CN115340782A - 高透彩色颜料、透明彩色涂料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高透彩色颜料、透明彩色涂料及其应用，其中，高透彩色颜料的显色机理为结构色，其通过在无机透明鳞片材料上逐层设置透明或半透明的薄膜材料构成，且相邻层的所述薄膜材料的材质不同。其通过将无色的薄膜材料设置在无色的无机透明鳞片材料上制成具有颜色的高透光性的颜料，丰富了颜料的种类，并使透光涂料的制备成为可能，便于应用在光伏领域、建筑幕墙领域、建筑装饰领域、太阳能热水器领域以及其他既需要透光又需要色彩装饰的各个领域。

Description

高透彩色颜料、透明彩色涂料及其应用

技术领域

本发明涉及颜料技术领域，特别涉及一种高透彩色颜料、透明彩色涂料及其应用。

背景技术

颜料是指能使物体染上颜色的物质。颜料有可溶性的和不可溶性的，有无机的和有机的区别。无机颜料一般是矿物性物质，人类很早就知道使用无机颜料，利用有色的土和矿石，在岩壁上作画和涂抹身体。有机颜料一般取自植物和海洋动物，如茜蓝、藤黄和古罗马从贝类中提炼的紫色。涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。涂料的主要由颜料、成膜物质、助剂和溶剂四部分组成。

现有的需要透光的材料基质想要带有颜色，往往需要将涂料以点阵的形式布置在材料基质上，这类涂料形成的色点一般不具有透光性，会使得材料基质的整体透光性能下降，例如，在彩色光伏组件的应用中，这一影响就非常严重。

光伏建筑一体化技术是一种将太阳能光伏产品集成在建筑上的技术。为满足建筑整体设计和外观的美学要求，彩色光伏组件在建筑上的应用越来越多。

传统的彩色光伏组件是通过盖板丝网印刷技术，通过对封装盖板玻璃的丝网印刷形成分布均匀的色点，加上薄膜本底黑色叠加形成彩色表现。由于彩釉色点的遮挡，前盖板的整体透光率明显下降，对彩色光伏组件的发电功率影响显著。

因而，能够开发一种高透光性的涂料，对于诸如光伏组件等对透光性要求较高的应用领域，具有十分重大的意义。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种高透彩色颜料，通过将无色的薄膜材料设置在无色的无机透明鳞片材料上制成具有颜色的高透光性的颜料，丰富了颜料的种类，并使透光涂料的制备成为可能，便于应用在光伏领域、建筑幕墙领域、建筑装饰领域、太阳能热水器领域以及其他既需要透光又需要装饰的各个领域。

本发明还有一个目的是提供一种高透光彩色涂料，使得应用于透光材料基底的彩色色点或涂层能够透光，与传统彩色前板工艺相比，透光率明显提高。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高透彩色颜料，显色机理为结构色，其通过在无机透明鳞片材料上逐层设置透明或半透明的薄膜材料构成；

其中，相邻层的所述薄膜材料的材质不同。

优选的是，所述的高透彩色颜料中，所述无机透明鳞片材料包括玻璃鳞片和云母片，厚度为1-10微米，横纵比为30-120。

优选的是，所述的高透彩色颜料中，所述薄膜材料为金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物以及金属碳化物中的一种或几种。

优选的是，所述的高透彩色颜料中，所述薄膜材料设置在所述无机透明鳞片材料上所显示的颜色的波长λ，与在无机透明鳞片材料上的设置厚度d和所述薄膜材料的折射率n相关，具体遵循公式1：

优选的是，所述的高透彩色颜料中，所述薄膜材料通过水浴镀膜或真空镀膜在所述无机鳞片材料上进行沉积。

一种透明彩色涂料，应用如前所述的高透彩色颜料制备得到。

优选的是，所述的透明彩色涂料中，所述透明彩色涂料中高透彩色颜料的浓度为0.5％-50％。

一种透明彩色涂料的应用，将所述透明彩色涂料以涂层或点阵的形式设置在透光材料基底上；

其中，所述透明彩色涂料在透光材料基底上的设置厚度为20-500微米。

优选的是，所述的透明彩色涂料的应用中，所述透光材料基底包括无机透光材料和有机透光材料；

其中，所述无机透光材料包括：玻璃和透明陶瓷；

所述有机透光材料包括：聚酰亚胺PI、PET塑料、PVDF基底、ETFE基底、PMMA基底，以及复合塑料基底。

优选的是，所述的透明彩色涂料的应用中，将所述透明彩色涂料以涂层或点阵的形式设置在太阳能电池片的面板上，以形成具有高透光性的彩色太阳能电池面板。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明通过将无色的薄膜材料逐层设置在无机透明鳞片材料上，实现了具有透光性的彩色颜料的制备，使得制备透光彩色涂料成为可能。

