CN106018294A - 一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纳米材料性能检测领域，具体涉及一种纳米二氧化钛随角异色性能的检测方法。一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，包括以下步骤：a、溶剂制备：按照质量比，将醇酸树脂:乙酸乙酯＝0.5～1.5:0.5～1.5混合，得到溶剂；b、测试液制备：将待测纳米二氧化钛、溶剂与玻璃珠按照重量比2～3:35～45:5～15，震荡混合45～120min，得到测试液；c、检测：用滴管取测试液滴到黑白纸上，刮片，干燥，得到厚度为25～100μm薄膜，分别检测薄膜15°、25°、45°、75°和110°的L、a、b值；d、与标样的L₀、a₀、b₀值进行比较，并利用公式Ⅰ，计算待测纳米二氧化钛与标样的ΔE值。本发明方法简单，可以快速、准确的检测不同纳米二氧化钛的随角异色性能。

Description

一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法

技术领域

本发明属于纳米材料性能检测领域，具体涉及一种纳米二氧化钛随角异色性能的检测方法。

背景技术

随角异色颜料，即在可见光照射下，当光源位置不变，随着观察角度的改变，颜料的颜色和光泽也随之发生变化的颜料，这种现象是由于可见光在颜料的多层结构中发生反射、干涉和吸收而产生的，所以随角异色颜料也称为光干涉颜料。光干涉颜料是近几年国际上装饰材料、化妆品和防伪领域新的研究热点。

其中，金红石纳米二氧化钛因具有优异的紫外屏蔽能力和随角异色性能被广泛应用于汽车漆行业中。

申请号为“200410053451.8”，发明名称为“一种高稳定、高透明性的金红石型纳米二氧化钛浆及其分散制备方法”，公开了一种由分散树脂、金红石型纳米二氧化钛粉末、分散剂和溶剂组成的金红石型纳米二氧化钛浆，经过预分散、高速分散和超声分散后制备得到。

申请号为“200510105419.4”，发明名称为“钴-钛系列随角异色颜料制备方法”，公开了一种以经过预处理后的云母钛为基质材料，用湿化学法在云母钛表面沉积一定厚度的氢氧化钴，煅烧，得到土黄-绿等多种颜色互变的随角异色颜料。

申请号为“201410018802.5”，发明名称为“装饰性和耐候性兼优的随角异色型车用闪光漆”，公开了一种由无色透明且具有足够耐磨性和硬度的罩光面漆，透明有色、内含有素色颜填料和随角异色型颜填料组份的中涂漆和具有足够着色力和遮盖力、内含素色颜填料的不透明底涂漆组合构成，中涂漆和底涂漆是在预定的通用型基础色浆配方基础上分别加入相应的由素色或随角异色型颜填料构成的相应色彩组份的中涂漆色浆配方和底涂漆色浆配方配制而成的半成品色浆喷涂构成。

综上所述，现有技术中大多涉及随角异色颜料的制备方法，未涉及具体检测方法。而且目前检测纳米二氧化钛的随角异色都是将纳米二氧化钛按照应用配方制成相应汽车漆后检测应用产品的透明度或者透光度，这样就导致纳米二氧化钛难以在应用前评判其是否合格，因此建立一种快速、简便的直接检测纳米二氧化钛的随角异色的方法非常必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快速、准确、简单的检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法。

本发明一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，包括以下步骤：

a、溶剂制备：按照质量比，将醇酸树脂:乙酸乙酯＝0.5～1.5:0.5～1.5混合，得到溶剂；

b、测试液制备：将待测纳米二氧化钛、溶剂与玻璃珠按照重量比2～3:35～45:5～15，震荡混合45～120min，得到测试液；

c、检测：用滴管取测试液滴到黑白纸上，刮片，干燥，得到厚度为25～100μm薄膜，分别检测薄膜15°、25°、45°、75°和110°的L、a、b值；

d、计算：将测定的待测样纳米二氧化钛的L、a、b值与标样的L₀、a₀、b₀值进行比较，并利用公式Ⅰ，计算待测纳米二氧化钛与标样的ΔE值；

(Ⅰ)

