CN108864758B - 一种珠光颜料及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种珠光颜料及其制备方法、应用，珠光颜料包括珠光颜料基层，所述珠光颜料基层外侧从内到外依次包覆有氧化硅层、纳米氧化钛层、氯氧化铋层以及纳米金层。制备方法包括：本发明实施例的珠光颜料为采用氯氧化铋、以及多种金属元素、非金属元素修饰的粉体，具有细腻、光滑的贴肤感，很适合用于化妆品方面，安全环保。

Description

一种珠光颜料及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及珠光颜料加工领域，具体而言，涉及一种珠光颜料及其制备方法、应用。
背景技术
珠光颜料通常指具有珍珠光泽的颜料，因其往往呈现一定的金属光泽，故又称之为具有金属光泽的非金属颜料。分析这些颜料晶体结构的特征，它们均是薄片状结构，并且具有很高的反射率，当其受到普通的白光照射时，能产生多层次的反射，并产生干涉而呈现柔和丰富的色彩。回顾珠光颜料的制造史，早在1665年前后，法国巴黎的捻珠制造商Japuin首先开始从淡水鱼abeitte的鱼鳞中提取天然珠光颜料-珍珠精。大约200年后，人们测定出这种天然珍珠精的主要成份为鸟嘌呤晶体。由于这种珠光颜料生产成本极高，导致其价格昂贵。后来，约1950年后，人们陆续发明了一系列合成珠光颜料，典型的有碱式碳酸铅[PbCO3.Pb(OH)2]、砷酸氧铅及氯氧化铋(BiOCl)。由于铅、砷的毒性很大，故碱式碳酸铅和砷酸氧铅逐渐被淘汰掉了。氯氧化铋的耐候性较差,这使得人们去探索新的珠光颜料，1963年美国的Du Pont公司首先研制成功云母钛珠光颜料。
目前，为了提升珠光颜料本身的纯度和亮度，一般采取的方法是将原有的颜料表面的微小颗粒以及其他杂质进行清洗，但是这种方法不仅本身操作复杂，工程量比较大，长时间的烘干、重新筛粉去除杂质、重新调色会增加很多成本，而且整个过程需要采用大量的有机物，不环保，对人身体以及周围环境均有一定程度的损害。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种珠光颜料，该珠光颜料通过将金属与非金属元素复合添加包覆在珠光颜料基体的外侧，成分天然，不但使得珠光颜料本身的质地更加均匀，成分绿色环保，更有型更立体，组配方便，成本低，还在颜料的纯度和亮度上有较大的提升，具有细腻、光滑的贴肤感，与有机物修饰粉体相比，更加简单、安全、环保，非常适于广泛推广应用。
本发明的第二目的在于提供上述珠光颜料的制备方法，制备方法操作步骤简单，前后步骤衔接紧密，无三废产生，制备出的珠光颜料各方面性能均比较优异。
本发明的第三目的在于提供上述珠光颜料的进一步应用，可以较好的应用在化妆品领域。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种珠光颜料，包括珠光颜料基层，所述珠光颜料基层外侧从内到外依次包覆有氧化硅层、纳米氧化钛层、氯氧化铋层以及纳米金层。
现有技术中，为了提升珠光颜料本身的纯度和亮度，一般采取的方法是将原有的颜料表面的微小颗粒以及其他杂质进行清洗，但是这种方法不仅本身操作复杂，工程量比较大，长时间的烘干、重新筛粉去除杂质、重新调色会增加很多成本，而且整个过程需要采用大量的有机物，不环保，对人身体以及周围环境均有一定程度的损害。
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种复合型的珠光颜料，该珠光颜料主要由5层组成，从内到外依次为氧化硅层、纳米氧化钛层、氯氧化铋层以及纳米金层。
