專利名稱：一種高飽和度的多層變色顏料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變色顏料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著顏料的發(fā)展，人們已開發(fā)了新一代高性能效應(yīng)珠光顏料——變色顏料。所謂 變色顏料會隨觀察角度不同，能呈現(xiàn)二種或二種以上干涉色之間的色彩的連續(xù)變化。氧化物涂覆在片狀基材上，隨涂層達(dá)到一定厚度，當(dāng)光線射到涂層表面時(shí)，一部分 射入光波被反射，一部分光通過涂層透射到下一層表面，又產(chǎn)生一次光的反射和透射，這樣 就會產(chǎn)生光的“干涉”現(xiàn)象。若以下η代表涂層折光指數(shù)，d代表厚度，則nd為涂層的光學(xué) 厚度。一些反射光[λ=2ικ!/Ν (N為正整數(shù)，λ為反射光波長)]通過干涉作用被減弱，另一 些反射光[λ=4ικ!/ (2η-1)]被增強(qiáng)。當(dāng)高折光指數(shù)的氧化物和低折光指數(shù)的氧化物交替涂覆在片狀基材上，其中兩層 或多層有相同光學(xué)厚度時(shí)，那么反射光的顏色會隨著層數(shù)的增加而增加。而且還可以通過 合適的設(shè)計(jì)與選擇涂覆層的厚度，作為視角函數(shù)的色彩變化也可以特別強(qiáng)烈。這就是制備 強(qiáng)干涉色顏料和隨角異色干涉顏料的基礎(chǔ)。目前的多層變色顏料是在基片的表面上通過氣相法或濕化學(xué)方法包覆金屬氧化 物和非金屬氧化物形成的多層結(jié)構(gòu)。由于基片的不同，其顏料的生產(chǎn)方法也不相同。多層 變色顏料大致可分為透明(近似透明)和不透明(近似不透明)兩大類，透明的(近似透明) 如德國Merck公司的Color Stream顏料，是以二氧化硅薄片為基材，然后再用濕化學(xué)方法 進(jìn)行二氧化鈦或氧化鐵沉淀包膜制成的。不透明(近似不透明)的，如德國BASF公司的 Varocrom顏料是以金屬鋁片或氧化鐵片為基材，再包覆二氧化硅，這個(gè)過程是在流化床反 應(yīng)器中完成的。近年來，多家專利提出了以非金屬或金屬化合物為基材，采用了液相化學(xué)沉淀法， 依靠高、低折光指數(shù)材料交替多層包覆工藝制備變色顏料的方法，各家的技術(shù)不同，變色顏 料的變色區(qū)間也不同，顏料的色彩飽和度也各有千秋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有變色顏料的缺陷，提供了一種高飽和度的多 層變色顏料及其制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案
一種高飽和度的多層變色顏料，所述的變色顏料包括基片，在基片的表面包覆多層氧 化物，第一層和第三層為高折射率的金屬氧化物打02或51102或？6203或CoO或它們的混合物 或復(fù)合物，第二層為SiO2或Al2O3或B2O3或它們的混合物或復(fù)合物，第一層貼近基片。TiO2 與SnO2的復(fù)合物為SnTiO4, Al2O3和SiO2的復(fù)合物為Al2Si05。進(jìn)一步地，所述基片為人工合成Al2O3薄片，厚度為0. 3um 0. 8um，直徑為5um 300um，優(yōu)選直徑為30um lOOum，為近似于平面的二維結(jié)構(gòu)(直徑遠(yuǎn)大于厚度，意指較薄)。
3三氧化二鋁基材與常用基材天然云母、合成云母相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)表面光滑平整、且 形狀好；片子薄、徑厚比大；這使得以三氧化二鋁為基材的珠光顏料效果好、色彩鮮艷、飽 和度高；(2)可耐高溫；天然云母、合成云母的熔點(diǎn)在1000°C 1400°C，無法應(yīng)用于高溫場 合；三氧化二鋁基材的熔點(diǎn)在1700°C 2000°C，主要在陶瓷等高溫產(chǎn)品應(yīng)用。所述第一層高折射率的金屬氧化物的包覆率為20% 30%，第三層高折射率的金 屬氧化物的包覆率為15% 25%，第二層低折射率的氧化物的包覆率為35% 45%。包覆率 是指所屬層金屬氧化物的重量與顏料總重量的比值。本發(fā)明的高飽和度的多層變色顏料的制備方法，包括以下步驟
(1)將一定數(shù)量要求的基片經(jīng)表面處理后，按固液重量比例10% 20%投入到反應(yīng)釜 中，加入去離子水，攪拌分散成懸浮液，并升溫到70°C 80°C ；