在相同角度下，式中的ΔL＝L-L₀、Δa＝a-a₀、Δb＝b-b₀。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中a步骤中按照质量比，醇酸树脂:乙酸乙酯＝1:1。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中b步骤中待测纳米二氧化钛、溶剂A与玻璃珠的重量比2.67:40:10。

上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中b步骤中采用快手振荡器震荡。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中b步骤中震荡混合45～60min。

上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中c步骤中干燥温度为40～60℃。

上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中c步骤中检测采用MA68五角度色差仪。

上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中c步骤中采用丝棒涂布器刮片。

本发明涉及一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，方法简单，可以快速、准确的检测不同纳米二氧化钛的随角异色性能，从而有利于纳米二氧化钛生产企业的生产控制，同时有利于指导纳米二氧化钛用户根据自己的需要选择合适的纳米二氧化钛产品。

具体实施方式

本发明一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，包括以下步骤：

a、溶剂制备：按照质量比，将醇酸树脂:乙酸乙酯＝0.5～1.5:0.5～1.5混合，得到溶剂；

b、测试液制备：将待测纳米二氧化钛、溶剂与玻璃珠按照重量比2～3:35～45:5～15，装入可以密封的玻璃容器中，震荡混合45～120min，得到测试液；

c、检测：用滴管取测试液滴到黑白纸上，刮片，干燥，得到厚度为25～100μm薄膜，分别检测薄膜15°、25°、45°、75°和110°的L、a、b值；

d、计算：将测定的待测样纳米二氧化钛的L、a、b值与标样的L₀、a₀、b₀值进行比较，并利用公式Ⅰ，计算待测纳米二氧化钛与标样的ΔE值；

(Ⅰ)

在相同角度下，式中的ΔL＝L-L₀、Δa＝a-a₀、Δb＝b-b₀。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中a步骤中按照质量比，醇酸树脂:乙酸乙酯＝1:1。除了醇酸树脂和乙酸乙酯，还能选择其它透明性的树脂和能将其溶解的酯类溶剂混合作为熔剂。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中b步骤中待测纳米二氧化钛、溶剂A与玻璃珠的重量比2.67:40:10。其中，玻璃珠的加入是作为研磨介质材料，其它具有同样功能的锆珠等研磨介质均可代替玻璃珠。

上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中b步骤中采用快手振荡器震荡。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中b步骤中优选震荡混合45～60min。其中，震荡的目的是将纳米材料和其它材料混合均匀的同时，还可将团聚的颗粒研磨打散使纳米材料充分分散在溶剂中，试验表明研磨45min以上能达到较好的研磨效果。

上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中c步骤中干燥温度为40～60℃。

上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中c步骤中检测采用MA68五角度色差仪，分别检测薄膜15°、25°、45°、75°和110°的L、a、b值后，可以同标样对比，直接通过肉眼观察到样品和标样感官差别，再通过对比L值差值能反应样品的明亮度差异，而同一个样品不同角度a、b差异越大反应其随角异色性能越明显。

上述所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其中c步骤中采用丝棒涂布器刮片。本发明选择在黑白纸上进行刮片，是因为在黑白板上且同时刮片处理后，能直观观察到样品的透明度。

另外，视觉所产生的颜色效果取决于物体表面反射的光对人眼中的三种锥形细胞产生的刺激程度。三种锥形细胞对不同波长λ的光所产生的刺激相应函数分别为R(λ)，G(λ)，B(λ)。当人眼接收到的物体表面反射光谱为S(λ)时，该物体所变现出来的颜色为(R，G，B)

$R={\∫}_{380}^{780}S\left(\mathrm{\λ}\right)R\left(\mathrm{\λ}\right)d\mathrm{\λ}$

$G={\∫}_{380}^{780}S\left(\mathrm{\λ}\right)G\left(\mathrm{\λ}\right)d\mathrm{\λ}$

$B={\∫}_{380}^{780}S\left(\mathrm{\λ}\right)B\left(\mathrm{\λ}\right)d\mathrm{\λ}$

当调节表面反射的光谱时，物体表现出来的颜色就会发生改变。

在同一块物件表面，由于工艺限制，膜层本身的厚度具有一定的不均匀性。从不同位置处反射的光谱S(λ)会随该位置出的膜层厚度发生变化而发生变化，使得外观上的色彩产生变化，变现为色差。

