CN101962492A - 新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，该颜料以透明或半透明薄片为基片，在基片外表面依次交替多次涂覆高、低折光指数涂层，涂层数至少三层，并且低折光指数涂层置于两个高折光指数涂层之间，在高折光指数涂层与低折光指数涂层之间、低折光指数涂层与高折光指数涂层之间，具有折光指数渐变的中间过渡涂层，该中间过渡涂层由金属硅酸盐、金属铝酸盐和它们与高折光指数金属氧化物和低折光指数化合物的混合物所组成，本发明提供的颜料，由于有中间过渡涂层的存在，使颜色变化的过渡区色彩变化更清晰更明显，色彩饱和度也更高，它们可用于汽车漆、化妆品配方、涂料、印刷油墨、塑料和玻璃行业。

Description

新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料
技术领域
本发明涉及一种珠光颜料，尤其涉及一种新型多层涂覆的干涉色珠光颜料。
背景技术
当高折光指数金属氧化物和低折光指数化合物交替涂覆在薄型基片上，通过改变涂覆的材料、厚度和结构，能呈现出许多不同的光学效果。而且可以通过合适的结构设计与选择涂覆层的厚度，作为视觉函数的色彩变化也可以变得强烈，随观察角度不同，能呈现两种或多种干涉色彩的变化，形成随角异色干涉色珠光颜料。
近年来，多家专利(JP2000517374、US6656259、US6284034、CN1470569、CN1563210等)提出了采用液相化学沉积法，依靠高、低折光指数材料交替多层涂覆工艺制备随角异色干涉色珠光颜料的方法。这种方法制备的颜料具有随角异色效果，但色彩随视角改变呈跳跃式的变化，两种色彩变化的过渡区彩色很不明显。这是因为颜料结构中相邻的高、低折光指数涂层的折光指数相差大，在高折光指数涂层向低折光指数涂层过渡时会产生折光指数的突变，从而使过渡区色彩变化不明显、色彩饱和度也低，使这种颜料在各领域的应用受到很大影响。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种在颜色变化的过度区不但色彩饱和度高，而且随角异色变化明显清晰的新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料。
本发明多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，以透明或半透明无机薄片为基片，在基片外表面依次交替涂覆折光指数＞1.8的高折光指数金属氧化物涂层和折光指数＜1.8的低折光指数化合物涂层，涂层数至少三层，其中，低折光指数化合物涂层一定是置于两个高折光指数金属氧化物涂层之间，在高折光指数金属氧化物涂层和低折光指数化合物涂层之间、在低折光指数化合物涂层和高折光指数金属氧化物之间，均具有一个折光指数渐变的中间过渡涂层。
适用于本发明的透明或半透明无机薄片为天然云母、合成云母、玻璃、二氧化硅、氧化铝等。
本发明采用的高折光指数金属氧化物为TiO2、Fe2O3、Fe3O4、SnO2、ZrO2、Cr2O3、CoO、Co2O3和/或它们的混合物或复合物，优选TiO2、Fe2O3和/或它们的混合物或复合物。
本发明采用的低折光指数金属氧化物为二氧化硅、水合二氧化硅、氧化铝、水合氧化铝和/或它们的混合物或复合物，优选二氧化硅、水合二氧化硅和/或它们的混合物或复合物。
本发明多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料中，所述的折光指数渐变的中间过渡涂层由金属硅酸盐、金属铝酸盐和它们与高折光指数金属氧化物和低折光指数化合物的混合物所组成，该涂层的组成呈均匀变化状态，近高折光指数涂层界面区域，金属含量高，折光指数也较高，近低折光指数涂层界面区域，硅或铝的含量高，折光指数也较低。
