專利名稱：呈現(xiàn)出顏色變換的珠光顏料的制作方法
背景技術(shù)：
珠光顏料借助光的透射和反射表現(xiàn)出珍珠般和/或虹彩般的效果。正如該領(lǐng)域所公知的，例如文獻“珠光顏料性能”，Greenstein和Miller，Technical Papers，Vol.XIII，Annual Technical Conference，Society of Plastic Engineers，May 1967中全面描述的那樣，此種顏料的這些特性取決于光學干涉現(xiàn)象。
使用時，通常是在光傳遞樹脂介質(zhì)的懸浮液中對珠光顏料進行配制，其可采用滴加或噴灑的方法形成塑料涂層，也可用擠塑、模塑、澆鑄或類似的技術(shù)來制備摻混有這些顏料的固體塑料制品。由于這種顏料所顯示出的珠光或珍珠光澤效果取決于定向的片狀顏料顆粒和其所處的分散介質(zhì)兩者折射指數(shù)之間的差異，所以使用的珠光顏料具有與懸浮介質(zhì)不同的折射指數(shù)。
云母本身并不是令人滿意的珠光顏料，原因是它的平均折射指數(shù)大約為1.58，該折射指數(shù)與常用的透明樹脂介質(zhì)的1.5～1.59的指數(shù)太接近，然而可通過將二氧化鈦或氧化鐵涂層沉積在云母薄片上來制備優(yōu)良的珠光顏料。
Linton在USP 3,087,828中描述了涂覆有20～250μ二氧化鈦的云母珠光顏料的制備方法，在該顏料上可選擇性地涂蓋上一氧化鐵層，該層的量總計為二氧化鈦的0.5～20wt.％。因此，F(xiàn)e2O3的量為兩種氧化物總重量的4.9～16.7％(以鐵計算為3.4～11.7％)。該專利指出二氧化鈦層至少占顏料的10wt.％，且指出10wt.％相當于每平方米云母含50mgTiO2或者TiO2的幾何厚度大約為30mμ。
Linton在USP 3,087,829中描述了一種顏料，該顏料是通過將水合氧化鐵沉積在云母上，然后通過加熱將該涂層脫水和結(jié)晶，以得到氧化鐵涂覆的云母顏料。該顏料中氧化鐵含量為10～40wt.％。
Brand等在USP 3,711,308中描述了一種有涂層的云母顏料，其中第一涂層含有與氧化鐵相混合的氧化鈦或氧化鋯，第二層只有氧化鈦或氧化鋯，且其厚度是第一層涂層的約兩倍。Bernhard等在USP 3,874,890中描述了一種涂覆TiO2的云母顏料，其上面涂蓋有氧化鐵，該氧化鐵的量高達最終顏料的20％。該TiO2涂層在每平方米云母表面上大約為100～300mg，基于Linton的教導，這意謂著鈦層的幾何厚度大約是60mμ。
Bernhard等在USP 3,926,659中描述到在云母/TiO2或ZrO2/Fe2O3顏料中，如果鐵最初以單一的水合氧化鐵(III)的形式，即僅以α、β或γ-FeOOH或磁鐵礦中的一種形式沉積時，TiO2或ZrO2內(nèi)層可以降低到如5mg/m2一樣低。
Armanini等在USP 4,146,403中描述了一種氧化鐵涂覆的珠光顏料，該顏料通過在氧化鐵和云母間插入一個二氧化鈦或氧化鋁薄層而得到改進，從而得到深色和有非常好粘附力的氧化鐵層。
珠光和珍珠光澤顏料可通過測試或測量在遮蓋試驗紙上的常規(guī)刮涂膜的反射系數(shù)來進行評價。正如前述的Armanini等在專利中所描述的那樣，刮涂膜由含有3％顏料的硝基清漆的懸浮液制備。
珠光顏料通常用于給不同的材料著色。如可用常規(guī)技術(shù)將它們摻混入塑料中或涂覆在基材上。在這些應(yīng)用中，珠光塑料呈現(xiàn)出一種穩(wěn)定的珠光色澤效果。人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，當一定的珠光顏料涂覆在色卡、金屬基材上或摻混入塑料薄片中時，其呈現(xiàn)出獨特的效果。特別指出的是這些顏料表現(xiàn)出獨特的“顏色變換”，即隨著視角的變化視在顏色發(fā)生變化。
本發(fā)明所述的珠光顏料與現(xiàn)有技術(shù)在兩個方面有所不同。第一，二氧化鈦涂層有一個干涉顏色厚度，其通常在60～150nm之間。尤其是有干涉厚度的二氧化鈦薄層珠光顏料是現(xiàn)有技術(shù)無以倫比的。該TiO2可以是銳鈦礦或金紅石的結(jié)晶形式。
