CN1738869A - 包括反射层的改进效果颜料 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种由多个被包封的基底薄片构成的彩色效果材料，其中每一基底薄片由高度反射层和间隔颜料层包封，所述高度反射层充当射到其上的光的反射体，所述间隔颜料层选择性地透过射到其上的光。

Description

包括反射层的改进效果颜料
发明背景
在表面涂层、塑料着色、化妆品制剂和类似物中提供金属效果已经广为人知。为获得这种效果，一种方法是将金属颜料和透明彩色颜料都分散在组合物中。金属颜料通常是铝片，彩色颜料例如可以是氧化铁。本领域中还通过将彩色材料沉淀在铝片上而将两种颜料结合成单一实体。
该沉淀，例如氧化铁在铝片上的沉淀，常常由水溶液进行，但是产生各种困难。铝易于在含水介质中反应、需要极稀的氧化铁溶液、需要络合添加剂以及必须在有限的pH范围内实施生产过程。
US4,328,042中描述了一种另外的非水生产过程。其中，在铝片的流化床中用氧气在升高的温度下将五羰基铁氧化成氧化铁和二氧化碳。为获得可再现的结果，羰基不能超过流化气体的5体积％。采用低浓度羰基和流化床操作是该方法的明显缺点。
期望提供一种彩色效果材料(CEM)，其具有与上述产物相同或更佳的颜料性质但是不受现有技术制造和材料的限制。本发明旨在满足该需求。
发明概述
本发明提供一种彩色效果材料(CEM)，其包含由以下物质包封的薄片状基底：(a)高度反光的第一层，如银、金、铂、钯、铑、钌、锇、铱或其合金的层；(b)第二层，该层或者为(i)金属的氧化物、氮化物、氟化物或碳化物或者聚合物的间隔层，其按照Snell定律的折射率高得足以使依赖于入射角的可变光程差最小，或者该层薄得足以不具有光活性；或者(ii)刚好在第一层(a)上的氧化铁。当存在第二层(b)(i)时，CEM包含非必须的(c)(i)透光层，其为与第一层(a)相同或不同的金属或为不同于间隔层(b)(i)的间隔层材料并且其折射率高于间隔层材料或(c)(ii)氧化铁。需要时，为特定属性例如耐候性、聚合物分散性和化妆品相容性，可以给CEM提供后处理。制造CEM的方法也是本发明的一部分。
发明详述
本发明的一个目的是提供一种新型金属CEM，其同样可以用可靠的、可再现的以及技术上高效的方式制备。该目的通过一种包含薄片状基底的CEM实现，所述基底涂有(a)高度反光的第一层；(b)间隔层；以及非必须的(c)透光顶层。
任何可包封的光滑薄片都可在本发明中用作基底。适宜薄片的例子包括云母、氧化铝、氯氧化铋、氮化硼、玻璃薄片、涂有氧化铁的云母、涂有氧化铁的玻璃薄片、二氧化硅、涂有二氧化钛的云母和涂有二氧化钛的玻璃薄片。薄片状基底的尺寸本身并不关键，可以为适应具体用途而修改。通常，颗粒具有5-250微米、特别是5-100微米的平均最大主要尺寸。其比自由表面积(BET)通常为0.2～25m2/g。
第一包封层(a)，高度反光层的反射的程度应当为至少约75％、优选至少约90％反射率。该层可以由一种或多种高度反光的金属构成，如银、金、铂、钯、铑、钌、锇和/或铱或其合金。在用合金的情形下，显然近乎无限多种的合金可以用在本发明中。几种元素组成列于圆括号中的合金例子是：标准纯银(银和铜)、铸币(金和铜)、天然铑金合金(金和铑)、白金(金和钯)、黄金(金、银、铜、锌和镍)以及镀金(金、银和铜)。优选该层由高度反光的银构成。
第一层(a)的厚度并不关键，只要它足以使该层高度反光。如果需要，第一层的厚度可以变化从而可以选择性地透射某些光。取决于第一包封层所采用的金属或合金，该厚度可以为约2～10nm，优选约10nm～75nm。该涂层的质量百分数可以相当大地变动，因为它与所用具体基底的表面积以及获得期望反射率所需的厚度直接相关。例如，如果选择银作为第一层的组分，该厚度可以为至少约5nm，优选约10～75nm。当使用金时，该厚度可以为至少约4nm，优选约10～70nm。铂作为第一层的厚度可以为至少约3nm，优选约5～65nm。这些金属层的厚度超出上述范围通常会要么完全不透明，要么显著透过光线。
作为高反射率的结果，银包封的基底基本上不透明，比常规效果颜料反射更多的光。例如在涂有氧化铁的云母情形中反射光量为约18％级，而本发明效果颜料中的反射光量为35％级。
除了其反射特性之外，依赖于膜厚度，金属还可以表现出独特的体彩色效果。例如金的半透射薄膜可以表现出类似Cassius紫的偏紫的颜色。当通过透射光观察时，不到100nm厚(该厚度比白光的350-700nm的波长小)的金叶表现出蓝绿色。
第一包封层还可以由多种上述材料的不同层构成以获得期望的效果。例如，可将金的半透射薄层沉积到银反射层顶上。