本发明颜料中，所述的低折光指数化合物涂层的厚度为10～900nm，优选20～800nm。
本发明颜料中，所述的高折光指数金属氧化物涂层的厚度为10～180nm，优选20～150nm。
本发明颜料中，所述的折光指数渐变的中间过渡涂层的厚度为5～120nm，优选20～100nm。
本发明多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，需要时还可以进一步进行后涂覆和后处理。后涂覆是为了对多层干涉色珠光颜料进行着色，后涂覆所用的着色剂可以是无机颜料或有机颜料，其中无机颜料包括低价氧化铁、铁兰、钴兰、氢氧化铬等；有机颜料包括一些酞菁类颜料、偶氮颜料、喹吖叮酮类颜料等。后处理是为了对多层干涉色珠光颜料进行表面改性，以改善颜料对光、水、和气候的稳定性；提高颜料在使用过程中的相容性、分散性和分散稳定性，后处理可以在颜料表面涂覆金属元素或非金属元素的氧化物、水合氧化物，这些元素如铝、锆、铈、硅、铬等，还可以涂覆有机硅偶联剂等。
本发明多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，与以往专利公开的各种随角异色干涉色珠光颜料比较，突出的特点是在本发明颜料的结构中，存在有折光指数渐变的中间过渡涂层。由于有中间过渡涂层的缓冲作用，由高折光指数涂层向低折光指数涂层过渡时，折光指数不会发生突变，而是渐渐地均匀降低的；同样由低折光指数涂层向高折光指数涂层过渡时，折光指数也不会发生突变，也是渐渐地均匀升高的。这样的颜料结构得到的随角异色干涉色珠光颜料，两种颜色变化的过渡区的色彩改变会更加明显，颜色渐渐地均匀变化的层次会非常清晰。
本发明多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，可用于汽车涂装漆、化妆品配方、以及涂料、印刷油墨、塑料、陶瓷和玻璃等行业。
具体实施例
以下实施例用于进一步详细说明本发明，但非限定本发明。
实施例1
取粒径为10～60mum的天然白云母片15g，悬浮于500ml去离子水中，搅拌并加热至80℃。用15％的盐酸将悬浮液的PH值调至4.0，计量加入285ml浓度为10％的FeCl3溶液，并通过滴加15％的NaOH溶液保持悬浮液的PH值不变，滴加完毕后，继续搅拌20分钟。
通过加入30％NaOH溶液将悬浮液的PH值调至8.5，并恒温搅拌一刻钟。计量加入650ml浓度为10％重量的硅酸钠溶液(硅酸钠含SiO2为20.5％)，并通过滴加15％的盐酸保持悬浮液的PH值不变。滴加完毕后，继续恒温搅拌40分钟。
通过加入15％盐酸溶液将悬浮液的PH值调至4.0，并恒温搅拌20分钟。计量加入71ml浓度为10％的FeCl3溶液，并通过滴加15％的NaOH溶液保持悬浮液的PH值不变，滴加完毕后，继续搅拌20分钟。
经过滤将固体分离出来并经洗涤和150℃下干燥，再经800℃程序控温煅烧1小时，最后经100目过筛。
在煅烧过程中由于热量的激发作用，在水合氧化铁涂层与水合氧化硅涂层间，会发生离子的相互迁移和渗透，铁离子向水合氧化硅涂层迁移、渗透和接合；硅酸根离子向水合氧化铁涂层迁移、渗透和接合，最后在三氧化二铁涂层与二氧化硅涂层间，形成折光指数渐变的中间过渡涂层。该过渡涂层由铁的硅酸盐和三氧化二铁、二氧化硅的混合物组成，中心区铁的硅酸盐含量较高；靠近三氧化二铁涂层界面越近三氧化二铁比例越高，折光指数也较高；靠近二氧化硅涂层界面越近二氧化硅比例越高，折光指数也较低。这样最终得到的颜料具有的结构为：云母片/Fe2O3层/Fe2O3+铁的硅酸盐+SiO2混合层/SiO2层/SiO2+铁的硅酸盐+Fe2O3混合层/Fe2O3层。
