CN101974258A

CN101974258A - 一种高饱和度的多层变色颜料及其制备方法

Info

Publication number: CN101974258A
Application number: CN2010105070341A
Authority: CN
Inventors: 彭义霆; 田晓辉; 刘景茂; 谭坤; 卢宏
Original assignee: OUKE FINE CHEMICAL INDUSTORY CO Ltd HEBEI
Current assignee: OUKE FINE CHEMICAL INDUSTORY CO Ltd HEBEI
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2011-02-16

Abstract

一种高饱和度的多层变色颜料及其制备方法，所述的变色颜料包括基片，在基片的表面包覆多层氧化物，第一层和第三层为高折射率的金属氧化物TiO₂或SnO₂或Fe₂O₃或CoO或它们的混合物或复合物，第二层为SiO₂或Al₂O₃或B₂O₃或它们的混合物或复合物，第一层贴近基片。其制备采用湿化学水解工艺，在Al₂O₃基片上水解包覆多层氧化物。本发明的一种高饱和度的多层变色颜料及其制备方法，结构合理、工艺先进、色彩鲜艳、变色区间明显、产品质量稳定、并可耐高温。

Description

一种高饱和度的多层变色颜料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种变色颜料及其制备方法。

背景技术

随着颜料的发展，人们已开发了新一代高性能效应珠光颜料——变色颜料。所谓变色颜料会随观察角度不同，能呈现二种或二种以上干涉色之间的色彩的连续变化。

氧化物涂覆在片状基材上，随涂层达到一定厚度，当光线射到涂层表面时，一部分射入光波被反射，一部分光通过涂层透射到下一层表面，又产生一次光的反射和透射，这样就会产生光的“干涉”现象。若以下n代表涂层折光指数，d代表厚度，则nd为涂层的光学厚度。一些反射光［λ=2nd/N（N为正整数，λ为反射光波长）］通过干涉作用被减弱，另一些反射光［λ=4nd/（2n-1）］被增强。

当高折光指数的氧化物和低折光指数的氧化物交替涂覆在片状基材上，其中两层或多层有相同光学厚度时，那么反射光的颜色会随着层数的增加而增加。而且还可以通过合适的设计与选择涂覆层的厚度，作为视角函数的色彩变化也可以特别强烈。这就是制备强干涉色颜料和随角异色干涉颜料的基础。

目前的多层变色颜料是在基片的表面上通过气相法或湿化学方法包覆金属氧化物和非金属氧化物形成的多层结构。由于基片的不同，其颜料的生产方法也不相同。多层变色颜料大致可分为透明（近似透明）和不透明（近似不透明）两大类，透明的（近似透明）如：德国Merck公司的Color Stream颜料，是以二氧化硅薄片为基材，然后再用湿化学方法进行二氧化钛或氧化铁沉淀包膜制成的。不透明（近似不透明）的，如：德国BASF公司的Varocrom颜料是以金属铝片或氧化铁片为基材，再包覆二氧化硅，这个过程是在流化床反应器中完成的。

近年来，多家专利提出了以非金属或金属化合物为基材，采用了液相化学沉淀法，依靠高、低折光指数材料交替多层包覆工艺制备变色颜料的方法，各家的技术不同，变色颜料的变色区间也不同，颜料的色彩饱和度也各有千秋。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有变色颜料的缺陷，提供了一种高饱和度的多层变色颜料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种高饱和度的多层变色颜料，所述的变色颜料包括基片，在基片的表面包覆多层氧化物，第一层和第三层为高折射率的金属氧化物TiO₂或SnO₂或Fe₂O₃或CoO或它们的混合物或复合物，第二层为SiO₂或Al₂O₃或B₂O₃或它们的混合物或复合物，第一层贴近基片。TiO₂与SnO₂的复合物为SnTiO₄，Al₂O₃和SiO₂的复合物为Al₂SiO₅。

进一步地，所述基片为人工合成Al₂O₃薄片，厚度为0.3um～0.8um，直径为5um～300um，优选直径为30um～100um，为近似于平面的二维结构（直径远大于厚度，意指较薄）。三氧化二铝基材与常用基材天然云母、合成云母相比具有如下优点：（1）表面光滑平整、且形状好；片子薄、径厚比大；这使得以三氧化二铝为基材的珠光颜料效果好、色彩鲜艳、饱和度高；（2）可耐高温；天然云母、合成云母的熔点在1000℃～1400℃，无法应用于高温场合；三氧化二铝基材的熔点在1700℃～2000℃，主要在陶瓷等高温产品应用。