其中，珠光颜料基层可以为天然云母、合成云母、玻璃中的一种或几种，当然最优选择为天然云母。
优选地，纳米金层的纳米金粒度控制在0.1-1nm之间。
优选地，所述珠光颜料基层的厚度为0.1-1μm之间，氧化硅层的厚度为100-150nm之间，金属氧化物层的厚度为0.5-0.8nm之间，辅助金属氧化物层的厚度为0.3-0.4nm之间，最外层的氯氧化铋层厚度为80-90nm之间。通过对各层厚度控制在比较适宜的范围内，使得该珠光颜料的性能更优异。
本发明的珠光颜料的结构是特定的，只有在珠光颜料的基层外侧同时包覆氧化硅层、纳米氧化钛层、氯氧化铋层以及纳米金层这四层复合在一起，才能拥有本发明的珠光颜料的相关性能，缺少任何一种可能都达不到本发明要求的效果。
本发明除了提供了一种珠光颜料的配方，还提供了该珠光颜料的制备方法，包括如下步骤：
(A)将珠光颜料与去离子水搅拌均匀后，升温至70-80℃，调整pH至6.5-9.0之间添加硅酸钠溶液，添加盐酸溶液以维持pH值恒定不变；
(B)调整pH至1.2-1.8之间，添加四氯化钛溶液，然后添加碱溶液以维持pH值恒定不变；
(C)添加硝酸铋-盐酸溶液，添加碱溶液以维持pH值恒定在1.2-1.8之间，反应3-4h后，过滤洗涤；
(D)还原包覆纳米金层后，过滤，洗涤烘干即可。
本发明的制备方法本身操作简单，前后步骤衔接紧密，无三废产生，利于产业化，在每添加一个组分时均需要将操作条件控制在比较适宜的范围内，尤其后续添加硝酸铋-盐酸溶液时，需要控制一定的pH值，通过采用本发明的制备方法制备得到的珠光颜料具有复合层结构，复合层包覆在珠光颜料基层之外，可以显著提高珠光颜料基体的稳定性，结构更加牢固，提高颜料的寿命和强度，并具有金属光泽，色彩鲜艳，外观更加靓丽夺目。
通过添加金属氧化物所对应的金属盐溶液进行层层包覆后，后续焙烧后就能够还原得到相应的氧化物。
优选地，步骤(A)中，珠光颜料与去离子水搅拌的速率控制在200-300rpm之间，升温至70-80℃后添加氧化硅所对应的硅盐悬浮液。
优选地，步骤(B)中，调整pH至1.2-1.8之间，添加含有纳米氧化钛所对应的钛盐悬浮液后，并搅拌2-3h。
优选地，步骤(C)中，硝酸铋-盐酸溶液中，硝酸铋的浓度为0.1-0.3g/mL之间，更优为0.2g/mL；
优选地，添加硝酸铋-盐酸溶液后，加碱以维持体系的pH至1.2-1.8之间，所述碱更优为30-40wt％的NaOH溶液。
通过将各个操作条件控制在适宜的范围内，可以使得整个制备方法中每个组分可以更均匀更稳定的包覆在珠光颜料基层的外侧，形成整体的结构，从而更好的发挥应有的效果。
本发明的珠光颜料在化妆品方面具有很好的应用，通过添加到化妆品中，可以增加本身化妆品的细腻、光滑感。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的珠光颜料通过将金属与非金属元素复合添加包覆在珠光颜料基体的外侧，成分天然，不但使得珠光颜料本身的质地更加均匀，更有型更立体，组配方便，还在颜料的纯度和亮度上有较大的提升，具有细腻、光滑的贴肤感，与有机物修饰粉体相比，更加简单、安全、环保，适于广泛推广应用；
(2)本发明的珠光颜料的制备方法操作步骤简单，前后步骤衔接紧密，无三废产生，制备出的珠光颜料各方面性能均比较优异；