将得到的颜料与无色透明油墨介质PU胶粘剂按比例混合均匀，然后在黑白底纸卡上刮样。色卡显示的颜色饱和度高，从垂直视角到水平视角的色彩变化为***向深红色到橙色，再向橙黄色到黄绿色的明显清晰的连续变化。
实施例2
取15g玻璃鳞片(粒径为30～70mum)悬浮于350ml去离子水中，搅拌并加热至75℃。用15％的盐酸将悬浮液的PH值调至2.2，计量加入24ml浓度为400g/L的TiCl4溶液，并通过滴加32％的NaOH溶液保持悬浮液的PH值不变，滴加完毕后，继续恒温搅拌30分钟。
通过加入32％NaOH溶液将悬浮液的PH值调至8.5，并恒温搅拌一刻钟。计量加入590ml浓度为10％重量的硅酸钠溶液(硅酸钠含SiO2为20.5％)，并通过滴加15％的盐酸保持悬浮液的PH值不变。滴加完毕后，继续恒温搅拌40分钟。
通过加入15％盐酸溶液将悬浮液的PH值调至2.2，并恒温搅拌20分钟。计量加入35ml浓度为400g/L的TiCl4溶液，并通过滴加32％的NaOH溶液保持悬浮液的PH值不变，滴加完毕后，继续搅拌20分钟。
经过滤将固体分离出来并经洗涤和140℃下干燥，再经700℃程序控温煅烧1小时，最后经100目过筛。
在煅烧过程中由于热量的激发作用，在水合氧化钛涂层与水合氧化硅涂层间，会发生离子的相互迁移和渗透，钛离子向水合氧化硅涂层迁移、渗透和接合；硅酸根离子向
水合氧化钛涂层迁移、渗透和接合，最后在二氧化钛涂层与二氧化硅涂层间，形成折光指数渐变的中间过渡涂层。该过渡涂层由钛的硅酸盐和二氧化钛、二氧化硅的混合物组成，中心区钛的硅酸盐含量较高；靠近二氧化钛涂层界面越近二氧化钛比例越高，折光指数也较高；靠近二氧化硅涂层界面越近二氧化硅比例越高，折光指数也较低。这样最终得到的颜料具有的结构为：玻璃麟片/TiO2层/TiO2+钛的硅酸盐+SiO2混合层/SiO2层/SiO2+钛的硅酸盐+TiO2混合层/TiO2层。
将得到的颜料与无色透明油墨介质PU胶粘剂按比例混合均匀，然后在黑白底纸卡上刮样。色卡显示的颜色饱和度高，从垂直视角到水平视角的颜色变化为亮丽黄绿色向绿色到兰绿色，再向兰紫色到深紫色的明显清晰的连续变化
实施例3
取15g天然云母片(粒径为10～60mum)悬浮于400ml去离子水中，搅拌并加热至75℃。用15％的盐酸将悬浮液的PH值调至2.0，计量加入59ml浓度为400g/L的TiCl4溶液，并通过滴加32％的NaOH溶液保持悬浮液的PH值不变，滴加完毕后，继续恒温搅拌30分钟。
通过加入32％NaOH溶液将悬浮液的PH值调至8.5，并恒温搅拌一刻钟。计量加入680ml浓度为10％重量的硅酸钠溶液(硅酸钠含SiO2为20.5％)，并通过滴加15％的盐酸保持悬浮液的PH值不变。滴加完毕后，继续恒温搅拌40分钟。
通过加入15％盐酸溶液将悬浮液的PH值调至3.5，并恒温搅拌20分钟。计量加入53ml浓度9.5％的FeCl3溶液，并通过滴加15％的NaOH溶液保持悬浮液的PH值不变，滴加完毕后，继续搅拌20分钟。
经过滤将固体分离出来并经洗涤和150℃下干燥，再经800℃程序控温煅烧1小时冷却后经100目过筛。