通过将透光彩色涂料以涂层或点阵形式设置在需要透光的材料基底表面，不仅使得成品具有色彩，且减少了对成品的透光性的影响，尤其在光伏组件的应用中，使得原本不具备透光性能的彩色色点能够透光，还能将涂料以涂层形式应用于光伏组件的前盖板上，显著提高了彩色前盖板的整体透光率，使得光伏组件在获得色彩的同时又尽量减少了功率损失。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的高透彩色颜料的原理结构图；

图2为光线照射在将现有涂料以点阵形式设置在的透光材料基底上的分布图；

图3为光线照射在将本发明所述的透明彩色涂料以点阵形式设置在的透光材料基底上的分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明提供一种高透彩色颜料，显色机理为结构色，其通过在无机透明鳞片材料上逐层设置透明或半透明的薄膜材料构成；

其中，相邻层的所述薄膜材料的材质不同。

以上方案中，光在穿透物体时，会产生反射、吸收、透射现象，反射光所显示的颜色即为物体的颜色。在某一波长的光照射在高透彩色颜料表面并穿透颜料时，光波经过不同薄膜界面的反射，产生光程差，当光程差为该光波半波长的奇数倍时，表现为干涉相消，光波颜色消失；当光程差为半波长的偶数倍时，表现为干涉增强，光波颜色凸显。因此当一束白光照射高透彩色颜料时，只有目标波长及其周围波段的光能够凸显，使其产生颜色，因而，通过将无色的且材质不同的薄膜材料逐层设置在无机透明鳞片材料上，通过光波在不同材质的薄膜界面反射产生的光程差，实现了具有透光性的彩色颜料的制备，并使得制备透光彩色涂料成为可能，便于在用于需要透光和装饰效果的各个领域进行应用。

另外，所述高透彩色颜料的颜色饱和度与薄膜材料的层数成正比，而薄膜材料的层数与颜料的透光率成反比，因而可以根据所需颜料的颜色饱和度和透光率综合考虑无机透明鳞片材料上设置的薄膜材料的层数，通常为1-3层，例如，如图1所示，为在无机透明鳞片材料1的外部，逐层设置了第一薄膜材料层2、第二薄膜材料层3和第三薄膜材料层4，共三层薄膜材料制成的高透彩色颜料。

一个优选方案中，所述无机透明鳞片材料包括玻璃鳞片和云母片，厚度为1-10微米，横纵比为30-120。

以上方案中，无机透明鳞片材料包括但不限于玻璃鳞片和云母片。

一个优选方案中，所述薄膜材料为金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物以及金属碳化物中的一种或几种。

以上方案中，所述薄膜材料包括但不限于氧化钛、氧化硅、氧化铌、氧化铁、氧化铝、氧化锌、氧化铟、氧化锡等透明或半透明金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、金属碳化物等。

一个优选方案中，所述薄膜材料设置在所述无机透明鳞片材料上所显示的颜色的波长λ，与在无机透明鳞片材料上的设置厚度d和所述薄膜材料的折射率n相关，具体遵循公

式1：

以上方案中，薄膜材料设置在所述无机透明鳞片材料上所显示的颜色的波长λ，与在无机透明鳞片材料上的设置厚度d和所述薄膜材料的折射率n相关，因而，可以以此为依据，根据所需颜料的颜色设计透明薄膜材料的厚度，例如以二氧化钛为例，透明二氧化钛薄膜的厚度d与其显示的颜色如下表1所示：

表1颜色与二氧化钛薄膜厚度对照表

一个优选方案中，所述薄膜材料通过水浴镀膜或真空镀膜在所述无机鳞片材料上进行沉积。

以上方案中，所述高透彩色颜料通过水浴镀膜技术或高真空镀膜技术在无机透明鳞片上沉积不同材质不同厚度的透明薄膜材料得到。

一种透明彩色涂料，应用如前所述的高透彩色颜料制备得到。

以上方案中，将所述高透彩色颜料与成膜物质、助剂、溶剂混合，即得到所述透明彩色涂料，其中，所述成膜物质包括但不限于油脂、油脂加工产品、纤维素衍生物、天然树脂、合成树脂、合成乳液等；所述助剂包括但不限于催干剂、增韧剂、乳化剂、增稠剂、颜料分散剂、消泡剂、流平剂、抗结皮剂、消光剂、光稳定剂、防霉剂、抗静电剂等；所述溶剂包括但不限于水、矿物油精、煤油、汽油、苯、甲苯、二甲苯、醇类、醚类、酮类、酯类等。

利用所述高透彩色颜料制备的透明彩色涂料可在多种表面成膜，且膜层颜色均匀，色彩亮丽，附着力强，并能抗紫外线侵蚀，可在户外环境下长时间暴晒不变色，不剥落，透光率更是达到了90％以上。