本发明的CEM包含(b)第二层，该层或者为(i)包封第一包封层的间隔层，或者为(ii)刚好在第一层(a)上的氧化铁。间隔层通常由金属、金属氧化物、氮化物、氟化物或碳化物或者聚合物构成。间隔层可以采用任何材料，只要不生成超过100度的依据Snell定律的色彩角度颜色变换。适宜材料的例子包括氧化铬、二氧化硅、氟化镁、氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、氢氧化铝、氧化锌、氢氧化锌、氧化锆、氢氧化锆、氮化锆、氧化钛、氢氧化钛、氮化钛、氧化铁、氢氧化铁和诸如聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和高密聚乙烯之类的聚合物。优选该材料是二氧化硅(SiO2)、二氧化硅的低价氧化物(SiO0.25～SiO1.95)或氟化镁。
选择间隔层材料和层(b)(i)的厚度以使该层不提供显著的根据Snell定律的依赖于入射角的可变光程差，即不生成超过100度的色彩角度颜色变换。因而，只要满足此标准，该层的具体厚度并不重要。满足该要求的一种便利方法是使该层适当地薄。例如折射率在1.5左右的材料必须具有不超过100、优选不超过60纳米的膜厚，以不生成超过100度的颜色传播色彩角。当该层是二氧化硅和氟化镁时，优选约25～75纳米、更优选约25～50纳米的厚度。对于具有高折射率的层材料，例如对于氧化铁和二氧化钛，该层可以是足以生成期望结果的任意厚度。
当视角从正常入射角变到高镜面反射角时，依赖于入射角的可变光程差与色彩角度数的变化相关。层的厚度、其折射率以及Snell定律都对依赖于入射角的可变光程差起作用。决定颜色的光程由方程2(n)(d)Cosθ2计算，其中n是折射率，d是以nm计的厚度，θ2是折射角。折射角θ2由Snell’s定律确定：n1Sinθ1＝n2Sinθ2，其中n1是入射介质的折射率(此处为反射层)，n2是(间隔)层的折射率，θ1是入射角。因此高折射率间隔层在增加θ1时将不会产生大的θ2差别，并且不会产生显著的光程差。另一方面，低折射率的间隔层在增加θ1时将会产生大的θ2差别，并且会产生显著的光程差，除非该层的厚度太薄以至于不能产生薄膜干涉。因此，当具有高折射率和/或太薄以至于不能产生薄膜干涉时，间隔层将不会产生显著的依赖于入射角的可变光程差。间隔层的作用是提供非限制性的装饰和/或功能属性，例如颜色、粘结促进作用以及膜应力消除。
当第二层(b)是氧化铁时，本发明的效果材料含有直接包封第一包封层的氧化铁层。该层的厚度可以相当大地变动。当厚度增加时，可获得干涉颜色。通常，该层的厚度为约40～200nm，优选约60～180nm。
当非必须的外包封层(c)(i)存在时，其为提供约25～75％透射的透明度的材料。更优选地，外包封层优选具有约40～60％的透明度。不同层的反射度和透明度可以用各种方法测定，例如ASTM方法E1347-97、E1348-90(1996)或F1252-89(1996)，所有这些基本适应本发明的用途。
用作外包封层(c)(i)的材料可以选自与反射层相同范围内的材料。另外，只要与间隔层不同并且具有较高的折射率，该外层也可以是金属氧化物、氮化物或碳化物。
本发明的效果材料含有(c)(ii)直接包封在间隔层上的氧化铁层。该层的厚度可以相当大地变动。当厚度增加时，可获得干涉颜色。通常，该层的厚度为约40～200nm，优选约60～180nm。
当非必须的外包封层(d)存在时，其为提供约25～75％透射的透明度的材料。更优选地，外包封层优选具有约40～60％的透明度。不同层的反射度和透明度可以用各种方法测定，例如ASTM方法E1347-97、E1348-90(1996)或F1252-89(1996)，所有这些基本适应本发明的用途。
用作外层的材料可以选自与反射层相同范围内的材料。另外，只要与间隔层不同并且具有较高的折射率，该外层也可以是金属氧化物(氧化铁除外)、氮化物或碳化物。
本发明的CEM以薄片状基底的多重包封而引人注目。在一种实施方式中，第一层和间隔层额外由选择性透射的外层包封，该外层使得直射到其上的光部分反射。优选地，该外包封层选自硅、氧化铁、氧化铬、混合金属氧化物、二氧化钛、氮化钛、氮化锆和铝，以使其折射率比间隔层高。更优选地，该外层是一种或多种第一(反射)层的贵金属或合金。
非必须的外层当然是光学包装物的一部分。其厚度可以变动但是必须始终保证部分透明度。例如，该层的优选厚度对于硅为约5～20nm；对于铝为约2～15nm；对于氮化钛为约1～15nm；对于氧化铁为约10～100nm；对于氧化铬为约10～60nm；对于二氧化钛为约10～100nm；对于混合金属氧化物为约5～60nm；对于银为约5～20nm；对于金为约3～20nm；对于铂为约3～20nm以及对于钯为约5～20nm。与纯金属相比，金属合金通常具有相似的膜厚。也认识到取决于期望的效果，以上范围之外的膜厚或许也能采用。
本发明CEM的所有包封层因其根据本发明制备方法所得的均匀、均相、类似膜的结构而引人注目。
由本发明实现的一个优点在于不必由传统金属片开始，所述传统金属片可能具有结构整体性问题、排氢问题以及通常伴随金属片的许多其它已经认识到的论题(起火和环境问题)。基底对结构整体性做出了贡献，并且用在本发明中的金属比铝化学稳定得多并且通常优选其非氧化金属基态。此外，当被用作反射层之一时，优选银，因为它能使CEM反射颜色的色度最大化。而且，当将银用作颗粒的最终(外)层时，可以赋予CEM可能在某些应用如粉末涂层中期望的导电性。