国际上通用的颜色表示方法遵照CIELAB系统，它是一个均匀的颜色空间，每种颜色表示为(L，a，b)，其中L显示的是光的强度，a表示红/绿的程度，b表示黄/蓝的程度。(L，a，b)可通过(R，G，B)值通过线性变换得到。为与国际通用标准保持一致，后文所用的颜色测量和色差表征均使用CIELAB方法。

一般用ΔE来评判色差的大小，ΔE代表色差综合偏差量，数值等于L、a、b的平方和再开方。

ΔE＝[(ΔL)²+(Δa)²+(Δb)²]^1/2

ΔL＝L_样品-L_标准(明度差异)

Δa＝a_样品-a_标准(红/绿差异)

Δb＝b_样品-b_标准(黄/蓝差异)

+ΔL表示偏白，-ΔL表示偏黑；

+Δa表示偏红，-Δa表示偏绿；

+Δb表示偏黄，-Δb表示偏蓝；

表1ΔE总色差的大小

ΔE越小代表色差越小。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

一、检测纳米二氧化钛标样(国外某产品)的随角异色性能

(1)将醇酸树脂与乙酸乙酯按照质量比1:1混合成溶剂；

(2)分别称量2.67g待测纳米二氧化钛标样和40g溶剂于玻璃杯中，再加入10g玻璃珠然后盖紧瓶盖；该待测纳米二氧化钛标样的主要成分是二氧化钛和经过表面处理的氧化锆和氧化铝，其比表面积约为45m²/g；

(3)将对称的玻璃瓶样品装在快手上震荡45min；

(4)用滴管取样滴到黑白纸上，用25μm丝棒刮片，50℃烘干后用MA68五角度色差仪检测黑板上膜的15°、25°、45°、45°和110°的L、a、b值结果见表2：

表2标样(国外某产品)的5角度颜色值

	15°	25°	45°	75°	110°
						L	37.57	34.26	33.44	34.83	36.01
a	1.48	0.59	0.24	-0.12	-0.52
						b	-15.29	-17.61	-18.45	-18.56	-18.08

从表2中可见标样具有明显的随角异色效果，其25°、45°、75°、110°的a和b值与15°的a和b值之间的差值分别为0.89，1.24，1.60，2.00；2.32，3.16，3.27，2.79。不同角度之间的色品坐标差差值越大表明其不同角度颜色差异越大，随角异色效果越明显。

二、检测待测纳米二氧化钛样品1的随角异色性能

(1)将醇酸树脂与乙酸乙酯按照质量比1:1混合成溶剂；

(2)分别称量2.67g待测纳米二氧化钛样品1和40g溶剂于玻璃杯中，再加入10g玻璃珠然后盖紧瓶盖；该待测纳米二氧化钛样品1的主要成分是二氧化钛和经过表面处理的氧化锆和氧化铝，其比表面积约为70m²/g；

(3)将对称的玻璃瓶样品装在快手上震荡60min；

(4)用滴管取样滴到黑白纸上，用50μm丝棒刮片，60℃干燥后用MA68五角度色差仪检测黑板上膜的15°、25°、45°、45°和110°的L、a、b值结果见表3：

表3样品1的5角度颜色值

	15°	25°	45°	75°	110°
						L	33.42	31.16	30.15	31.35	32.54
a	1.6	0.75	0.44	0.12	-0.25
						b	-14.07	-15.72	-16.55	-16.85	-16.59

从表3中可见标样具有明显的随角异色效果，与标样相比，其15°和25°、45°、75°、110°的L、a和b差值分别为△L＝4.15，3.1，3.29，3.48，3.47；△a＝-0.12，-0.16，-0.2，-0.28，-0.27；△b＝-1.22，-1.89，-1.9，-1.71，-1.49。利用公式(Ⅰ)计算得到，其15°和25°、45°、75°、110°的△E值分别为4.33，3.63，3.8，3.88，3.79，平均△E＝3.886，其平均2＜△E≤4，说明待测样品1与标样之间还存在一定差距，即待测样品1的随角异色性能比标样差。