第二個不同點是在鐵和鈦的氧化物涂層中鐵的含量至少是1％，優(yōu)選1～20％，更優(yōu)選12～18％。其中鐵含量至少為12％的顏料是新的。如在Linton USP 3,087,828中，涂覆有氧化鐵的二氧化鈦涂覆的云母珠光顏料中的鐵含量達到總氧化物涂層量的11.7％。在那篇專利中沒有跡象表明當涂于色卡、金屬基材上或摻混入塑料薄片中時，顏料中的氧化鈦涂層是否為干涉厚度；以及當鐵含量為11.7％或更低時，能夠呈現(xiàn)出顏色變換。
以下所示的實施例是為了進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。貫穿說明書和權(quán)利說明書，除另外加以說明外，所有的份數(shù)和百分數(shù)都是以重量計，所有的溫度和度數(shù)都是攝氏溫度。
表1
實施例2重復實施例1，只是二氧化鈦涂覆的云母為銳鈦礦型二氧化鈦結(jié)構(gòu)，且干涉色是藍色。將樣品過濾、洗滌、焙燒，得到具有顏色變換從黃綠到橙色的產(chǎn)品。這種顏色變換可通過用Hunter Lab CMS-1500測角分光光度計進行顏色測定來確認。顏色測定結(jié)果見表2。
表2
實施例3將300g具有金黃色干涉色的二氧化鈦涂覆的云母在3升軟化水中形成淤漿，并加熱至74℃。用稀鹽酸溶液將該淤漿酸化至pH為3。于攪拌下加入氯化鐵溶液，并用氫氧化鈉溶液保持該pH值。將樣品過濾、洗滌、焙燒，得到具有顏色變換從深紅到橙色再到黃橙色的產(chǎn)品。這種顏色變換可通過用Hunter Lab CMS-1500測角分光光度計進行顏色測定來確認。顏色測定結(jié)果見表3。
表3
實施例4將300g具有金黃色干涉色的二氧化鈦涂覆的云母在3升軟化水中形成淤漿，并加熱至74℃。用稀鹽酸溶液將該淤漿酸化至pH為3。于攪拌下加入氯化鐵溶液，并用氫氧化鈉溶液保持該pH值。將樣品過濾、洗滌、焙燒，得到具有顏色變換從深紫色到帶紅相黃色的產(chǎn)品。這種顏色變換可通過用Hunter Lab CMS-1500測角分光光度計進行顏色測定來確認。顏色測定結(jié)果見表4。
表4
實施例5將300g具有紫色干涉色的二氧化鈦涂覆的云母在3升軟化水中形成淤漿，并加熱至74℃。用稀鹽酸溶液將該淤漿酸化至pH為3。于攪拌下加入氯化鐵溶液，并用氫氧化鈉溶液保持該pH值。將樣品過濾、洗滌、焙燒，得到具有顏色變換從深藍紫紅色到紅色再到帶紅相黃色的產(chǎn)品。這種顏色變換可通過用Hunter Lab CMS-1500測角分光光度計進行顏色測定來確認。顏色測定結(jié)果見表5。
表5
實施例6將300g具有紫色干涉色的二氧化鈦涂覆的云母在3升軟化水中形成淤漿，并加熱至74℃。用稀鹽酸溶液將該淤漿酸化至pH為3。于攪拌下加入氯化鐵溶液，并用氫氧化鈉溶液保持該pH值。將樣品過濾、洗滌、焙燒，得到具有顏色變換從深帶紅相藍色到帶紅相橙色的產(chǎn)品。這種顏色變換可通過用Hunter Lab CMS-1500測角分光光度計進行顏色測定來確認。顏色測定結(jié)果見表6。
表6
實施例7將300g具有紫色干涉色的二氧化鈦涂覆的云母在3升軟化水中形成淤漿，并加熱至74℃。用稀鹽酸溶液將該淤漿酸化至pH為3。于攪拌下加入氯化鐵溶液，并用氫氧化鈉溶液保持該pH值。將樣品過濾、洗滌、焙燒，得到具有顏色變換從深黃綠色到黃色再到橙色的產(chǎn)品。這種顏色變換可通過用Hunter Lab CMS-1500測角分光光度計進行顏色測定來確認。顏色測定結(jié)果見表7。
表7
實施例8將300g具有紅色干涉色的二氧化鈦涂覆的云母在3升軟化水中形成淤漿，并加熱至74℃。用稀鹽酸溶液將該淤漿酸化至pH為3。于攪拌下加入氯化鐵溶液，并用氫氧化鈉溶液保持該pH值。將樣品過濾、洗滌、焙燒，得到具有顏色變換從帶紅相藍色到黃橙色的產(chǎn)品。這種顏色變換可通過用Hunter Lab CMS-1500測角分光光度計進行顏色測定來確認。顏色測定結(jié)果見表8。