所述第一层高折射率的金属氧化物的包覆率为20%～30%，第三层高折射率的金属氧化物的包覆率为15%～25%，第二层低折射率的氧化物的包覆率为35%～45%。包覆率是指所属层金属氧化物的重量与颜料总重量的比值。

本发明的高饱和度的多层变色颜料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将一定数量要求的基片经表面处理后，按固液重量比例10%～20%投入到反应釜中，加入去离子水，搅拌分散成悬浮液，并升温到70℃～80℃；

（2）将步骤（1）的悬浮液pH值调至1.5～3.5,计量加入高折射率的金属氧化物对应的可溶性无机盐，同时通过加入一定浓度的氢氧化钠溶液来维持pH恒定，并使高折射率的金属氧化物的包覆率为20%～30%；

（3）将步骤（2）的悬浮液pH值调至8.5～9.5,计量加入低折射率氧化物对应的可溶性无机盐，同时通过加入一定浓度的稀盐酸溶液来维持pH恒定，并使低折射率氧化物的包覆率为35%～45%；

（4）将步骤（3）的悬浮液pH值调至1.5～3.5,计量加入高折射率的金属氧化物对应的可溶性无机盐，同时通过加入一定浓度的氢氧化钠溶液来维持pH恒定，并使高折射率的金属氧化物的包覆率为15%～25%；

（5）将步骤（4）的悬浮液过滤，去离子水洗涤，150℃±5℃烘干，500℃～750℃煅烧20～30分钟，得到所述高饱和度的变色颜料。

进一步地，所述高折射率金属氧化物对应的可溶性无机盐为FeCl₃、SnCl₄、TiCl₄、CoCl₂。

所述低折射率氧化物对应的可溶性无机盐为Na₂SiO₃、AlCl₃、Na₂B₄O₇。

本变色颜料主要用于汽车漆、油墨、涂料、化妆品配方、塑料、皮革、玻璃、陶瓷等行业，其制备采用湿化学水解工艺，由于Al₂O₃基片与云母基材的特点不同，因此在水解包覆过程中难度较大。为此，首先是对Al₂O₃基片表面用去离子表面活性剂等进行处理，主要是清理表面污渍和清除静电现象；其次，因在Al₂O₃基材包覆金属氧化物，这对水解pH值的稳定性要求很高，要求波动范围控制在±0.05以内，以保证水解的包覆质量。

本发明的一种高饱和度的多层变色颜料及其制备方法，结构合理、工艺先进、色彩鲜艳、变色区间明显、产品质量稳定、并可耐高温。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1（Fe₂O₃系列）

在2.5升的小反应釜里，加入去离子水1.2升，投入100克厚度为0.3～0.8um，粒径为30～100um的Al₂O₃薄片，搅拌并加热至75℃。

1、将上述悬浮液pH值调至3.3（调pH值时，用重量比为10%稀盐酸或15%氢氧化钠溶液，以下相同），计量滴加485毫升浓度为60g/L的FeCl₃溶液，同时加入重量比为15%的氢氧化钠溶液维持pH值恒定，当加料完毕后，恒温搅拌30分钟。

2、将步骤1的悬浮液的pH值调至9.5，计量加入浓度为含SiO₂18g/L的硅酸钠溶液810毫升，同时加入重量比为10%的盐酸溶液维持pH值恒定，当加料完毕后，恒温搅拌30分钟。

3、将步骤2的悬浮液pH值调至3.4，计量滴加浓度为60g/L的FeCl₃溶液385毫升，同时加入重量比为15%的氢氧化钠溶液维持pH值恒定，当加料完毕后，恒温搅拌30分钟。