(2)將步驟(1)的懸浮液pH值調(diào)至1.5 3. 5，計(jì)量加入高折射率的金屬氧化物對應(yīng) 的可溶性無機(jī)鹽，同時(shí)通過加入一定濃度的氫氧化鈉溶液來維持PH恒定，并使高折射率的 金屬氧化物的包覆率為20% 30% ；
(3)將步驟(2)的懸浮液pH值調(diào)至8.5 9. 5，計(jì)量加入低折射率氧化物對應(yīng)的可溶 性無機(jī)鹽，同時(shí)通過加入一定濃度的稀鹽酸溶液來維持PH恒定，并使低折射率氧化物的包 覆率為35% 45% ；
(4)將步驟(3)的懸浮液pH值調(diào)至1.5 3. 5，計(jì)量加入高折射率的金屬氧化物對應(yīng) 的可溶性無機(jī)鹽，同時(shí)通過加入一定濃度的氫氧化鈉溶液來維持PH恒定，并使高折射率的 金屬氧化物的包覆率為15% 25% ；
(5)將步驟(4)的懸浮液過濾，去離子水洗滌，150°C士5°C烘干，500°C 750°C煅燒 20 30分鐘，得到所述高飽和度的變色顏料。進(jìn)一步地，所述高折射率金屬氧化物對應(yīng)的可溶性無機(jī)鹽為FeCl3、SnCl4, TiCl4, CoCl20所述低折射率氧化物對應(yīng)的可溶性無機(jī)鹽為Na2Si03、A1C13、Na2B407。本變色顏料主要用于汽車漆、油墨、涂料、化妝品配方、塑料、皮革、玻璃、陶瓷等行 業(yè)，其制備采用濕化學(xué)水解工藝，由于Al2O3基片與云母基材的特點(diǎn)不同，因此在水解包覆 過程中難度較大。為此，首先是對Al2O3基片表面用去離子表面活性劑等進(jìn)行處理，主要是 清理表面污漬和清除靜電現(xiàn)象；其次，因在Al2O3基材包覆金屬氧化物，這對水解pH值的穩(wěn) 定性要求很高，要求波動范圍控制在士0. 05以內(nèi)，以保證水解的包覆質(zhì)量。本發(fā)明的一種高飽和度的多層變色顏料及其制備方法，結(jié)構(gòu)合理、工藝先進(jìn)、色彩 鮮艷、變色區(qū)間明顯、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、并可耐高溫。
具體實(shí)施例方式以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用 于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1 (Fe2O3系列)
在2. 5升的小反應(yīng)釜里，加入去離子水1. 2升，投入100克厚度為0. 3 0. Sum,粒徑為 30 IOOum的Al2O3薄片，攪拌并加熱至75°C。1、將上述懸浮液pH值調(diào)至3.3 (調(diào)pH值時(shí)，用重量比為10%稀鹽酸或15%氫氧化鈉溶液，以下相同)，計(jì)量滴加485毫升濃度為60g/L的FeCl3溶液，同時(shí)加入重量比為15% 的氫氧化鈉溶液維持PH值恒定，當(dāng)加料完畢后，恒溫?cái)嚢?0分鐘。2、將步驟1的懸浮液的pH值調(diào)至9. 5，計(jì)量加入濃度為含Si0218g/L的硅酸鈉溶 液810毫升，同時(shí)加入重量比為10%的鹽酸溶液維持pH值恒定，當(dāng)加料完畢后，恒溫?cái)嚢?0 分鐘。3、將步驟2的懸浮液pH值調(diào)至3. 4，計(jì)量滴加濃度為60g/L的FeCl3溶液385毫 升，同時(shí)加入重量比為15%的氫氧化鈉溶液維持pH值恒定，當(dāng)加料完畢后，恒溫?cái)嚢?0分鐘。4、將步驟3的懸浮液過濾，用去離子水洗滌，150°C烘干后，550°C煅燒20分鐘，然 后過100目篩，得到的Al2O3為基片的Fe2O3系列的變色顏料。經(jīng)涂卡，從垂直到水平視角觀看，可以看到色彩由紫紅色到黃綠色的連續(xù)變化。參考使用的Al2O3基片水解包覆前的表面處理工藝為
(1)將Al2O3基片與去離子水固液重量比為20%投入到清洗釜中，攪拌并升溫至50°C
70 "C。(2)將步驟(1)懸浮液的pH值調(diào)至1. 5 (用10%的稀鹽酸)，并攪拌30分鐘，后停 止攪拌，讓Al2O3基片沉淀，把溶液放掉；再用去離子水清洗兩遍。(3)將步驟(2)懸浮液的pH值調(diào)至8 (用15%的NaOH)，并攪拌加入0. 1% (重量 比)的六偏磷酸鈉，攪拌30分鐘后停止攪拌，讓Al2O3基片沉淀，把溶液放掉；再用去離子水 清洗兩遍。(4)將步驟(3)懸浮液加入0. 1% (重量比)的去離子表面活性劑，攪拌30分鐘后 停止攪拌，讓Al2O3基片沉淀，把溶液放掉；再用去離子水清洗一遍即可。質(zhì)量檢測