表8
實施例9將300g具有藍色干涉色的二氧化鈦涂覆的云母在3升軟化水中形成淤漿，并加熱至74℃。用稀鹽酸溶液將該淤漿酸化至pH為3。于攪拌下加入氯化鐵溶液，并用氫氧化鈉溶液保持該pH值。將樣品過濾、洗滌、焙燒，得到具有顏色變換從黃綠色到橙色的產(chǎn)品。這種顏色變換可通過用Hunter Lab CMS-1500測角分光光度計進行顏色測定來確認。顏色測定結(jié)果見表9。
表9
實施例10將300g具有金黃色干涉色的二氧化鈦涂覆的硼硅酸鈉鈣在3升軟化水中形成淤漿，并加熱至74℃。用稀鹽酸溶液將淤漿酸化至pH為3。于攪拌下加入氯化鐵溶液，并用氫氧化鈉溶液保持該pH值。將樣品過濾、洗滌、焙燒，得到具有顏色變換從藍綠色到橙色再到帶紅相橙色的產(chǎn)品。這種顏色變換可通過用Hunter Lab CMS-1500測角分光光度計進行顏色測定來確認。顏色測定結(jié)果見表10。
表10
實施例11將40g具有紅色干涉色的扁平狀二氧化鈦在1升軟化水中形成淤漿，并加熱至74℃。用稀鹽酸溶液將該淤漿酸化至pH為3。于攪拌下將氯化鐵溶液加入紅紫色干涉色中，并用氫氧化鈉溶液保持該pH值。將樣品過濾、洗滌、焙燒，得到具有顏色變換從紅紫色到金黃色，并具有深色純度和反射性的產(chǎn)品。
表12
對本發(fā)明的制備方法及產(chǎn)品所作的各種變化和改進沒有脫離本發(fā)明的宗旨和范圍。在此公開的各種實施方案旨在進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。
權(quán)利要求
1.一種具有珠光顏料的金屬基材，其中，該顏料是一種氧化鐵涂覆的二氧化鈦薄層珠光顏料，在該顏料中二氧化鈦具有干涉厚度，且鐵含量為基于氧化物涂層總重量的1～20wt％。
2.如權(quán)利要求1的金屬基材，其中所述二氧化鈦是金紅石的結(jié)晶形式。
3.如權(quán)利要求2的金屬基材，其中所述二氧化鈦薄層是二氧化鈦涂覆的云母。
4.如權(quán)利要求3的金屬基材，其中所述鐵含量為1～18％。
5.如權(quán)利要求4的金屬基材，其中所述鐵含量至少為12％。
6.如權(quán)利要求2的金屬基材，其中所述二氧化鈦薄層是二氧化鈦涂覆的硼硅酸鈉鈣或自架二氧化鈦。
7.如權(quán)利要求1的金屬基材，其中所述二氧化鈦薄層是二氧化鈦涂覆的硼硅酸鈉鈣或自架二氧化鈦。
8.如權(quán)利要求1的金屬基材，其中所述二氧化鈦薄層是二氧化鈦涂覆的云母。
9.如權(quán)利要求1的金屬基材，其中所述鐵含量為1～18％。
10.如權(quán)利要求9的金屬基材，其中所述鐵含量至少為12％。
11.如權(quán)利要求1的金屬基材，其中所述二氧化鈦為銳鈦礦的結(jié)晶形式。
12.一種氧化鐵涂覆的二氧化鈦薄層珠光顏料，其中該二氧化鈦涂層具有干涉厚度，基于氧化鐵和氧化鈦涂層總量的鐵含量為12～20％。
13.如權(quán)利要求12的珠光顏料，其中所述二氧化鈦是金紅石的結(jié)晶形式。
14.如權(quán)利要求13的珠光顏料，其中所述鐵含量為12～18％。
15.如權(quán)利要求12的珠光顏料，其中所述鐵含量為12～18％。
16.如權(quán)利要求12的珠光顏料，其中所述薄層是二氧化鈦涂覆的硼硅酸鈉鈣或自架二氧化鈦。
17.如權(quán)利要求12的珠光顏料，其中所述薄層是二氧化鈦涂覆的云母。
18.如權(quán)利要求12的珠光顏料，其中所述二氧化鈦是銳鈦礦的結(jié)晶形式。
全文摘要
一種其上具有珠光顏料涂層的金屬基材,其中該珠光顏料是一氧化鐵涂覆的干涉厚度二氧化鈦薄層,且其中的鐵含量為氧化物涂層總量的至少1%,該珠光顏料呈現(xiàn)出色彩變換。
文檔編號C09C1/40GK1346389SQ00805931
公開日2002年4月24日 申請日期2000年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月30日
發(fā)明者J·M·蓋爾 申請人:恩格爾哈德公司