CN101565563B

CN101565563B - 一种随角异色光干涉颜料

Info

Publication number: CN101565563B
Application number: CN2009100390317A
Authority: CN
Inventors: 刘为忠; 庄育麟
Original assignee: LONGHUA PEARLY-LUSTRE PIGMENT Co Ltd SHANTOU
Current assignee: Guangdong Longhua New Material Co., Ltd
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2029-04-22
Also published as: CN101565563A

Abstract

本发明提供了一种随角异色光干涉颜料，该颜料以透明或半透明的无机材料薄片为基片，在基片表面包覆有(A)+(B)+(C)和非必要的(D)层，形成有“高-低-高”折射率的包覆层结构，由高折射率材料构成的包覆层(A)和(C)包含有金属氧化物和硅酸盐、铝酸盐和/或它们的混合物，低折射率包覆层(C)包含有氧化硅、水合氧化硅、氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、水合氧化镁和/或它们的混合物或化合物。本发明的随角异色光干涉颜料，其过渡区域颜色饱和度高，变色过渡区颜色逐渐变化非常明显，它们可被用于有色涂料，包括印刷油墨、塑料、玻璃、陶瓷等装饰性材料的制备中，特别适用于对产品颜色渐变要求高的化妆品行业。

Description

一种随角异色光干涉颜料

技术领域

本发明涉及一种颜料，尤其涉及一种基于多层涂覆片状基质的光干涉颜料，更具体是涉及一种具有色彩饱和度高和随角异色明显的新型随角异色光干涉颜料。

背景技术

带有交替排布的高折射率层和低折射率层的多层光干涉颜料已是公知，它们可以因基片材料的不同、各涂覆层材料或厚度的不同、制备方法的不同而呈现不同的光学效果。随角异色光干涉颜料是随着人们观察角度的不同，颜料会在二种或多种强干涉色之间呈现颜色变化。由无机材料薄片及金属氧化物层和非金属氧化物层交替包覆得到的随角异色光干涉颜料，由于金属氧化物层的折射率和非金属氧化物层的折射率相差较大，在高折射率层和低折射率层界面折射率的变化是一种跳跃式的变化，这样易造成颜料过渡区域的颜色饱和度不高，变色过渡区颜色变化不明显等缺点，从而影响其在化妆品、汽车罩面漆等高档领域的应用。

发明内容

为克服以上存在的问题，本发明提供了一种新型的随角异色光干涉颜料，该颜料具有色彩饱和度高和随角异色明显的特点。

为实现以上目的，本发明的随角异色光干涉颜料以透明或半透明的无机材料薄片为基片，在基片表面袋式包覆有如下层结构：

(A)由高折射率材料构成的包覆层，

(B)无色的、折射率n≤1.8的低折射率包覆层，和

(C)由高折射率材料构成的包覆层，和非必要的，

(D)外保护层；

其中层(B)和(C)可以出现多次，层(B)总是位于两位于两高折射率材料构成的包覆层之间，形成“高-低-高”折射率包覆层结构；由高折射率材料构成的包覆层(A)和(C)包含有金属氧化物和硅酸盐、铝酸盐和/或它们的混合物，而且硅酸盐、铝酸盐和/或它们的混合物在高折射率包覆层和低折射率包覆层的界面含量最高、越远离界面含量越低；低折射率包覆层(B)包含有氧化硅、水合氧化硅、氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、水合氧化镁和/或它们的混合物或化合物。

上述低折射率包覆层(B)优选二氧化硅或二氧化硅和水合二氧化硅的混合物。

适合包覆层(A)和(C)的材料有：对光具有非选择吸收的材料如无色金属氧化物、硅酸盐和铝酸盐和它们的混合物；对光具有选择吸收的材料如有色金属氧化物、硅酸盐和铝酸盐和它们的混合物，此包覆层的折射率是从小到大逐渐变化，越接近(A)或(C)与(B)层的界面，折射率越小，越远离(A)或(C)与(B)层的界面，折射率越大。