尽管金属层可以用任何已知的方法沉积，但是优选通过无电沉积法来使其沉积；优选通过水或非水溶胶-凝胶沉积法来沉积非金属层。无电沉积(Egypt.J.Anal.Chem.，第3卷，118-123(1994))的一个优点在于它是一项在世界范围内广为接受的化学技术，与其它技术相比，无需笨重而昂贵的基础设施。无电沉积技术还使得可以通过改变金属膜厚，极为精确和容易地控制光反射的程度。另外，已知的过程是能够用于对多种表面进行涂覆的过程。此外，还可以通过化学气相沉积从适宜的前体将金属或金属氮化物层沉积到任何基底上(The Chemistry of Metal CVD，Toivo T.Kodas和Mark J.Hampden-Smith编，VCH Verlagsgesellschaft mbH，D-69451Weinheim，1994，ISBN 3-527-29071-0)。
本发明的产物可用于汽车、化妆品、工业或任何其它通常使用金属片珠光颜料或吸收颜料的应用中。
在制备经涂覆的薄片状基底的新方法中，在待涂覆基底颗粒存在下，通过已知工艺例如通过适宜起始混合物的无电沉积或水解/缩合实施各个单独的涂覆步骤。例如，金属可以从含水金属盐的还原来沉积，如HAuCl4、AgNO3、H2PtCl6和PdCl2。二氧化硅可从四烷氧基硅如四乙氧基硅烷、碱如硅酸钠和卤代硅烷如四氯化硅来沉积；二氧化钛从下列物质沉积：四烷氧化物如异丙氧基钛和四乙氧基钛、卤代化合物如四氯化钛和硫酸盐化合物如硫酸钛；氮化钛从下列物质沉积：四氯化碳、四(二乙基氨基)钛(TDEAT)和四(二甲基氨基)钛(TDMAT)；氧化铁从羰基铁、硫酸铁、硝酸铁和氯化铁沉积；以及氧化铬从羰基铬和氯化铬沉积。
通常，可如下合成彩色效果材料：在搅拌含水介质的同时将薄片材料如云母悬浮。薄片基底充当载体基底。其对颗粒的最终光学性质可以具有或可以不具有贡献或作用。向该悬浮液中加入金属前体，该前体能够与适宜的还原剂一起通过无电沉积在基底上沉积期望的金属(或合金)。将所得涂有高度反光金属的基底过滤、洗涤并且再悬浮于醇介质例如丁醇中。可采用Stber工艺进行二氧化硅间隔层在涂有金属的云母或其它基底上的沉积(C.Jeffrey Brinker and George W.Scherer，Sol-Gel Science，The Physicsand Chemistry of Sol-Gel Processing，Academic Press，Inc.(1990))。醇的共沸混合物，如乙醇和水，可以用来替换用于Stober工艺的纯醇。将氧化硅包封的涂有金属的薄片过滤、洗涤并且再分散在经搅拌的含水介质中。加入金属盐的水溶液并改变pH值以将金属盐沉积到间隔层上。然后如前所述向该含水介质中加入用于无电沉积的金属溶液，使得可以沉积选择性透射的金属涂层。将最终颗粒产物洗涤并干燥。
本发明的彩色效果材料(CEM)对于许多用途都具有优势，例如涂料、印刷油墨、塑料、玻璃、陶瓷制品和装饰性化妆制剂的着色。其特殊的功能性质使其适用于许多其它用途。例如可将带有导电外层的CEM用于导电或电磁屏蔽塑料、涂料或涂料中，或用于导电聚合物中。CEM的导电功能使其在粉末涂层应用中具有很多用途。
本发明的产品在所有类型的汽车和工业涂料中、尤其在需要深色亮度度的有机彩色涂料和油墨领域中有无限用处。例如，可以以主色(mastertone)或造型试剂(styling agent)使用这些CEM，以给所有类型的汽车或非汽车车辆喷漆。类似地，可将它们用于所有粘土/胶木/木材/玻璃/金属/搪瓷/陶瓷以及非多孔或多孔表面上。可以粉末涂料组合物的形式使用该CEM。也可将其结合入适合玩具业或家庭使用的塑料制品中。这些CEM可以浸渍到纤维中以赋予衣物和地毯新的和富于美感的颜色。可以将它们用于改善鞋、橡胶和乙烯基/大理石地板、乙烯基壁板以及所有其它乙烯基产品的外观。此外，可将这些颜色用于各类塑造个人喜好品中。
上述组合物(其中本发明的组合物是有用的)为本领域普通技术人员所公知。实例包括印刷油墨、指甲油、漆、热塑性和热固性材料、天然树脂和合成树脂。一些非限定性的例子包括聚苯乙烯和其混合聚合物；聚烯烃，尤其是聚乙烯和聚丙烯；聚丙烯酸化合物；聚乙烯基化合物例如聚氯乙烯和聚醋酸乙烯酯；聚酯和橡胶；以及由粘胶纤维制成的丝、纤维素醚、纤维素酯、聚酰胺、聚氨酯、聚酯例如聚对苯二甲酸甘油酯以及聚丙烯腈。