同时，待测样品1的其25°、45°、75°、110°的a和b值与15°的a和b值之间的差值分别为0.85，1.16，1.48，1.85；1.65，2.48，2.78，2.52。对比标样，待测样品1不同角度之间的色品坐标差值较小，说明其随角异色效果比标样差。

实施例2检测待测纳米二氧化钛样品2的随角异色性能

(1)将醇酸树脂与乙酸乙酯按照质量比1:1混合成溶剂；

(2)分别称量2.67g待测纳米二氧化钛样品2和40g溶剂于玻璃杯中，再加入10g玻璃珠然后盖紧瓶盖；该待测纳米二氧化钛样品2的主要成分是二氧化钛和经过表面处理的氧化锆和氧化铝，其比表面积约为85m²/g；

(3)将对称的玻璃瓶样品装在快手上震荡45min；

(4)用滴管取样滴到黑白纸上，用25μm丝棒刮片，50℃烘干后用MA68五角度色差仪检测黑板上膜的15°、25°、45°、45°和110°的L、a、b值结果见表4：

表4样品2的5角度颜色值

	15°	25°	45°	75°	110°
						L	38.71	36.78	36.34	38.09	39.3
a	1.3	0.77	0.43	-0.13	-0.66
						b	-19.29	-20.89	-21.56	-21.43	-20.59

从表4中可见标样2具有明显的随角异色效果，与标样相比，其15°和25°、45°、75°、110°的L、a和b差值分别为△L＝-1.14，-2.52，-2.9，-3.26，-3.29；△a＝1.18，-0.18，-0.19，0.01，0.14；△b＝4，3.28，3.11，2.87，2.51。利用公式(Ⅰ)计算得到，其15°和25°、45°、75°、110°的△E值分别为4.32，4.14，4.26，4.34，4.14，平均△E＝4.24，其平均4＜△E，说明待测样品2与标样之间还存在非常大的差距，即待测样品2的随角异色性能比标样差。

同时，待测样品2其25°、45°、75°、110°的a和b值与15°的a和b值之间的差值分别为0.53，0.87，1.43，1.96；1.60，2.27，2.14，1.3。对比标样，待测样品2不同角度之间的色品坐标差值较小，也说明其随角异色效果比标样差。

Claims (8)

1.一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、溶剂制备：按照质量比，将醇酸树脂:乙酸乙酯＝0.5～1.5:0.5～1.5混合，得到溶剂；

b、测试液制备：将待测纳米二氧化钛、溶剂与玻璃珠按照重量比2～3:35～45:5～15，震荡混合45～120min，得到测试液；

c、检测：用滴管取测试液滴到黑白纸上，刮片，干燥，得到厚度为25～100μm薄膜，分别检测薄膜15°、25°、45°、75°和110°的L、a、b值；

d、计算：将测定的待测样纳米二氧化钛的L、a、b值与标样的L₀、a₀、b₀值进行比较，并利用公式Ⅰ，计算待测纳米二氧化钛与标样的ΔE值；

$\left(I\right)---\mathrm{\Δ}E={\[{\left(\mathrm{\Δ}L\right)}^2+{\left(\mathrm{\Δ}a\right)}^2+{\left(\mathrm{\Δ}b\right)}^2\]}^{\frac{1}{2}};$

在相同角度下，式中的ΔL＝L-L₀、Δa＝a-a₀、Δb＝b-b₀。

2.根据权利要求1所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其特征在于：a步骤中按照质量比，醇酸树脂:乙酸乙酯＝1:1。

3.根据权利要求1所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其特征在于：b步骤中待测纳米二氧化钛、溶剂A与玻璃珠的重量比2.67:40:10。

4.根据权利要求1所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其特征在于：b步骤中采用快手振荡器震荡。

5.根据权利要求1所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其特征在于：b步骤中震荡混合45～60min。

6.根据权利要求1所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其特征在于：c步骤中干燥温度为40～60℃。

7.根据权利要求1所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其特征在于：c步骤中检测采用MA68五角度色差仪。

8.根据权利要求1所述一种检测纳米二氧化钛随角异色性能的方法，其特征在于：c步骤中采用丝棒涂布器刮片。