4、将步骤3的悬浮液过滤，用去离子水洗涤,150℃烘干后，550℃煅烧20分钟，然后过100目筛，得到的Al₂O₃为基片的Fe₂O₃系列的变色颜料。

经涂卡，从垂直到水平视角观看，可以看到色彩由紫红色到黄绿色的连续变化。

参考使用的Al₂O₃基片水解包覆前的表面处理工艺为：

（1）将Al₂O₃基片与去离子水固液重量比为20%投入到清洗釜中，搅拌并升温至50℃～70℃。

（2）将步骤（1）悬浮液的pH值调至1.5（用10%的稀盐酸），并搅拌30分钟，后停止搅拌，让Al₂O₃基片沉淀，把溶液放掉；再用去离子水清洗两遍。

（3）将步骤（2）悬浮液的pH值调至8（用15%的NaOH），并搅拌加入0.1%（重量比）的六偏磷酸钠，搅拌30分钟后停止搅拌，让Al₂O₃基片沉淀，把溶液放掉；再用去离子水清洗两遍。

（4）将步骤（3）悬浮液加入0.1%（重量比）的去离子表面活性剂，搅拌30分钟后停止搅拌，让Al₂O₃基片沉淀，把溶液放掉；再用去离子水清洗一遍即可。

质量检测：

表1 云母铁黄红颜料与实施例1颜料的检测数据对比表

实施例2(TiO₂系列)

在2.5升的小反应釜里，加入去离子水1.2升，投入100克厚度为0.3～0.8um，粒径为30～100um的Al2O3薄片，搅拌并加热至75℃。

1、将上述悬浮液pH值调至1.7（调pH值时，用重量比为10%稀盐酸或15%氢氧化钠溶液，以下相同）计量滴加50毫升浓度为65g/L的SnCl4溶液，同时加入重量比为15%的氢氧化钠溶液维持pH值恒定，当加料完毕后，恒温搅拌30分钟。

2、将步骤1的悬浮液pH值调至2.0计量滴加浓度为200g/L的TiCl₄溶液450毫升，同时加入重量比为15%的氢氧化钠溶液维持pH值恒定，当加料完毕后，恒温搅拌30分钟。

3、将步骤2的悬浮液的pH值调至9.5，计量加入浓度为含SiO₂18g/L的硅酸钠溶液780毫升，同时加入重量比为10%的盐酸溶液维持pH值恒定，当加料完毕后，恒温搅拌30分钟。

4、将步骤3的悬浮液pH值调至1.7,计量滴加40毫升浓度为65g/L的SnCl₄溶液，同时加入重量比为15%的氢氧化钠溶液维持pH值恒定，当加料完毕后，恒温搅拌30分钟。

5、将步骤4的悬浮液pH值调至2.0，计量滴加浓度为200g/L的TiCl₄溶液365毫升，同时加入重量比为15%的氢氧化钠溶液维持pH值恒定，当加料完毕后，恒温搅拌30分钟。

6、将步骤3的悬浮液用去离子水洗涤,150℃烘干后，700℃煅烧20分钟，然后过100目筛，得到的Al₂O₃为基片的TiO₂系列的变色颜料。

经涂卡，从垂直到水平视角观看，可以看到色彩由蓝绿色到紫红色的连续变化。

质量检测：

表2 云母钛蓝绿颜料与实施例2颜料的检测数据对比表

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高饱和度的多层变色颜料，其特征在于：所述的变色颜料包括基片，在基片的表面包覆多层氧化物，第一层和第三层为高折射率的金属氧化物TiO₂或SnO₂或Fe₂O₃或CoO或它们的混合物或复合物，第二层为SiO₂或Al₂O₃或B₂O₃或它们的混合物或复合物，第一层贴近基片。

2.根据权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料，其特征在于：所述基片为人工合成Al₂O₃薄片，厚度为0.3um～0.8um，直径为5um～300um。

3.根据权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料，其特征在于：所述基片直径为30um～100um。

4.根据权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料，其特征在于：所述第一层高折射率的金属氧化物的包覆率为20%～30%。

5.根据权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料，其特征在于：所述第三层高折射率的金属氧化物的包覆率为15%～25%。

6.根据权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料，其特征在于：所述第二层低折射率的氧化物的包覆率为35%～45%。

7.权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料的制备方法，其特征在于：

包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的高饱和度的多层变色颜料的制备方法，其特征在于，所述高折射率金属氧化物对应的可溶性无机盐为FeCl₃、SnCl₄、TiCl₄、CoCl₂。

9.根据权利要求7所述的高饱和度的多层变色颜料的制备方法，其特征在于，所述低折射率氧化物对应的可溶性无机盐为Na₂SiO₃、AlCl₃、Na₂B₄O₇。