本發(fā)明涉及一種高光澤度、高色飽和度的珠光顏料的制備及應(yīng)用。以超窄粒徑分布的天然云母或合成云母為基材，經(jīng)過SnO2、TiO2和SiO2的多層包膜，實現(xiàn)所制備的珠光顏料的高光澤度和高色飽和度。
背景技術(shù)：
：珠光顏料以其獨特的光學(xué)效果和性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、陶瓷、造紙、皮革、玻璃、化妝品等領(lǐng)域。隨著社會的進步及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，對珠光的性能特別是對光澤度、色飽和度的不斷追求提出了更高要求。以片狀材料為基材、單層或多層氧化物包膜來制備具有珠光效果的顏料已經(jīng)有幾十年的歷史，工藝很成熟，并已經(jīng)有大量的文獻專利。本研究工作驚奇地發(fā)現(xiàn)，利用SnO2、TiO2和SiO2的多層包膜，可以大幅度提高產(chǎn)品的光澤度和色濃度。技術(shù)實現(xiàn)要素：在不斷追求珠光顏料的更高光澤度和色濃度的探索中，驚奇地發(fā)現(xiàn)，利用SnO2、TiO2和SiO2的多層包膜，一方面控制其層厚，可以大幅度提高產(chǎn)品的光澤度和色濃度。本發(fā)明的第一個目的是提供一種高光澤度、高色飽和度的珠光顏料，其依次包括：天然云母或合成云母基材(或基片)；厚度范圍5-25nm、優(yōu)選7-22nm、更優(yōu)選9-18nm的SnO2層；厚度范圍60-155nm、優(yōu)選70-130nm、更優(yōu)選80-120nm的TiO2層；厚度范圍的40-60nm、優(yōu)選45-55nm、更優(yōu)選47-52nm的SiO2層；厚度范圍5-25nm、優(yōu)選7-22nm、更優(yōu)選9-18nm的SnO2層；厚度范圍60-155nm、優(yōu)選70-130nm、更優(yōu)選80-120nm的TiO2層；和任選的，厚度范圍5-25nm的外層或者處理層或保護層。優(yōu)選的是，基材最大粒徑不大于200微米，優(yōu)選不大于180微米。另一方面，本發(fā)明人另外發(fā)現(xiàn)，如果進一步結(jié)合窄的基材粒徑分布，則產(chǎn)品的光澤度和色濃度會有進一步的提高。這里的窄的基材粒徑分布例如最大粒徑與最小粒徑之差不大于110微米，尤其不大于80微米，尤其不大于60微米，尤其不大于50微米，尤其不大于40微米，尤其不大于30微米。基材最大粒徑一般不大于200微米。例如，該基材粒徑分布(或粒徑范圍)例如是40-140微米，優(yōu)選60-120微米，優(yōu)選80-100微米，或者是3-38微米，更優(yōu)選8-35微米。本發(fā)明另外提供了上述高光澤度、高色飽和度的珠光顏料的制備方法，該方法包括：(A)首先將天然云母或合成云母基材加水制成漿料，(例如在升溫下)通過添加錫鹽溶液進行水解，在天然云母或合成云母基材上包覆厚度5-25nm的SnO2層；(B)在包覆了SnO2層的天然云母或合成云母基材上進一步包覆TiO2層，直至TiO2的包膜達到銀白或虹彩色相(例如用涂布劃卡的方法與控制樣品對比，目測；理論包膜厚度銀白約60納米，虹彩金色約90納米，紅色約105納米，藍色約130納米，綠色約155納米，該理論用量作為參考)，(C)進行SiO2包膜，SiO2包膜厚度為40-60nm，優(yōu)選約50納米，(D)然后進行SnO2的包膜，控制SnO2層厚度為5-25nm，(E)最后包覆TiO2層，其包膜厚度根據(jù)目標(biāo)色相來決定，厚度范圍是60-155nm；和任選地(F)包覆外層或者處理層或保護層，該層厚度范圍優(yōu)選為5-25nm。其中SnO2層使用可溶性錫鹽例如四氯化錫來進行包覆；TiO2層使用水溶性鈦鹽例如TiOCl2、TiCl4等進行包覆，SiO2層使用硅酸鹽例如硅酸鈉來進行包覆。層的厚度可以通過氧化物層的相應(yīng)的鹽的添加量來控制。