料,这种颜料具有闪烁光泽效果。但是这种颜料的遮盖率显然下降了。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷,提供了一种具有柔和光泽或高闪烁光泽效果,而且具有较好的遮盖率的掺杂珠光颜料及其制备方法。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是:提供了一种掺杂珠光颜料,该颜料以玻璃薄片为基片,所述玻璃薄片表面涂覆SiO2或SnO2涂层,在SiO2或SnO2涂层表面再涂覆掺杂金属氧化物涂层,所述掺杂金属氧化物涂层为主体金属氧化物中掺杂有至少一种金属元素化合物、非金属元素化合物或两者组合物的涂层。
所述玻璃薄片为厚度为0.5-10μm,粒径为10-1000μm的铝钠钙硅酸盐玻璃薄片。
所述的SiO2或SnO2涂层厚度为10-50nm;所述的惨杂金属氧化物涂层的厚度为20-380nm。
所述的主体金属氧化物为TiO2或Fe2O3。
所述的金属元素选自钛、铁、铝、钙、锌、钴、镍、铬、锆、钒、镁、硅中的一种或几种。
所述的非金属元素选自氮、硫、卤素中的一种或几种。
所述的掺杂金属氧化物涂层中,掺杂化合物的含量,以掺杂金属元素和掺杂非金属元素计,掺杂金属元素或掺杂非金属元素占主体金属氧化物的重量比例为1~16%。
本发明还提供了一种上述掺杂珠光颜料的制备方法,该方法包括如下步骤:
(1)将玻璃薄片加入到去离子水中,搅拌成分散均匀的悬浮液,然后升温至60℃-90℃,用氢氧化钠溶液或稀盐酸将悬浮液的PH值调整到1-10,加入硅酸钠溶液或四氯化锡溶液,同时加入稀盐酸或氢氧化钠溶液维持悬浮液的PH值不变,加料完毕后,再恒温搅拌10-30分钟;
(2)用稀盐酸将步骤(1)中的悬浮液的PH值调整到1-5,向悬浮液中加入TiCl4、TiOCl2或FeCl3溶液,以及一种或几种金属元素的水溶性盐溶液,同时加入氢氧化钠溶液维持悬浮液的PH值不变,加料完毕后,加入氢氧化钠溶液,将悬浮液的PH值升高到5-12,然后再恒温搅拌10-30分钟后,将悬浮液进行过滤,洗涤后,物料经100℃-150℃干燥,再经200℃-700℃煅烧,最后将颜料过筛,得到含有金属元素化合物掺杂的金属氧化物涂层的掺杂珠光颜料;
(3)用稀盐酸将步骤(1)中的悬浮液的PH值调整到1-5,向悬浮液中加入TiCl4、TiOCl2或FeCl3溶液,同时加入氢氧化钠溶液维持悬浮液的PH值不变,加料完毕后,再恒温搅伴10~30分钟,然后将悬浮液进行过滤,洗涤后,将物料重新转移至反应器中,加入一种或几种含非金属元素水溶性化合物溶液,并强烈搅拌0.5-2小时,然后在100℃-150℃下干燥,再经200℃-700℃程序控温煅烧,最后将颜料过筛,得到含有非金属元素化合物掺杂的金属氧化物涂层的掺杂珠光颜料;
(5)按(3)中的步骤进行,直到将悬浮液进行过滤,洗涤后,然后将物料重新转移至反应器中,加入一种或几种含非金属元素水溶性化合物溶液,升温至60℃-90℃,并强烈搅拌0.5-2小时,然后在100℃-150℃下干燥,再经200℃-700℃程序控温煅烧,最后将颜料过筛,得到含有金属元素化合物和非金属元素化合物组合掺杂的金属氧化物涂层的掺杂珠光颜料。
所述的金属元素的水溶性盐为盐酸盐、硝酸盐或氯氧酸盐。
所述的非金属元素水溶性化合物为尿素、硫脲或碘酸。
本发明的有益效果是:本发明的珠光颜料,能通过对金属氧化物涂层掺杂不同元素的化合物或组合物,调正珠光颜料的颜色,鲜艳程度和光泽度,可以获得光泽柔和或高闪烁效果的珠光颜料。
1、采用玻璃薄片为基片,由于玻璃薄片具有表面光滑的单层结构,与云母薄片的多层以及具有阶梯状表面相比,不仅光的折射次数大幅减少,而且几乎不产生散射,光的反射强度显著增强,这样使制备颜料的色彩和闪光性均明显提高。
2、玻璃基片经首先涂覆SiO2或SnO2处理后,玻璃薄片表面的活性均匀化,使玻璃薄片表面具有一致的光学性能,有利于后涂层获得更好地色彩与光泽效果。此处,二氧化锡还是二氧化钛金红石型晶型转化的促进剂。
3、本发明的珠光颜料涂覆有掺杂金属氧化物涂层,是以金属氧化物为主体的涂层中掺杂有少量特定的组份,这些组份由含有金属元素化合物和/或非金属元素化合物组成。能通过掺杂不同的组份,调整颜料的颜色、色彩的鲜艳程度和光泽度。既可以获得高光泽彩色闪烁的效果,也可以获得光泽较柔和的效果,而且这种颜料也具有较好的遮盖率。掺杂金属氧化物涂层,直接涂覆在处理后的玻璃薄片上,经一次煅烧后形成,与云母基复合涂覆的珠光颜料需二次或多次煅烧相比,本发明颜料制备工艺过程也比较简单。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为对本发明的限定。
实施例1