(3)本发明的珠光颜料的制备方法，在每添加一个组分时均需要将操作条件控制在比较适宜的范围内，尤其后续添加硝酸铋-盐酸溶液时，需要控制一定的pH值，通过采用本发明的制备方法制备得到的珠光颜料具有复合层结构，复合层包覆在珠光颜料基层之外，可以显著提高珠光颜料基体的稳定性，结构更加牢固，提高颜料的寿命和强度，并具有金属光泽，色彩鲜艳，外观更加靓丽夺目。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
珠光颜料的制备方法具体如下：
1)称取100g粒径为10-60μm、径厚比≥60的天然云母珠光颜料，置于5L的烧杯中，加入2000mL去离子水，放于水浴锅中，并以300rpm速率搅拌；
2)升温至70-80℃，以盐酸溶液(1:1)调节pH值为6.5-9.0，开始加入20ml浓度为2mol/L的硅酸钠溶液，并以盐酸溶液维持pH不变，添加完毕继续恒温搅拌2小时；
3)以30％的氢氧化钠溶液调节pH值为1.2-1.8，滴加20ml浓度为1mol/L的TiCl4溶液，加完后继续搅拌；
4)调整pH至1.2-1.8之间，加入100ml硝酸铋-盐酸溶液，硝酸铋的浓度为0.1g/mL，以40wt％的氢氧化钠溶液维持pH值不变，反应3-4h后，过滤、洗涤，重新加水制浆升温至80-90℃；
5)首先加入50ml 0.01％氯化金溶液搅拌均匀，然后添加20ml 1％的柠檬酸三钠溶液进行反应还原制备纳米金包覆层，过滤，洗涤烘干即可。
得到的珠光颜料经过检测，珠光颜料基层的厚度为0.1μm，氧化硅层的厚度为150nm，纳米氧化钛层的厚度为0.3nm，氯氧化铋层厚度为80nm，最外层的纳米金层的厚度为0.8nm。
实施例2
珠光颜料的制备方法具体如下：
1)称取100g粒径为10-60μm、径厚比≥60的玻璃珠光颜料，置于5L的烧杯中，加入2000mL去离子水，放于水浴锅中，并以250rpm速率搅拌；
2)升温至70-80℃，以盐酸溶液(1:1)调节PH值为6.5-9.0，开始加入20ml浓度为2mol/L的硅酸钠溶液，并以盐酸溶液维持PH不变，添加完毕继续恒温搅拌2小时；
3)以30wt％的氢氧化钠溶液调节PH值为1.2-1.8，滴加20ml浓度为1mol/L的TiCl4溶液，加完后继续搅拌2-3h；
4)调整pH至1.2-1.8之间，加入100ml硝酸铋-盐酸溶液，硝酸铋的浓度为0.3g/mL，以30％的氢氧化钠溶液维持PH值不变，反应3-4h后，过滤、洗涤，重新加水制浆升温至80-90℃；
5)首先加入50ml 0.01％氯化金溶液搅拌均匀，然后添加20ml 1％的柠檬酸三钠溶液进行反应还原制备纳米金包覆层，过滤，洗涤烘干即可。
得到的珠光颜料经过检测，珠光颜料基层的厚度为1μm，氧化硅层的厚度为100nm，纳米氧化钛层的厚度为0.4nm，氯氧化铋层厚度为90nm，最外层的纳米金层的厚度为0.5nm。
实施例3
珠光颜料的制备方法具体如下：
1)称取100g粒径为10-60μm、径厚比≥60的合成云母珠光颜料，置于5L的烧杯中，加入2000mL去离子水，放于水浴锅中，并以250rpm速率搅拌；
2)升温至70-80℃，以盐酸溶液(1:1)调节pH值为6.5-9.0，开始加入20ml浓度为2mol/L的硅酸钠溶液，并以盐酸溶液维持pH不变，添加完毕继续恒温搅拌2小时；
3)以35wt％的氢氧化钠溶液调节pH值为1.2-1.8，滴加20ml浓度为1mol/L的TiCl4溶液，加完后继续搅拌2-3h；
4)调整pH至1.2-1.8之间，加入100ml硝酸铋-盐酸溶液，硝酸铋的浓度为0.2g/mL，以35wt％的氢氧化钠溶液维持pH值不变，反应3-4h后，过滤、洗涤，重新加水制浆升温至80-90℃；