上述包覆层(A)和(C)的材料为无色的高折射率二氧化钛、硅酸钛、钛硅酸盐和/或它们的混合物；其中硅酸钛、钛硅酸盐中的钛和硅含量是变化的；越接近(A)或(C)与(B)层的界面，硅含量越多，钛含量越少，折射率越小；越远离(A)或(C)与(B)层的界面，硅含量越少，钛含量越多，折射率越大。

上述包覆层(A)和(C)的材料为有色的高折射率三氧化二铁、硅酸铁和/或它们的混合物；其中硅酸铁中的铁和硅含量是变化的；越接近(A)或(C)与(B)层的界面，硅含量越多，铁含量越少，折射率越小；越远离(A)或(C)与(B)层的界面，硅含量越少，铁含量越多，折射率越大。

上述低折射率包覆层(B)还可以均匀或不均匀包含有硅酸铁或硅酸钛。

颜料的干涉色变化是由层(B)的厚度决定，但颜色的变化区间和颜色的色度除与层(B)的厚度有关外，还与层(A)和(C)的厚度密切相关。

上述低折射率包覆层(B)的厚度一般为20-1000nm，最好是50-900nm。

上述由高折射率材料构成的包覆层(A)和(C)的厚度一般为5-165nm，最好为10-150nm。

上述合适的无机材料薄片是片状硅酸盐，此片状硅酸盐主要是浅色的或白色云母，最好是湿磨白云母，也可以是其它天然云母、人工合成云母、滑石粉或玻璃片。

由高折射率材料和透明或半透明低折射率材料交替包覆的结构使颜料具有一系列的干涉色变化，随着观察角度的变化，而具有颜色的流动，即随角异色。

申请人发现，当只在基片上包覆高折射率材料(A)层，如二氧化钛时，随着包覆率的增加，它分别出现单一干涉色：银白、黄、橙、红、紫、蓝和绿色，而不会出现颜色的流动。

当在基片上包覆高折射率材料(A)层后再包覆低折射率材料(B)层后，在干粉末状时具有干涉色，然后再分散于清漆中时，则干涉色消失。

当在基片上包覆(A)层和(B)层后，再包覆高折射率材料(C)层后，就可以得到变化的干涉色，当这三层厚度分别在一个合适的比例时，可以得到色彩流动的效果，而且色彩饱和度最高。

本发明的随角异色颜料还可以有一个外包覆保护层(D)，此层主要目的是提供颜料的耐候性、耐水性，以利于颜料用于户外，耐水和耐光，如外墙涂料和轿车油漆等用途。

保护层(D)可以是低折射率或高折射率金属氧化物，它们可以是无色的，也可以有色的，如氧化硅、水合氧化硅、氧化铝、水合氧化铝、氧化锡、氧化锆、氧化铬(III)、氧化铈等，或它们的混合物。

保护层(D)也可以是硅酸盐与氧化物的混合物。

保护层(D)的包覆量可视所应用领域的要求而确定。

保护层(D)对颜料的最终干涉色也有一定的影响，当保护层(D)包覆的是低折射率的无色金属氧化物时，如氧化硅、水合氧化硅、氧化铝、水合氧化铝，由于折射率较低，对颜料的干涉色影响不大；

当保护层(D)包覆的是有色金属氧化物时，如氧化铬(III)，它对颜料的外观色和干涉色有一定影响；当保护层(D)包覆的是无色高折射率金属氧化物作为时，如氧化锆、氧化锡，它们会增加颜料的干涉色，因此必须注意它们的应用。

本发明的颜料是采用湿化学法在基片的表面交替沉积高折射率金属氧化物、硅酸盐、铝酸盐的混合层及低折射率氧化硅或氧化铝层。

本发明的随角异色光干涉颜料，由于高折射率材料构成的包覆层除金属氧化物外，还包含有硅酸盐、铝酸盐和/或它们的混合物，而且硅酸盐、铝酸盐和/或它们的混合物在高折射率包覆层和低折射率包覆层的界面含量最高、越远离界面含量越低，而硅酸盐和铝酸盐的折射率小于金属氧化物，大于氧化硅，这样就形成一个折射率逐渐均匀变化的结构，由此结构获得的随角异色颜料，其过渡区域颜色饱和度高，变色过渡区颜色逐渐变化非常明显，它们可被用于有色涂料，包括印刷油墨、塑料、玻璃、陶瓷等装饰性材料的制备中，且特别适用于对产品颜色渐变要求高的化妆品行业。