对于各种颜料应用的更为充分的介绍，可参见Temple C.Patton编著的The Pigment Handbook，第II卷，Applications and Markets，John Wileyand Sons，New York(1973)。此外，关于油墨例如参见：R.H.Leach编著的The Printing Ink Manual，第4版，Van Nostrand Reinhold(International)Co.Ltd.，London(1988)，具体为第282-591页；关于涂料例如参见：C.H.Hare，Protective Coatings，Technology Publishing Co.，Pittsburgh(1994)，具体为第63-288页。由此将前述参考文献中关于油墨、涂料和塑性组合物、配方及载色剂、包括着色剂量的教导引入本文作为参考，可在所述这些物质中使用本发明组合物的组合物。例如可在胶印平版印刷油墨中以10～15％的量使用该CEM，其余为载色剂，该载色剂含有成胶和未成胶的烃树脂、醇酸树脂、蜡化合物和脂肪族溶剂。例如还可以与可包括二氧化钛的其它颜料、丙烯酸乳液、聚结剂、水或溶剂一起以在汽车涂料配剂中1～10％的量使用该CEM。例如还可以以聚乙烯中20～30％量的塑料浓色母料使用该CEM。
在化妆品领域，CEM可以用于当然遵从所有制定标准的所有化妆品和个人保健品中。因此，可将它们用于各种(胶状或液体)的发胶、扑面粉、leg-makeup、驱虫洗剂、睫毛饼/膏、指甲油、洗甲水、芳香洗剂和香波中。此外，可将它们用于剃须膏(喷雾剃须膏、无刷剃须膏、泡沫剃须膏的浓缩物)、skin glosser stick、皮肤用化妆品、爽发膏、眼影(液体、油状、粉末、棒状、压缩或膏状)、眼线、古龙香膏、古龙水、古龙润肤剂、泡沫剂、体用洗液(增湿、清洁、止痛、收敛)，剃须后洗液，浴后乳液以及防晒露。
对于化妆品应用的综述可以参见Cosmetics：Science and Technology，第二版，编者：M.S.Balsam和Edward Sagarin，Wiley-Interscience(1972)和de Navarre，The Chemistry and Science of Cosmetics，第二版，第1和2卷(1962)，Van Nostrand Co.Inc.，第3和4卷(1975)，Continental Press，将二者都引入本文作为参考。
现在将给出一些本发明的示例性实施例。除非另有说明，否则在这些实施例以及该说明书和权利要求全文中，所有份数和百分数都以重量计并且所有的温度都是摄氏度。
实施例1
将100克100微米的玻璃薄片(100微米平均主要尺寸)放入装有393克2％葡萄糖溶液并且配有磁力搅拌桨的1升烧杯中。室温搅拌该料浆。
迅速向该料浆中加入一种如下制备的溶液：用磁力搅拌器将7.87克硝酸银晶体溶解到375ml蒸馏水中。将氢氧化铵的29％溶液滴加到该烧杯中，生成褐色沉淀，该沉淀在更高浓度的氢氧化铵溶液中再溶解。在溶液再次变得澄清时，再多加5滴氢氧化铵溶液以确保过量。
反应进行时，料浆的明暗度发生几次改变。搅拌15分钟后，加入几滴浓盐酸来检测澄清液的阴离子。该检测是任何沉淀和/或浊度的目视评价，结果没有出现这两种情形。过滤料浆并用蒸馏水漂洗几次，将滤饼于100℃干燥至恒重。干燥后的试样是有光泽的不透明银色物质。
实施例2
将实施例1中制备的涂银硼硅酸盐薄片(0.9kg，平均粒径100微米)装入水平筒形机械搅拌器中，该搅拌器在悬臂轴上配有搅拌桨。从反应器侧引入喷头用于引入反应物。将反应器加热到200℃并从反应器末端的入口以168标准立方英尺/小时(SCFH)加入氮气。使氮气以5SCFH鼓泡通过五羰基铁(IPC)的密封贮罐，得到添加速率0.32g/min的IPC。在进入喷头时，使该反应物流与额外的238SCFH氮气结合，得到243SCFH的总喷头气体流量。持续运行5小时，颜色变化随氧化铁层厚发展。周期性地从反应器移出试样，作为时间的函数展示颜色进展，表明颜色从青铜色、紫铜色和铁锈色变为金绿色。
实施例3
在1升的圆底烧瓶中，在300rpm下将125克涂银玻璃薄片(如实施例1中所述制备)在300ml蒸馏水中成浆并加热到50℃。然后以0.3ml/min的速度添加300ml 0.19M Fe(NO3)3·9H2O，同时用5％的NH4OH将pH保持在4.0。添加结束时(约16小时)，将该试样加热到90℃4小时。然后趁热过滤该试样、并在室温下洗涤和干燥。该试样呈现独特的金铜色。
实施例4
如下在涂有反射金属的基底上涂覆薄二氧化硅间隔层。在3升的烧瓶中，将600g实施例1中制备的涂银硼硅酸盐薄片在1028ml的2-丙醇中成浆。向该料浆中添加8ml 29％的氢氧化铵和64ml的蒸馏水。将机械搅拌的该料浆加热到60℃，此时加入33.2g四乙氧基硅烷。约20小时后，将该料浆冷却、过滤，并用几份100ml的2-丙醇洗涤。将该经涂覆的产物在120℃下干燥24小时。
实施例5
在3升的烧瓶中，将200g实施例4中制备的产物在500ml蒸馏水中成浆并加热到75℃。用15％醋酸将pH降低到5。以0.25ml/min的速度添加22.5％的Fe(NO3)3·9H2O溶液。一旦pH达到3.5，用10％NaOH保持该pH恒定。添加约400ml硝酸铁(III)溶液。将所得试样过滤、洗涤并在200℃下干燥，生成高度反光的金色效果材料。
实施例6