權(quán)利要求
一種高飽和度的多層變色顏料，其特征在于所述的變色顏料包括基片，在基片的表面包覆多層氧化物，第一層和第三層為高折射率的金屬氧化物TiO2或SnO2或Fe2O3或CoO或它們的混合物或復(fù)合物，第二層為SiO2或Al2O3或B2O3或它們的混合物或復(fù)合物，第一層貼近基片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高飽和度的多層變色顏料，其特征在于所述基片為人工合 成Al2O3薄片，厚度為0. 3um 0. 8um,直徑為5um 300um。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高飽和度的多層變色顏料，其特征在于所述基片直徑為 30um IOOum0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高飽和度的多層變色顏料，其特征在于所述第一層高折射 率的金屬氧化物的包覆率為20% 30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高飽和度的多層變色顏料，其特征在于所述第三層高折射 率的金屬氧化物的包覆率為15% 25%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高飽和度的多層變色顏料，其特征在于所述第二層低折射 率的氧化物的包覆率為35% 45%。
7.權(quán)利要求1所述的高飽和度的多層變色顏料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將一定數(shù)量要求的基片經(jīng)表面處理后，按固液重量比例10% 20%投入到反應(yīng)釜 中，加入去離子水，攪拌分散成懸浮液，并升溫到70°C 80°C ；(2)將步驟(1)的懸浮液pH值調(diào)至1.5 3. 5，計(jì)量加入高折射率的金屬氧化物對應(yīng) 的可溶性無機(jī)鹽，同時(shí)通過加入一定濃度的氫氧化鈉溶液來維持PH恒定，并使高折射率的 金屬氧化物的包覆率為20% 30% ；(3)將步驟(2)的懸浮液pH值調(diào)至8.5 9. 5，計(jì)量加入低折射率氧化物對應(yīng)的可溶 性無機(jī)鹽，同時(shí)通過加入一定濃度的稀鹽酸溶液來維持PH恒定，并使低折射率氧化物的包 覆率為35% 45% ；(4)將步驟(3)的懸浮液pH值調(diào)至1.5 3. 5，計(jì)量加入高折射率的金屬氧化物對應(yīng) 的可溶性無機(jī)鹽，同時(shí)通過加入一定濃度的氫氧化鈉溶液來維持PH恒定，并使高折射率的 金屬氧化物的包覆率為15% 25% ；(5)將步驟(4)的懸浮液過濾，去離子水洗滌，150°C士5°C烘干，500°C 750°C煅燒 20 30分鐘，得到所述高飽和度的變色顏料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高飽和度的多層變色顏料的制備方法，其特征在于，所述高 折射率金屬氧化物對應(yīng)的可溶性無機(jī)鹽為FeCl3、SnCl4, TiCl4, CoCl2。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高飽和度的多層變色顏料的制備方法，其特征在于，所述低 折射率氧化物對應(yīng)的可溶性無機(jī)鹽為Na2Si03、A1C13、Na2B407。
全文摘要
一種高飽和度的多層變色顏料及其制備方法，所述的變色顏料包括基片，在基片的表面包覆多層氧化物，第一層和第三層為高折射率的金屬氧化物TiO2或SnO2或Fe2O3或CoO或它們的混合物或復(fù)合物，第二層為SiO2或Al2O3或B2O3或它們的混合物或復(fù)合物，第一層貼近基片。其制備采用濕化學(xué)水解工藝，在Al2O3基片上水解包覆多層氧化物。本發(fā)明的一種高飽和度的多層變色顏料及其制備方法，結(jié)構(gòu)合理、工藝先進(jìn)、色彩鮮艷、變色區(qū)間明顯、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、并可耐高溫。
文檔編號C09D5/36GK101974258SQ20101050703
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者劉景茂, 盧宏, 彭義霆, 田曉輝, 譚坤 申請人:河北歐克精細(xì)化工股份有限公司