①将100g玻璃薄片,(玻璃薄片粒径为50-180μm)悬浮于1000ml去离子水中,搅拌成分散均匀的悬浮液,然后加热悬浮液,升温至75℃,用稀盐酸将悬浮液的PH值调至1.6,然后加入重量百分比浓度为4.8%的SnCl4.5H2O溶液40ml,并加入10%NaOH溶液维持悬浮液PH值不变,加完后恒温搅拌20分钟。
②用10%NaOH溶液将悬浮液的PH值调整到2.6,然后计量加入由浓度为10%(重量)的TiCl4溶液183ml,以及浓度为5%(重量)的ZnCl2溶液22ml和浓度为5%(重量)的CaCl2溶液20ml所组成的混合溶液,并加入10%(重量)NaOH溶液维持悬浮液的PH值不变,加完后,再加入10%浓度的NaOH溶液,将悬浮液的PH值提高到9.0,再继续恒温搅拌20分钟。
③将悬浮液中的固体经过滤分离出来,并经去离子水洗净,再经110℃下烘干,然后经650℃下煅烧,最后经100目过筛。
这样就得到具有强闪烁银色光泽效果的珠光颜料,颜料的遮盖率亦较好。
实施例2
同实施例1,仅步骤②修改为:
用10%NaOH溶液将悬浮液PH值调正到2.0,然后计量加入浓度为10%(重量)下TiCl4溶液310ml和10%(重量)的FeCl3溶液15ml组成的混合溶液,并计量加入10%NaOH溶液,维持悬浮液的PH值不变。加完后,加入10%浓度的NaOH溶液,将悬浮液的PH值提高到5.0,然后,再恒温搅拌20分钟。
这样得到一种具有强闪烁红橙色光泽效果的珠光颜料。
实施例3
同实施例1,仅步骤②修改为:
用10%NaOH溶液将悬浮液的PH值调正为2.6,然后计量加入由10%(重量)TiCl4溶液410ml和5%(重量)浓度的NiCl2.6H2O溶液20ml和5%(重量)浓度的CoCl2.6H2O溶液20ml组成的混合溶液,并计量加入10%浓度NaOH溶液维持悬浮液PH值不变。加完后,加入10%NaOH溶液,将悬浮液PH值提高到10.0,并恒温搅拌20分钟。
这样得到一种具有强闪烁兰绿色光泽效果的珠光颜料,颜料的遮盖率亦较好。
实施例4
按实施例1中①,②步骤操作完毕后,按以下步骤操作。将悬浮液中固体经过滤分离出来,并经去离子水洗涤至无Cl-为止。然后将固体物料重新转移入反应器中,再加入含有2.7g碘酸的水溶液500ml,并强搅拌30分钟,再将混合物在150℃下烘干,再在200℃下煅烧1.5小时和500℃下煅烧1.0小时,然后最终产品经100目过筛。
这样得到一种具有柔和光泽的银色珠光颜料,颜料的遮盖率亦较好。
实施例5
①将100g玻璃薄片(玻璃薄片粒径为50-200μm)悬浮于1000ml去离子水中,搅拌均匀后并加热升温至75℃,用32%氢氧化钠溶液将悬浮液的PH值调至9.5,再搅拌15分钟,然后加入含15克/升SiO2的硅酸钠溶液30ml,并计量加入10%的盐酸溶液维持悬浮液PH值不变,加完后恒温搅拌30分钟。
②用10%盐酸溶液将悬浮液PH值调正到3.5,并搅拌30分钟,然后计量加入浓度为10%(重量)FeCl3溶液110ml和10%(重量)的TiCl4溶液20ml组成的混合溶液,并计量加入10%NaOH溶液,维持悬浮液的PH值不变。加完后,再恒温搅拌20分钟。
③将悬浮液中的固体经过滤分离出来,并经去离子水洗净,再经110℃下烘干,然后经600℃下煅烧,最后经80目过筛。
这样得到一种具有强闪烁黄金色光泽效果的珠光颜料。
实施例6
同实施例3,仅步骤②修改为:
用10%NaOH溶液将悬浮液的PH值调正为2.0,然后计量加入由10%(重量)TiCl4溶液355ml和5%(重量)浓度的AlCl3.6H2O溶液47ml和5%(重量)浓度的CoCl2.6H2O溶液57ml组成的混合溶液,并计量加入10%浓度NaOH溶液维持悬浮液PH值不变。加完后,加入10%NaOH溶液,将悬浮液PH值提高到10.0,并恒温搅拌20分钟。
这样得到一种具有强闪烁紫兰色光泽效果的珠光颜料,颜料的遮盖率亦较好。
实施例7
①按照实施例1中①步骤操作;
②用10%NaOH溶液将悬浮液的PH值调整到2.0,然后计量加入浓度为10%(重量)的TiCl4溶液405ml,并通过计量加入10%NaOH溶液维持悬浮液的PH值不变,加完后,再恒温搅拌20分钟。
③将悬浮液中固体经过滤分离出来,并经去离子水洗涤至无Cl-为止。然后将固体物料重新转移入反应器中,再加入含有2.0g硫脲的水溶液500ml,并强烈搅拌40分钟,再将混合物在150℃下烘干,再在200℃下煅烧1.5小时和500℃下煅烧1.0小时,然后最终产品经100目过筛。
这样得到一种具有柔和光泽的兰色珠光颜料,颜料的遮盖率亦较好。
以上所述的实施例,只是本发明具体实施方式的一种,本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。