重复实施例5，除了添加约600ml的硝酸铁(III)溶液之外。将所得试样过滤、洗涤并在200℃下干燥，生成高度反光的金橙色效果材料。
实施例7
重复实施例5，除了添加约800ml的硝酸铁(III)溶液之外。将所得试样过滤、洗涤并在200℃下干燥，生成高度反光的金橙色效果材料。
实施例8
如下在涂有反射金属的基底上涂覆薄二氧化钛间隔层。在3升的烧瓶中，将100g实施例1中制备的涂银硼硅酸盐薄片在1200ml的乙醇中成浆。向该料浆中添加1.14g 39％的盐酸和70ml的蒸馏水。向机械搅拌的该料浆中添加69g四异丙醇钛。约24小时后，将该料浆过滤，并用几份100ml的乙醇洗涤。将该经涂覆的产物在200℃下干燥24小时。
实施例9
如下在涂有反射金属的基底上涂覆薄二氧化钛间隔层。在5升的烧瓶中，将100g实施例1中制备的涂银硼硅酸盐薄片在3600ml的乙醇中成浆。向该料浆中添加3.42g 39％的盐酸和210ml的蒸馏水。然后向机械搅拌的该料浆中添加207g四异丙醇钛。约24小时后，将该料浆过滤，并用几份100ml的乙醇洗涤。将该经涂覆的产物在200℃下干燥24小时。
实施例10
采用实施例1中无电银方法在100g实施例8的产品上制造5nm厚的银第三层。
实施例11
将按照实施例1制造的CEM以1％的浓度结合入聚丙烯阶梯形薄片中。该阶梯形薄片因其薄片面上的每一阶具有递增的厚度而被形象地命名。该递增的阶梯使得可以检测该CEM基于聚合物厚度的不同效果。
实施例12
将按照实施例1制造的CEM结合入指甲油中。将10g CEM与82gSLF-2悬浮漆、4g 127P漆和4g醋酸乙酯混合。SLF-2悬浮漆是普通指甲油，由醋酸丁酯、甲苯、硝化纤维、甲苯磺酰胺/甲醛树脂、异丙醇、邻苯二甲酸二丁酯、醋酸乙酯、樟脑、正丁醇和二氧化硅构成；127P是中等粘度的硝化纤维漆，含有醋酸丁酯、甲苯、硝化纤维、甲苯磺酰胺/甲醛树脂、异丙醇、邻苯二甲酸二丁酯、醋酸乙酯、樟脑、正丁醇和醋酸甲氧基丙醇酯。
实施例13
以类似的方式，将按照实施例1制造的CEM结合入非硝化纤维基指甲油中。将10g CEM与82g Avalure AC315聚合物混合，该聚合物是一种在乙醇中的丙烯酸聚合物，并用丙酮代替硝化纤维。
实施例14
用PGI corona Gun#110347将10重量％实施例1的CEM喷入来自Tiger Drylac的聚酯TGIC粉末涂料中。将CEM混入透明的聚酯体系中并喷涂到RAL9005黑色粉末喷涂基上。该CEM牢固粘附到研磨过的金属面上。而且，由于取向接近表面的高度亲合力，生成具有高图像清晰度(DOI)的表面处理。无需额外的透明涂层以减少突起，传统的珠光(效果)和金属薄片颜料经常引起这种突起。
实施例15
将按照实施例1制造的CEM的10％分散体混入透明的丙烯酸聚氨酯基底层清漆涂料体系DBX-689(PPG)，与各种PPG色料一起获得期望的颜色。该色浆由以各种浓度分散在溶剂体系中的有机或无机着色剂构成，该溶剂体系适合于来自PPG的DMD Deltron Automotive Refinish涂料系列。用传统虹吸管进料喷枪将该完成了的配方物喷射到由Graphic Metal提供的4×12英寸(约10×30cm)的弧形汽车型面板上。该面板用PPG2001高固形物聚氨酯清漆涂料透明涂覆并在空气中干燥。
实施例16
如下在实施例1的涂有反射金属的基底上涂覆薄二氧化硅间隔层。在3升的烧瓶中，将600g涂银硼硅酸盐薄片在1028ml的2-丙醇中成浆。向该料浆中添加8ml 29％的氢氧化铵和64ml的蒸馏水。将机械搅拌的该料浆加热到60℃，此时加入33.2g四乙氧基硅烷。约20小时后，将该料浆冷却、过滤，并用几份100ml的2-丙醇洗涤。将该经涂覆的产物在120℃下干燥24小时。
将所得的涂有二氧化硅的涂银硼硅酸盐薄片(0.9kg，平均粒径100微米)装入水平筒形机械搅拌器中，该搅拌器在悬臂轴上配有搅拌桨。从反应器侧引入喷头用于引入反应物。将反应器加热到200℃并从反应器末端的入口以168标准立方英尺/小时(SCFH)加入氮气。使氮气以5SCFH鼓泡通过五羰基铁(IPC)的密封贮罐，生成添加速率0.32g/min的IPC。在进入喷头时，使该反应物流与额外的238SCFH氮气结合，得到243SCFH的总喷头气体流量。持续运行5小时，颜色变化随氧化铁层厚发展。周期性地从反应器移出试样，作为时间的函数评价颜色进展。
实施例17
在1升的圆底烧瓶中，以300rpm将125克涂有二氧化硅的涂银玻璃薄片(如实施例16中所述制备)在300ml蒸馏水中成浆并加热到50℃。然后以0.3ml/min的速度添加300ml 0.19M Fe(NO3)3·9H2O，同时用5％的NH4OH将pH保持在4.0。添加结束时(约16小时)，将该试样加热到90℃4小时。然后趁热过滤该试样、并在室温下洗涤和干燥。该试样呈现独特的金铜色。
实施例18