具体实施方式

实施例1

结构：“玻璃片/三氧化二铁+硅酸铁混合层/二氧化硅层/三氧化二铁+硅酸铁混合层”

取100克厚度为2-3微米、粒径为30-50微米的硅酸钙钠玻璃薄片，采用三氯化铁或硫酸铁溶液在玻璃薄片的表面水解沉积含羟基氧化铁层，水解温度为80℃，pH值控制在4.0；采用硅酸钠溶液依次水解沉积羟基氧化硅层，水解温度为80℃，pH值控制在9；再采用三氯化铁或硫酸铁溶液水解沉积第二层羟基氧化铁层，水解温度为80℃，pH值控制在4.0；各包覆层的厚度通过铁盐和硅酸钠溶液的添加量控制，直到达到要求的终点。将浆液过滤，在150℃下干燥，再在700℃下煅烧1小时。由于热运动作用，发生铁离子向羟基氧化硅层、硅酸根离子向羟基氧化铁层的扩散、渗透和替代作用，最后在Fe₂O₃层和SiO₂层的界面及界面附近聚积硅酸铁，硅酸铁的含量界面最高，越远离界面含量越低，从而得到由高折射率三氧化二铁和硅酸铁混合层及低折射率SiO₂层构成的“玻璃片/三氧化二铁+硅酸铁混合层/二氧化硅层/三氧化二铁+硅酸铁混合层”结构。

将上述得到的颜料与无色透明的硝酸纤维素制成的胶粘剂按一定比例混合，然后在有黑白底的刮样纸上刮样，它示出色彩饱和度高、颜色逐渐变化非常明显的从紫红色——黄绿色的色彩流动。

实施例2

结构：“白云母/二氧化钛+硅酸钛或钛硅酸盐混合层/SiO₂层/硅酸钛或钛硅酸盐混合层+二氧化钛混合层”

取16克粒径为10-60的白云母粉，采用四氯化钛溶液在白云母粉的表面水解沉积含羟基氧化钛层，水解温度为75℃，pH值控制在2.5；采用硅酸钠溶液依次水解沉积羟基氧化硅层，水解温度为80℃，pH值控制在8.5；再采用四氯化钛溶液水解沉积第二层羟基氧化钛层，水解温度为75℃，pH值控制在2.5；各包覆层的厚度通过四氯化钛和硅酸钠溶液的添加量控制，直到达到要求的终点。将浆液过滤，在150℃下干燥，再在800℃下煅烧1小时。由于热运动作用，发生钛离子向羟基氧化硅层、硅酸根离子向羟基氧化钛层的扩散、渗透和替代作用，最后在TiO₂层和SiO₂层的界面及界面附近聚积硅酸钛或钛硅酸盐，从而得到由高折射率二氧化钛+硅酸钛或钛硅酸盐混合层及低折射率SiO₂层构成的“白云母/二氧化钛+硅酸钛或钛硅酸盐混合层/SiO₂层/硅酸钛或钛硅酸盐混合层+二氧化钛混合层”结构。

将上述得到的颜料与水性氧化淀粉和PVA制成的胶粘剂按一定的比例混合，然后在有黑白底的刮样纸上刮样，它示出色彩饱和度高、颜色逐渐变化非常明显的从蓝绿色到橙黄色的色彩流动。

实施例3

结构：“玻璃片/三氧化二铁+硅酸铁混合层/二氧化硅层/三氧化二铁+硅酸铁混合层/氧化铝+二氧化硅”