一个优选方案中，所述透明彩色涂料中高透彩色颜料的浓度为0.5％-50％。

以上方案中，所述透明彩色涂料中高透彩色颜料的浓度为0.5％-50％，涂料颜色饱和度与高透彩色颜料的浓度成正比，因而可视具体需求对涂料中颜料的浓度进行灵活的调整。

一种透明彩色涂料的应用，将所述透明彩色涂料以涂层或点阵的形式设置在透光材料基底上；

其中，所述透明彩色涂料在透光材料基底上的设置厚度为20-500微米。

以上方案中，透明彩色涂料通过丝网印刷、喷墨打印等技术，以透光涂层或透光点阵的形式施加在透光材料基底表面上，且透明彩色涂料在透光材料基底上的设置厚度为20微米-500微米，透明涂层所示颜色饱和度与透明涂层厚度成正比。同时，普通彩釉点阵要达到透光效果，必须以点阵的形式施加在透光基底表面，而当应用所述透明彩色涂料时，既可以薄膜的形式也可以点阵的形式达到较高的透光效果。

另外，透光点阵分布形式可以为横纵均匀分布的点，点的形状包括但不限于圆形、三角形、四边形、星型等，透光点阵可根据需要设计彩色图案，点及点间距越小，像素越高，点的外接圆直径通常设置为50-500微米，点中心间距为50-500微米，且点中心间距不小于点的外接圆半径。

如图2所示，普通的彩釉点阵通过反射显色，光线只能从点阵间隙透过透光材料基底，导致整体透光率下降明显。而如图3所示，透光材料基底通过本发明所述的透明彩色涂料涂装后，光线不仅可以从点阵间隙透过基底，而且透光涂料点阵也能透过部分光线。因此，与普通彩釉点阵相比，透光材料基底通过本发明所述的透明彩色涂料涂装后，在覆盖面积相同的条件下，能够透过更多的光，因而可以应用在光伏领域、建筑幕墙领域、建筑装饰领域、太阳能热水器领域以及其他既需要透光又需要装饰的领域中。

一个优选方案中，所述透光材料基底包括无机透光材料和有机透光材料；

其中，所述无机透光材料包括：玻璃和透明陶瓷；

所述有机透光材料包括：聚酰亚胺PI、PET塑料、PVDF基底、ETFE基底、PMMA基底，以及复合塑料基底。

以上方案中，无机透光材料包括但不仅限于玻璃、透明陶瓷等；有机透光材料包括但不限于PI、PET、PVDF、ETFE、PMMA及相关复合塑料等。

一个优选方案中，将所述透明彩色涂料以涂层或点阵的形式设置在太阳能电池片的面板上，以形成具有高透光性的彩色太阳能电池面板。

以上方案中，透明彩色涂料可以以涂层或点阵的形式设置在太阳能电池片的面板的正面或背面，使得呈现彩色的太阳能电池片面板也具有较高的透光率，即在获得了色彩的同时也减少了功率损失。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种高透彩色颜料，显色机理为结构色，其特征在于，通过在无机透明鳞片材料上逐层设置透明或半透明的薄膜材料构成；

其中，相邻层的所述薄膜材料的材质不同。

2.如权利要求1所述的高透彩色颜料，其特征在于，所述无机透明鳞片材料包括玻璃鳞片和云母片，厚度为1-10微米，横纵比为30-120。

3.如权利要求1所述的高透彩色颜料，其特征在于，所述薄膜材料为金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物以及金属碳化物中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的高透彩色颜料，其特征在于，所述薄膜材料设置在所述无机透明鳞片材料上所显示的颜色的波长λ，与在无机透明鳞片材料上的设置厚度d和所述薄膜材料的折射率n相关，具体遵循公式1：

5.如权利要求1所述的高透彩色颜料，其特征在于，所述薄膜材料通过水浴镀膜或真空镀膜在所述无机鳞片材料上进行沉积。

6.一种透明彩色涂料，其特征在于，应用如权利要求1-5中任一项所述的高透彩色颜料制备得到。

7.如权利要求6所述的透明彩色涂料，其特征在于，所述透明彩色涂料中高透彩色颜料的浓度为0.5％-50％。

8.一种如权利要求6或7所述的透明彩色涂料的应用，其特征在于，将所述透明彩色涂料以涂层或点阵的形式设置在透光材料基底上；

其中，所述透明彩色涂料在透光材料基底上的设置厚度为20-500微米。

9.如权利要求8所述的透明彩色涂料的应用，其特征在于，所述透光材料基底包括无机透光材料和有机透光材料；

其中，所述无机透光材料包括：玻璃和透明陶瓷；

所述有机透光材料包括：聚酰亚胺PI、PET塑料、PVDF基底、ETFE基底、PMMA基底，以及复合塑料基底。

10.如权利要求8所述的透明彩色涂料的应用，其特征在于，将所述透明彩色涂料以涂层或点阵的形式设置在太阳能电池片的面板上，以形成具有高透光性的彩色太阳能电池面板。

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