在3升的烧瓶中，将200g涂有二氧化硅的涂银玻璃薄片(如实施例16中所述制备)在500ml蒸馏水中成浆并加热到75℃。用15％醋酸将pH降低到5。以0.25ml/min的速度添加22.5％的Fe(NO3)3·9H2O溶液。一旦pH达到3.5，用10％NaOH保持该pH恒定。添加约400ml硝酸铁(III)溶液。将所得试样过滤、洗涤并在200℃下干燥，生成高度反光的金色效果材料。
实施例19
重复实施例18，除了添加约600ml的硝酸铁(III)溶液之外。将所得试样过滤、洗涤并在200℃下干燥，生成高度反光的金橙色效果材料。
实施例20
重复实施例18，除了添加约800ml的硝酸铁(III)溶液之外。将所得试样过滤、洗涤并在200℃下干燥，生成高度反光的金橙色效果材料。
实施例21
如下在涂有反射金属的基底上涂覆薄二氧化钛间隔层。在3升的烧瓶中，将100g实施例1中制备的涂银硼硅酸盐薄片在1200ml的乙醇中成浆。向该料浆中添加1.14g 39％的盐酸和70ml的蒸馏水。向机械搅拌的该料浆中添加69g四异丙醇钛。约24小时后，将该料浆过滤，并用几份100ml的乙醇洗涤。将该经涂覆的产物在200℃下干燥24小时。
实施例22
如下在涂有反射金属的基底上涂覆薄二氧化钛间隔层。在5升的烧瓶中，将100g实施例1中制备的涂银硼硅酸盐薄片在3600ml的乙醇中成浆。向该料浆中添加3.42g 39％的盐酸和210ml的蒸馏水。然后向机械搅拌的该料浆中添加207g四异丙醇钛。约24小时后，将该料浆过滤，并用几份100ml的乙醇洗涤。将该经涂覆的产物在200℃下干燥24小时。
实施例23
采用实施例1中无电银方法在100g实施例7的产品上制造5nm厚的银第三层。
实施例24
将50克实施例1中制备的涂银硼硅酸盐薄片放入烘干的1升莫顿烧瓶中，该烧瓶中装有650ml预先经过无水硫酸镁干燥的矿物油精(沸点179-210℃)。装有燥石膏干燥剂的冷凝器装于三颈莫顿***一颈，搅拌轴和温度传感器装于另外两颈。将该悬浮液以250rpm搅拌并加热到100℃。向该热的悬浮液中添加0.82克过氧化苯甲酰晶体，随后加入7.4克二乙烯基苯(异构体的混合物)。在100℃搅拌18小时使反应进行，然后冷却到45℃。然后在布氏漏斗上用#2 Whatman滤纸将全部悬浮液过滤，用乙醇漂洗，在120℃下干燥产物。所得的二乙烯基苯涂层目视是透明的，并且不降低涂银硼硅酸盐薄片的高反射率。
将50g涂有聚合物的涂银硼硅酸盐薄片在500ml乙醇中成浆。向该料浆中添加1.14g 39％的盐酸和70ml的蒸馏水。向机械搅拌的该料浆中添加69g四异丙醇钛。约20小时后，将该料浆过滤，并用100ml乙醇洗涤。将该经涂覆的产物在95℃下干燥24小时。
实施例25
在250ml三颈瓶中将10克实施例24中制造的产物分散在100ml蒸馏水中。该三颈瓶装有搅拌轴、pH计和温度传感器。以250rpm搅拌该悬浮液。将0.10克氯化锡在100ml蒸馏水中的胶状溶液添加到该悬浮液中。搅拌10分钟后，在布氏漏斗上过滤该悬浮液并用蒸馏水漂洗。然后将经漂洗的滤饼转移到装有搅拌轴、pH计和温度传感器的250ml三颈莫顿烧瓶中。将1.0克葡萄糖在75ml蒸馏水中的溶液添加到该烧瓶中并以250rpm搅拌。经该***温度传感器口，以10ml每分钟的速度添加1.0克硝酸银在100ml蒸馏水中的溶液，该溶液含有摩尔过量的2-氨基-2-甲基丙醇。将反应产物再搅拌30分钟、在布氏漏斗上过滤、用蒸馏水漂洗并在120℃下干燥。
实施例26
在1升烧瓶中，将50g实施例24中制备的产物在300ml蒸馏水中成浆，以200rpm搅拌并加热到75℃。用15％醋酸将pH降低到5。以0.25ml/min添加22.5％的Fe(NO3)3·9H2O溶液。一旦pH达到3.5，用10％NaOH保持该pH恒定。添加约200ml硝酸铁(III)溶液。将所得试样过滤、洗涤并在95℃下干燥。
实施例27
将按照实施例16制造的效果材料以1％的浓度结合入聚丙烯阶梯形薄片中。该阶梯形薄片因其薄片面上的每一阶具有递增的厚度而被形象地命名。该递增的阶梯使得可以检测该效果材料基于聚合物厚度的不同效果。
实施例28
将按照实施例16制造的效果材料结合入指甲油中。将10g该效果材料与82g SLF-2悬浮漆、4g 127P漆和4g醋酸乙酯混合。SLF-2悬浮漆是一种普通指甲油，由醋酸丁酯、甲苯、硝化纤维、甲苯磺酰胺/甲醛树脂、异丙醇、邻苯二甲酸二丁酯、醋酸乙酯、樟脑、正丁醇和二氧化硅构成；127P是中等粘度的硝化纤维漆，含有醋酸丁酯、甲苯、硝化纤维、甲苯磺酰胺/甲醛树脂、异丙醇、邻苯二甲酸二丁酯、醋酸乙酯、樟脑、正丁醇和醋酸甲氧基丙醇酯。
实施例29
以类似的方式，将按照实施例16制造的效果材料结合入非硝化纤维基指甲油中。将10g该效果材料与82g Avalure AC315聚合物混合，该聚合物是一种在乙醇中的丙烯酸聚合物，并用丙酮代替硝化纤维。
实施例30