将实施例1得到的颜料悬浮于去离子水中，采用三氯化铝溶液在颜料表面水解沉积羟基氧化铝层，水解温度为75℃，pH值为5，搅拌15分钟，用氢氧化钠调溶液的pH值为8.5，滴加硅酸钠溶液，直到到达要求的终点；过滤、干燥，煅烧，得到“玻璃片/三氧化二铁+硅酸铁混合层/二氧化硅层/三氧化二铁+硅酸铁混合层/氧化铝+二氧化硅”结构的颜料。保护层氧化铝+二氧化硅的厚度可由三氯化铝和硅酸钠溶液的添加量控制。

将上述颜料与无色透明的硝酸纤维素制成的胶粘剂按一定比例混合，然后在有黑白底的刮样纸上刮样，它示出色彩饱和度高、颜色逐渐变化非常明显的从紫红色——黄绿色的色彩流动，由此可见，保护层为低折射率材料时，对颜料的干涉色影响不大。

本发明的随角异色颜料是粉末状颜料，它可与许多其它种类的颜料混合使用，从而得到奇妙的色彩和光学效果，尤其是与透明的有机颜料、金属颜料或金属氧化物颜料混合。

Claims

1.一种随角异色光干涉颜料，该颜料以透明或半透明的无机材料薄片为基片，在基片表面袋式包覆有如下层结构：

(A)由高折射率材料构成的包覆层，

(B)无色的、折射率n≤1.8的的低折射率包覆层，和

(C)由高折射率材料构成的包覆层，

和非必要的

(D)外保护层；

其中层(B)和(C)可以出现多次，层(B)总是位于两高折射率材料构成的包覆层之间，形成“高-低-高”折射率包覆层结构；由高折射率材料构成的包覆层(A)和(C)包含有金属氧化物和硅酸盐、铝酸盐和/或它们的混合物，而且硅酸盐、铝酸盐和/或它们的混合物在高折射率包覆层和低折射率包覆层的界面含量最高、越远离界面含量越低；低折射率包覆层(B)包含有氧化硅、水合氧化硅、氧化铝、水合氧化铝、氧化镁、水合氧化镁和/或它们的混合物或化合物。

2.根据权利要求1所述的随角异色光干涉颜料，其特征在于：所述低折射率包覆层(B)为二氧化硅或二氧化硅和水合二氧化硅的混合物。

3.根据权利要求2所述的随角异色光干涉颜料，其特征在于：所述包覆层(A)和(C)的材料为无色的高折射率二氧化钛和硅酸钛、钛硅酸盐和/或它们的混合物，其中硅酸钛、钛硅酸盐中的钛和硅含量是变化的；越接近(A)或(C)与(B)层的界面，硅含量越多，钛含量越少，折射率越小；越远离(A)或(C)与(B)层的界面，硅含量越少，钛含量越多，折射率越大。

4.根据权利要求2所述的随角异色光干涉颜料，其特征在于：所述包覆层(A)和(C)的材料为有色的高折射率三氧化二铁和硅酸铁和/或它们的混合物，其中硅酸铁中的铁和硅含量是变化的；越接近(A)或(C)与(B)层的界面，硅含量越多，铁含量越少，折射率越小；越远离(A)或(C)与(B)层的界面，硅含量越少，铁含量越多，折射率越大。

5.根据权利要求3所述的随角异色光干涉颜料，其特征在于：所述低折射率包覆层(B)还均匀或不均匀包含有硅酸钛。

6.根据权利要求4所述的随角异色光干涉颜料，其特征在于：所述低折射率包覆层(B)还均匀或不均匀包含有硅酸铁。

7.根据权利要求5或6所述的随角异色光干涉颜料，其特征在于：所述低折射率包覆层(B)的厚度为为50-900nm。

8.根据权利要求5或6所述的随角异色光干涉颜料，其特征在于：所述由高折射率材料构成的包覆层(A)和(C)的厚度为10-150nm。

9.根据权利要求5或6所述的随角异色光干涉颜料，其特征在于：所述保护层(D)是由无色或有色金属氧化物、金属羟基氧化物、非金属氧化物、非金属羟基氧化物和/或磷酸盐组成。

10.权利要求1所述的随角异色光干涉颜料在涂料、油墨、塑料、玻璃、陶瓷产品着色和化妆品制备配方中的应用。