在煅烧过程中由于热量的激发作用，在水合氧化钛涂层与水合氧化硅涂层间、水合氧化硅涂层与水合氧化铁涂层间均会发生离子的相互迁移和渗透，钛离子向水合氧化硅涂层迁移、渗透和接合；硅酸根离子向水合氧化钛涂层迁移、渗透和接合；铁离子向水合氧化硅涂层迁移、渗透和接合；硅酸根离子向水合氧化铁涂层迁移、渗透和接合。最后在二氧化钛涂层与二氧化硅涂层间，形成折光指数渐变的中间过渡涂层，该过渡涂层由钛的硅酸盐和二氧化钛、二氧化硅的混合物组成，中心区钛的硅酸盐含量较高；靠近二氧化钛涂层界面越近二氧化钛比例越高，折光指数也较高；靠近二氧化硅涂层界面越近二氧化硅比例越高，折光指数也较低；在二氧化硅涂层与三氧化二铁涂层间，也形成折光指数渐变的中间过渡涂层。该过渡涂层由铁的硅酸盐和三氧二铁、二氧化硅的混合物组成，中心区铁的硅酸盐含量较高；靠近三氧化二铁涂层界面越近三氧二铁比例越高，折光指数也较高；靠近二氧化硅涂层界面越近二氧化硅比例越高，折光指数也较低；这样最终得到的颜料具有的结构为：云母片/TiO2层/TiO2+钛的硅酸盐+SiO2混合层/SiO2层/SiO2+铁的硅酸盐+Fe2O3混合层/Fe2O3层。
将得到的颜料与无色透明油墨介质PU胶粘剂按比例混合均匀，然后在黑白底纸卡上刮样。色卡显示的颜色饱和度高，从垂直视角到水平视角的颜色变化为亮丽***向红色到橙色，再向橙黄色到黄色的清晰连续变化。
实施例4
按实施例2的方法进行液相化学涂覆后，将经过滤洗涤后得到半成品颜料，悬浮于500ml去离子水中，搅拌并加热至75℃。并通过滴加30％的NaOH溶液将悬浮液的pH值调至8.5，并恒温搅拌15分钟。计量加入630ml浓度为10％重量的硅酸钠溶液(硅酸钠含SiO2为20.5％)，并通过滴加15％的盐酸保持悬浮液的pH值不变。滴加完毕后，继续恒温搅拌40分钟。
通过加入15％盐酸溶液将悬浮液的pH值调至2.2，并恒温搅拌20分钟。计量加入20ml浓度为400g/L的TiCl4溶液，并通过滴加32％的NaOH溶液保持悬浮液的pH值不变，滴加完毕后，继续搅拌20分钟。
经过滤将固体分离出来，经洗涤和150℃下干燥，再经700℃程序控温煅烧1小时，冷却后经100目过筛。
在煅烧过程中由于热量的激发作用，在水合氧化钛涂层与水合氧化硅涂层间会发生离子的相互迁移和渗透，钛离子向水合氧化硅涂层迁移、渗透和接合；硅酸根离子向水合氧化钛涂层迁移、渗透和接合，最后在二氧化钛涂层与二氧化硅涂层间，形成折光指数渐变的中间过渡涂层。该过渡涂层由钛的硅酸盐和二氧化钛、二氧化硅的混合物组成，中心区钛的硅酸盐含量较高；靠近二氧化钛涂层界面越近二氧化钛比例越高，折光指数也较高；靠近二氧化硅涂层界面越近二氧化硅比例越高，折光指数也较低。这样最终得到的颜料具有的结构为：玻璃麟片/TiO2层/TiO2+钛的硅酸盐+SiO2混合层/SiO2层/SiO2+钛的硅酸盐+TiO2混合层/TiO2层/TiO2+钛的硅酸盐+SiO2混合层/SiO2层/SiO2+钛的硅酸盐+TiO2混合层/TiO2层。
将得到的颜料与无色透明油墨介质PU胶粘剂按比例混合均匀，然后在黑白底纸卡上刮样。色卡显示的颜色饱和度更高，色彩变化过渡亦更柔和。从垂直视角到水平视角的色彩变化为亮丽的绿兰色到橙黄色的明显清晰的连续流动变化。
实施例5
将实施例1中得到的成品颜料悬浮于500ml去离子水中，搅拌并加热至75℃，用15％的盐酸将悬浮液的PH值调至5.0，计量加入10ml浓度为5％重量的AlCl3.6H2O溶液，并通过滴加6％的NaOH溶液保持悬浮液的pH值不变，滴加完毕后，继续搅拌20分钟。通过加入32％NaOH溶液将悬浮液的PH值调至8.5，并恒温搅拌一刻钟。计量加入15ml浓度为5％重量的硅酸钠溶液(硅酸钠含SiO2为20.5％)，并通过滴加10％的盐酸保持悬浮液的PH值不变。滴加完毕后，继续恒温搅拌20分钟。
经过滤将固体分离出来，经洗涤和120℃下干燥，冷却后经100目过筛。
最终得到的颜料具有的结构为：云母片/Fe2O3层/Fe2O3+铁的硅酸盐+SiO2混合层/SiO2层/SiO2+铁的硅酸盐+Fe2O3混合层/Fe2O3层/Al2O3.H2O+SiO2.H2O外保护层。这种颜料亲水性好，在水性溶液中分散性佳。