用PGI corona Gun#110347将10重量％实施例16的效果材料喷入来自Tiger Drylac的聚酯TGIC粉末涂料中。将该效果材料混入透明的聚酯体系中并喷涂到RAL9005黑色粉末喷涂基上。该效果材料牢固粘附到研磨过的金属面上。而且，由于取向接近表面的高度亲合力，生成具有高图像清晰度(DOI)的表面处理。无需额外的透明涂层以减少突起，传统的珠光(效果)和金属薄片颜料经常引起这种突起。
实施例31
将按照实施例16制造的效果材料的10％分散体混入透明的丙烯酸聚氨酯基底层清漆涂料体系DBX-689(PPG)，与各种PPG色料一起获得期望的颜色。该色浆由以各种浓度分散在溶剂体系中的有机或无机着色剂构成，该溶剂体系适合于来自PPG的DMD Deltron Automotive Refinish涂料系列。用传统虹吸管进料喷枪将该完成了的配方物喷射到由Graphic Metal提供的4×12英寸(约10×30cm)的弧形汽车型面板上。该面板用PPG2001高固形物聚氨酯清漆涂料透明涂覆并在空气中干燥。
实施例32
将实施例1所得的涂银硼硅酸盐薄片(0.9kg，平均粒径100微米)装入水平筒形机械搅拌器中，该搅拌器在悬臂轴上配有搅拌桨。从反应器侧引入喷头用于引入反应物。将反应器加热到200℃并从反应器末端的入口以168标准立方英尺/小时(SCFH)加入氮气。使氮气以5SCFH鼓泡通过五羰基铁(IPC)的密封贮罐，生成添加速率0.32g/min的IPC。在进入喷头时，使该反应物流与额外的238SCFH氮气结合，得到243SCFH的总喷头气体流量。持续运行5小时，颜色变化随氧化铁层厚发展。周期性地从反应器移出试样，作为时间的函数评价颜色进展，表明颜色从青铜色、紫铜和铁锈色变为金绿色。
实施例33
在1升的圆底烧瓶中，在300rpm下将125克涂银玻璃薄片(如实施例1中所述制备)在300ml蒸馏水中成浆并加热到50℃。然后以0.3ml/min的速度添加300ml 0.19M Fe(NO3)3·9H2O，同时用5％的NH4OH将pH保持在4.0。添加结束时(约16小时)，将该试样加热到90℃4小时。然后趁热过滤该试样、并在室温下洗涤和干燥。该试样呈现独特的金铜色。
实施例34
在3升的烧瓶中，将200g实施例1中制备的产物在500ml蒸馏水中成浆并加热到75℃。用15％醋酸将pH降低到5。以0.25ml/min的速度添加22.5％的Fe(NO3)3·9H2O溶液。一旦pH达到3.5，用10％NaOH保持该pH恒定。添加约400ml硝酸铁(III)溶液。将所得试样过滤、洗涤并在200℃下干燥。计算氧化铁的量以获得高度反光的金色效果材料。
实施例35
重复实施例34，除了添加约600ml的硝酸铁(III)溶液之外。将所得试样过滤、洗涤并在200℃下干燥。设计氧化铁此时的量以获得高度反光的金橙色效果材料。
实施例36
重复实施例34，除了添加约800ml的硝酸铁(III)溶液之外。将所得试样过滤、洗涤并在200℃下干燥。设计氧化铁的量以获得高度反光的金橙色效果材料。
实施例3
将591.0克来自Nippon Sheet Glass的RCFFX-1045玻璃薄片添加到配有机械搅拌器的5升莫顿烧瓶中。向该烧瓶中添加2.36升蒸馏水并开始温和搅拌。将9.45克SnCl2·2H2O溶液、8.0ml 1∶1盐酸和142ml蒸馏水添加到该料浆中。1小时后，将该料浆滤过布氏漏斗并作为湿滤饼回收。将该滤饼转移到5升莫顿烧瓶中，该烧瓶配有温和机械搅拌、装有191.0克葡萄糖在1.90升蒸馏水中的溶液并保持在20-25℃。将含有190.54克AgNO3、350ml蒸馏水和472.8克50％2-氨基-2-甲基-1-丙醇的溶液迅速加到该烧瓶中。将该反应烧瓶在20-25℃下搅拌1小时，其中可在料浆中观察到高珠光的经涂覆的玻璃薄片。将该料浆滤过布氏漏斗并干燥，生成带有珠光泽的涂银玻璃薄片。
实施例38
在外部加热的流化床反应器中进一步处理实施例37中制备的涂银玻璃薄片，该反应器由不锈钢制成，直径15cm，高152cm，装配有烧结的金属底板(流化板)和多孔金属过滤器。流化气体经底部烧结的金属板送入反应器。另外将反应物和附加流化气体经侧入口引入反应器。
更具体地说，将450克实施例37中所制平均粒径为45微米(主要尺寸)的涂银玻璃薄片置于流化床反应器底部烧结的金属分配板之上。以≈150标准立方英尺/小时(SCFH)经烧结的金属底板引入氮流化气体，从而使颗粒基底以烟雾状散开。将另外的1SCFH氧气添加到流化气体中，为反应物提供反应气氛。将该流化床反应器电加热到200℃。使氮气以5SCFH鼓泡通过五羰基铁(IPC)的密封贮罐，在下游与另外的70SCFH氮气结合并从侧口进入该流化床反应器。持续运行12小时，以使颜色进展随氧化铁层厚的增加进行。周期性地从反应器移出试样，作为时间的函数评价颜色进展。在上述条件下，以约0.3克/分钟的速度添加IPC并且其在氮载气中的浓度≈3-4重量％。由于反应物的温度、气体组成以及涂银玻璃薄片的表面化学性质，IPC分解，从而将铁的氧化物/氢氧化物沉积到雾化颗粒的表面上。涂银玻璃薄片被IPC分解产物包封。
实施例39