5)首先加入50ml 0.01％氯化金溶液搅拌均匀，然后添加20ml 1％的柠檬酸三钠溶液进行反应还原制备纳米金包覆层，过滤，洗涤150℃烘干即可。
得到的珠光颜料经过检测，珠光颜料基层的厚度为0.5μm，氧化硅层的厚度为120nm，纳米氧化钛层的厚度为0.35nm，氯氧化铋层厚度为85nm，最外层的纳米金层的厚度为0.6nm。
实施例4
珠光颜料的制备方法具体如下：
1)称取100g粒径为10-60μm、径厚比≥60的天然云母珠光颜料，置于5L的烧杯中，加入2000mL去离子水，放于水浴锅中，并以300rpm速率搅拌；
2)升温至70-80℃，以盐酸溶液(1:1)调节pH值为6.5-9.0，开始加入20ml浓度为2mol/L的硅酸钠溶液，并以盐酸溶液维持pH不变，添加完毕继续恒温搅拌2小时；
3)以30％的氢氧化钠溶液调节PH值为1.2-1.8，滴加20ml浓度为1mol/L的TiCl4溶液，加完后继续搅拌2-3h；
4)调整pH至1.2-1.8之间，加入100ml硝酸铋-盐酸溶液，硝酸铋的浓度为0.25g/mL，以30％的氢氧化钠溶液维持pH值不变，反应3-4h后，过滤、洗涤，重新加水制浆升温至80-90℃；
5)首先加入50ml 0.01％氯化金溶液搅拌均匀，然后添加20ml 1％的柠檬酸三钠溶液进行反应还原制备纳米金包覆层，过滤，洗涤100℃烘干即可。
得到的珠光颜料经过检测，珠光颜料基层的厚度为0.5μm，氧化硅层的厚度为120nm，纳米氧化钛层的厚度为0.35nm，氯氧化铋层厚度为85nm，最外层的纳米金层的厚度为0.6nm。
实施例5
珠光颜料的制备方法具体如下：
1)称取100g粒径为10-60μm、径厚比≥60的玻璃珠光颜料，置于5L的烧杯中，加入2000mL去离子水，放于水浴锅中，并以250rpm速率搅拌；
2)升温至70-80℃，以盐酸溶液(1:1)调节pH值为6.5-9.0，开始加入20ml浓度为2mol/L的硅酸钠溶液，并以盐酸溶液维持pH不变，添加完毕继续恒温搅拌2小时；
3)以30wt％的氢氧化钠溶液调节pH值为1.2-1.8，滴加20ml浓度为1mol/L的TiCl4溶液，加完后继续搅拌；
4)调整pH至1.2-1.8之间，加入100ml硝酸铋-盐酸溶液，硝酸铋的浓度为0.2g/mL，以30wt％的氢氧化钠溶液维持pH值不变，反应3-4h后，过滤、洗涤，重新加水制浆升温至80-90℃；
5)首先加入50ml 0.01％氯化金溶液搅拌均匀，然后添加20ml 1％的柠檬酸三钠溶液进行反应还原制备纳米金包覆层，过滤，洗涤120℃烘干即可。
得到的珠光颜料经过检测，珠光颜料基层的厚度为0.6μm，氧化硅层的厚度为130nm，纳米氧化钛层的厚度为0.38nm，氯氧化铋层厚度为87nm，最外层的纳米金层的厚度为0.7nm。
比较例1
具体操作步骤与实施例5一致，只是没有氧化硅层。
比较例2
具体操作步骤与实施例5一致，只是没有氯氧化铋层。
比较例3
具体操作步骤与实施例5一致，只是没有纳米金层。
比较例4
市面上售卖的普通珠光颜料。
实验例1
将本发明实施例1-5的珠光颜料与比较例1-4的珠光颜料的各方面性能进行对比，具体检测结果如下表1所示：
表1检测结果
组别 饱和度 H°色角 硬度(HB) 光泽度 纯度
实施例1 53.21 32.21 200-300 较好 99％
实施例2 51.89 31.07 200-300 较好 99％
实施例3 52.72 32.89 200-300 较好 99％
实施例4 53.01 31.56 200-300 较好 99％