更具體地說，上述方法包括：(A)將天然云母或合成云母基材與水混合，制成懸浮液，并升溫(例如至60-90℃，優(yōu)選70-80℃)，調(diào)節(jié)pH至1.0-3.0，優(yōu)選約1.5，加入錫鹽溶液(例如10-50wt％四氯化錫水溶液)，進行水解包覆，使得SnO2層達到5-25nm、優(yōu)選7-22nm、更優(yōu)選9-18nm的厚度；(B)調(diào)節(jié)混合物的pH至1.0-3.0，優(yōu)選約2.0，在升高的溫度(例如60-90℃，優(yōu)選70-80℃)下，在混合物中添加鈦鹽溶液(例如4N二氯氧化鈦水溶液，10-30wt％四氯化鈦水溶液)進行包覆，使得TiO2層達到60-155nm、優(yōu)選70-130nm、更優(yōu)選80-120nm的厚度；(C)通過使用可溶性硅酸鹽(如硅酸鈉或硅酸鉀或硅酸鋰)進行水解，包覆二氧化硅層，使得SiO2層達到40-60nm、優(yōu)選45-55nm、更優(yōu)選47-52nm的厚度；(D)調(diào)節(jié)混合物的pH至1.0-3.0，優(yōu)選約1.5，加入錫鹽溶液(例如10-50wt％四氯化錫水溶液)，進行水解包覆，使得SnO2層達到5-25nm、優(yōu)選7-22nm、更優(yōu)選9-18nm的厚度；和(E)調(diào)節(jié)混合物的pH至1.0-3.0，優(yōu)選約2.0，在升高的溫度(例如60-90℃，優(yōu)選70-80℃)下，在混合物中添加鈦鹽溶液(例如4N二氯氧化鈦水溶液，10-30wt％四氯化鈦水溶液)進行包覆，使得TiO2層達到60-155nm、優(yōu)選70-130nm、更優(yōu)選80-120nm的厚度，然后煅燒；和任選地(F)包覆外層或者處理層或保護層，該層厚度范圍優(yōu)選為5-25nm、優(yōu)選7-22nm、更優(yōu)選9-18nm。優(yōu)選的是，在本發(fā)明的方法中，步驟(F)是耐候化處理(即，包覆保護層)：(F)將步驟(E)獲得的珠光顏料加水打漿，升溫到70-90℃，優(yōu)選約75-85℃，調(diào)用液堿慢慢升PH至8.5-9.5，優(yōu)選約9.0，添加按五水偏硅酸鈉計基于珠光顏料重量的1-5重量％的五水偏硅酸鈉溶液，調(diào)節(jié)PH至8.5-9.5，優(yōu)選約9.0，然后用酸降PH至6.0-7.0，優(yōu)選約6.5,加入基于珠光顏料重量的0.1-0.5％的Ce(NO3)3和0.05-0.5％的Al(NO3)39H2O，充分?jǐn)嚢?，調(diào)pH到6.0-7.0，優(yōu)選約6.5，加入基于珠光顏料重量的1-5％γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和1-5％的3-氨丙基三乙氧基硅烷，充分?jǐn)嚢瑁^濾、洗滌、烘干。本發(fā)明還提供了上述珠光顏料用于種子包衣、油漆、印刷油墨、塑料、陶瓷材料、皮革著色、壁紙、粉末涂料或化妝品等的用途。本發(fā)明另外還提供了上述珠光顏料用于要求耐候性能的汽車涂料、戶外涂料的用途。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明可以獲得高亮度的銀白珠光顏料，其中第一層SnO2，第二層TiO2(銀白)，第三層約50-60nm，尤其～50納米的SiO2，第四層SnO2，第五層TiO2(銀白)，最終為高亮度的銀白珠光顏料；高色度的虹彩為第一層SnO2，第二層TiO2(對應(yīng)的虹彩，與目標(biāo)色相近)，第三層40-60nm，尤其～50納米的SiO2，第四層SnO2層，再加第五層TiO2(到目標(biāo)色)。因此，包覆率(指包覆材料與基材的比值)非常高，是目前已有產(chǎn)品從未見過的。尤其是，珠光顏料的色度和光亮度非常突出。具體實施方式以下實施例用于更具體描述本發(fā)明而非限定。實施例140-145微米粒徑分布的合成云母1000KG(干重)，加水至12000L。