将得到的颜料与无色透明油墨介质PU胶粘剂按比例混合均匀，然后在黑白底纸卡上刮样。色卡显示的颜色饱和度高，从垂直视角到水平视角的色彩变化为***向深红色到橙色，再向橙黄色到黄绿色的明显清晰的连续变化。
由此可以得出，外保护层涂层薄、折射指数低，对颜料自身的色彩影响小。
以上所述的实施例，只是本发明具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，其特征在于：该颜料以透明或半透明无机薄片为基片，在基片外表面依次交替涂覆折光指数＞1.8的高折光指数金属氧化物涂层、折光指数＜1.8的低折光指数化合物涂层，涂层数至少三层，并且低折光指数化合物涂层置于两个高折光指数金属氧化物涂层之间，在高折光指数金属氧化物涂层与低折光指数化合物涂层之间、低折光指数化合物涂层与高折光指数金属氧化物涂层之间，均具有折光指数渐变的中间过渡涂层。
2.根据权利要求1所述的新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，其特征在于：所述的透明或半透明无机薄片为天然云母、合成云母、玻璃、二氧化硅、氧化铝。
3.根据权利要求1所述的新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，其特征在于：所述的高折光指数金属氧化物为TiO2、Fe2O3、Fe3O4、SnO2、ZrO2、Cr2O3、CoO、Co2O3和/或它们的混合物或化合物，所述的低折光指数化合物为二氧化硅、水合二氧化硅、氧化铝、水合氧化铝和/或它们的混合物或化合物。
4.根据权利要求1所述的新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，其特征在于：所述的高折光指数金属氧化物为TiO2、Fe2O3和/或它们的混合物或化合物；所述的低折光指数化合物为二氧化硅、水合二氧化硅和/或它们的混合物或化合物。
5.根据权利要求1所述的新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，其特征在于：所述的折光指数渐变的中间过渡涂层由金属硅酸盐、金属铝酸盐和它们与高折光指数金属氧化物和低折光指数化合物的混合物所组成；该涂层的组成呈均匀变化状态，近高折光指数涂层界面区域，金属含量高，折光指数也较高；近低折光指数涂层界面区域，硅或铝的含量高，折光指数也较低。
6.根据权利要求1所述的新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，其特征在于：所述的高折光指数金属氧化物涂层的厚度为10～180nm；所述的低折光指数化合物涂层的厚度为10～900nm；所述的折光指数渐变的中间过渡涂层的厚度为5～120nm。
7.根据权利要求1所述的新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，其特征在于：所述的高折光指数金属氧化物涂层的厚度为20～150nm；所述的低折光指数化合物涂层的厚度为20～800nm；所述的折光指数渐变的中间过渡涂层的厚度为20～100nm。
8.根据权利要求1所述的新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，其特征在于：该颜料进行后涂覆或后处理，后涂覆有机或无机颜料用于着色；后处理涂覆氧化物或氧化物的水合物或有机偶联剂，改善颜料性能。
9.根据权利要求1所述的新型多层涂覆的随角异色干涉色珠光颜料，可用于汽车漆、化妆品配方、涂料、印刷油墨、塑料、陶瓷和玻璃行业。
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