实施例5 53.71 31.12 200-300 较好 99％
实施例6 53.80 32.34 200-300 较好 99％
比较例1 45.21 33.11 120 好 98％
比较例2 44.34 33.17 130 好 98％
比较例3 46.31 34.56 150 好 97％
比较例4 40.56 35.27 100 一般 90％
从上表1中可以看出，本发明实施例的珠光颜料具有比较优异的性能，如果没有氧化硅层、纳米氧化钛层、氯氧化铋层以及纳米金层，缺少任何一层会对珠光颜料的性能有一定的影响。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (14)

1.一种珠光颜料，其特征在于，包括珠光颜料基层，所述珠光颜料基层外侧从内到外依次包覆有氧化硅层、纳米氧化钛层、氯氧化铋层以及纳米金层。
2.根据权利要求1所述的珠光颜料，其特征在于，所述珠光颜料基层为天然云母、合成云母、玻璃中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的珠光颜料，其特征在于，所述珠光颜料基层为天然云母。
4.根据权利要求1所述的珠光颜料，其特征在于，所述纳米金层的纳米金粒度控制在0.1-1nm之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的珠光颜料，其特征在于，所述珠光颜料基层的厚度为0.1-1μm之间，氧化硅层的厚度为100-150nm之间，纳米氧化钛层的厚度为0.3-0.4nm之间，氯氧化铋层厚度为80-90nm之间，纳米金层的厚度为0.5-0.8nm之间。
6.权利要求1-5任一项所述的珠光颜料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(A)将珠光颜料与去离子水搅拌均匀后，升温至70-80℃，调整pH至6.5-9.0之间添加硅酸钠溶液，添加盐酸溶液以维持pH值恒定不变；
(B)调整pH至1.2-1.8之间，添加四氯化钛溶液，然后添加碱溶液以维持pH值恒定不变；
(C)添加硝酸铋-盐酸溶液，添加碱溶液以维持pH值恒定在1.2-1.8之间，反应3-4h后，过滤洗涤；
(D)还原包覆纳米金层后，过滤，洗涤烘干即可。
7.根据权利要求6所述的珠光颜料的制备方法，其特征在于，所述步骤(A)中，珠光颜料与去离子水搅拌的速率控制在200-300rpm之间，升温至70-80℃后添加硅酸钠溶液。
8.根据权利要求6所述的珠光颜料的制备方法，其特征在于，所述步骤(B)中，调整pH至1.2-1.8之间，添加四氯化钛溶液，并搅拌2-3h。
9.根据权利要求6所述的珠光颜料的制备方法，其特征在于，所述步骤(C)中，硝酸铋-盐酸溶液中，硝酸铋的浓度为0.1-0.3g/mL之间。
10.根据权利要求9所述的珠光颜料的制备方法，其特征在于，所述硝酸铋的浓度为0.2g/mL。
11.根据权利要求9所述的珠光颜料的制备方法，其特征在于，添加硝酸铋-盐酸溶液后，加碱以维持体系的pH至1.2-1.8之间。
12.根据权利要求11所述的珠光颜料的制备方法，其特征在于，所述碱为30-40wt％的NaOH溶液。
13.根据权利要求9所述的珠光颜料的制备方法，其特征在于，还原包覆金纳米层后，烘干的温度控制在100-150℃之间。
14.权利要求1-5任一项所述的珠光颜料在化妆品方面的应用。
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