在1升的圆底烧瓶中，在300rpm下将100克涂银玻璃薄片(如实施例37中所述制备)在600ml蒸馏水中成浆并加热到50℃。然后以0.3ml/min的速度向该烧瓶中添加300ml 0.19M Fe(NO3)3·9H2O，同时用5％的NH4OH将pH保持在4.0。添加结束时(约16小时)，将该试样加热到90℃4小时。然后趁热过滤该试样、并在室温下洗涤和干燥。
实施例40
将1千克实施例39中制备的产物添加到配有机械搅拌的6升烧杯中。向该烧杯中添加3.43升蒸馏水并温和搅拌该料浆。将4.91克SnCl2·2H2O在1/2升蒸馏水中的胶状溶液倒入该烧杯中并搅拌10小时。然后将该悬浮液滤过布氏漏斗并将湿滤饼转移到8升烧杯中，该烧杯配有机械搅拌器、装有室温的27.0克葡萄糖在4.72升蒸馏水中的溶液。将该料浆搅拌1小时。将含有26.53克AgNO3、120ml蒸馏水和77.0克50％2-氨基-2-甲基-1-丙醇的溶液倒入该悬浮液中并在室温下搅拌300分钟。将该悬浮液在布氏漏斗上过滤，并在烘箱中于120℃下干燥。
实施例41-43
将按照实施例32、37和39之一制造的氧化物金属效果材料以1％的浓度结合入聚丙烯阶梯形薄片中。该阶梯形薄片因其薄片面上的每一阶具有递增的厚度而被形象地命名。该递增的阶梯使得可以检测该效果材料基于聚合物厚度的不同效果。
实施例44-46
将按照实施例32、37和39之一制造的氧化物金属效果材料结合入指甲油中。将10g该CEM与82g SLF-2悬浮漆、4g 127P漆和4g醋酸乙酯混合。SLF-2悬浮漆是一种普通指甲油，由醋酸丁酯、甲苯、硝化纤维、甲苯磺酰胺/甲醛树脂、异丙醇、邻苯二甲酸二丁酯、醋酸乙酯、樟脑、正丁醇和二氧化硅构成；127P是中等粘度的硝化纤维漆，含有醋酸丁酯、甲苯、硝化纤维、甲苯磺酰胺/甲醛树脂、异丙醇、邻苯二甲酸二丁酯、醋酸乙酯、樟脑、正丁醇和醋酸甲氧基丙醇酯。
实施例47-48
以类似的方式，将按照实施例32、37和39之一制造的氧化物效果材料结合入非硝化纤维基指甲油中。将10g该效果颜料与82g Avalure AC315聚合物混合，该聚合物是一种在乙醇中的丙烯酸聚合物，并用丙酮代替硝化纤维。
实施例49-50
用PGI corona Gun#110347将实施例32或实施例37的含10重量％氧化物效果材料的涂料组合物喷入来自Tiger Drylac的聚酯TGIC粉末涂料中。将该效果材料混入透明的聚酯体系中并喷涂到RAL9005黑色粉末喷涂基上。该效果颜料牢固粘附到研磨过的金属面上。而且，由于取向接近表面的高度亲合力，生成具有高图像清晰度(DOI)的表面处理。无需额外的透明涂层以减少突起，传统的珠光(效果)和金属薄片颜料经常引起这种突起。
实施例51-52
将按照实施例32或实施例39制造的氧化物金属效果材料的10％分散体混入透明的丙烯酸聚氨酯基底层清漆涂料体系DBX-689(PPG)，与各种PPG色料一起获得期望的颜色。该色浆由以各种浓度分散在溶剂体系中的有机或无机着色剂构成，该溶剂体系适合于来自PPG的DMD DeltronAutomotive Refinish涂料系列。用传统虹吸管进料喷枪将该完成了的配方物喷射到由Graphic Metal提供的4×12英寸(约10×30cm)的弧形汽车型面板上。该面板用PPG2001高固形物聚氨酯清漆涂料透明涂覆并在空气中干燥。
可在本发明的方法和产物中进行各种改变和变形而不偏离本发明的精神和范围。本文中披露的各种实施方式仅为解释说明的目的而无意限制本发明。

Claims (10)

1.一种彩色效果材料，包含由以下物质依次包封的薄片状基底：
(a)第一层，该层对射到其上的光高度反射并且选自银、金、铂、钯、铑、钌、锇、铱及其合金；以及
(b)第二层，该层或者为(i)间隔层并且不提供显著的依赖于入射角的可变光程差；或者为(ii)刚好在所述第一层(a)上的氧化铁。
2.权利要求1的彩色效果材料，其中存在所述第二层(b)(i)并另外包含(c)氧化铁。
3.权利要求1的彩色效果材料，其中存在所述第二层(b)(ii)。
4.权利要求1的彩色效果材料，其中基底选自云母、氧化铝、氯氧化铋、氮化硼、玻璃薄片、涂有氧化铁的云母、涂有氧化铁的玻璃、二氧化硅、涂有二氧化钛的云母和涂有二氧化钛的玻璃。
5.权利要求1的彩色效果材料，其中第一层(a)是银。
6.权利要求1的彩色效果材料，其中第二层(b)被对射到其上的光选择性透射的外层包封。
7.权利要求6的彩色效果材料，其中所述选择性透射层选自硅、二氧化硅、二氧化钛、氧化铬、铝、氧化铝和混合金属氧化物。
8.权利要求2的彩色效果材料，其中所述第二层(b)(i)选自二氧化硅、氟化镁、氧化镁、氢氧化镁、氧化铝、氢氧化铝、氧化钛和氢氧化钛。
9.权利要求8的彩色效果材料，其中所述第二层(b)(i)是二氧化硅。
10.一种含有着色剂的化妆品制剂，其中着色剂为权利要求1的彩色效果材料。
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