升溫至80℃，用鹽酸調(diào)PH1.2-1.4；第一層：溫度80℃，PH值1.1，流量5升/分鐘，50％SnCl4溶液48升，加完攪拌10分鐘開始升PH值；第二層：PH值2.0，流量：5升/分鐘，加4N鈦液至二層樣(控制標(biāo)準(zhǔn)樣品，與目標(biāo)色相近的銀白或虹彩)，攪拌10分鐘升PH值至7.5；第三層：在以上第二層的包覆中加入4N鈦液包覆至出現(xiàn)白色時(這時大概使用了約9000升4N鈦液)，鈦液中鈦鹽的重量占合成云母重量的約30％)，加入10％硅酸鈉溶液(約3500升，厚度約50納米)，流量1.2升/分鐘，用鹽酸控制PH值為7.5；第四層：調(diào)PH至1.5流量5升/分鐘，50％SnCl4溶液48升，加完攪拌10分鐘開始升PH值至2.0；第五層：溫度80℃，PH值2.0，流量：5升/分鐘，加4N鈦液至目標(biāo)色相。過濾、洗滌、烘干。煅燒溫度800℃。實施例2基材為8-35微米合成云母，其它步驟與實施例1相同。對比例140-145微米粒徑分布的合成云母1000KG(干重)，加水至12000L。升溫至80℃，用鹽酸調(diào)PH1.2-1.4；第一層：溫度80℃，PH值1.1，流量5升/分鐘，50％SnCl4溶液48升， 加完攪拌10分鐘開始升PH值；第二層：PH值2.0，流量：5升/分鐘，加4N鈦液至至目標(biāo)色相。過濾、洗滌、烘干。煅燒溫度800℃。與常規(guī)包膜方法(對比例1)所得到的樣品涂布劃卡對比，實施例1、實施例2的樣品的光澤度(L值)和色飽和度(C值)明顯較高。X-RiteMA68色差儀測量色澤和光潔度數(shù)據(jù)列于表1和表2。表1X-RiteMA68色差儀測量的5角度光澤度數(shù)據(jù)(L值)樣品15254575110常規(guī)包膜樣品114.9383.1360.7456.6756.88實施例1樣品121.6484.3361.9856.7757.27實施例2樣品122.2184.3562.0256.7957.33表2X-RiteMA68色差儀測量的色飽和度數(shù)據(jù)(C值)樣品15254575110常規(guī)包膜樣品33.4910.148.9611.309.23實施例1樣品47.4917.359.1514.6811.73實施例2樣品47.5417.379.1614.8411.81樣品質(zhì)量的評估采用常見的涂布劃卡或噴板的方法是:將一定量的珠光粉樣品(～10％)加入到樹脂或油漆中,經(jīng)涂布劃卡或噴板成膜,烘干。用X-RiteMA68色差儀測量色澤和光潔度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)以CIEL*,a*,b*體系展示。L*數(shù)值代表亮度，c值(c2＝a2+b2)代表色澤濃度。實施例1、實施例2為本發(fā)明的樣品，與現(xiàn)有常規(guī)包膜樣品色相相近。在相近的色相時，色飽和度(C*值)及亮度(L*值)均得到提高。特別是色飽和度(C*值)提高明顯。實施例3將實施例2所得樣品進行表面耐候處理。100g珠光顏料加水打漿，加水至666ml，升溫到78℃,調(diào)用液堿慢慢升PH：9.0，5％五水偏硅酸鈉溶液60mL,流量：0.5mL/min,用5％的酒石酸控PH：9.0。加完用1.5mol鹽酸，流量：0.6mL/min降PH至6.5,加入1.0g20.2％Ce(NO3)3,3.5g4.3％Al(NO3)39H2O，攪拌15min,調(diào)pH到6.5，加入2.0gγ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和3-氨丙基三乙氧基硅烷2.0g，攪拌1小時，過濾、洗滌、烘干。所得樣品適用于汽車級噴漆及有耐候要求的應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)用實施例以上實施例1、2所制得的珠光顏料用于油漆、涂料、印刷油墨、塑料、陶瓷材料、皮革著色、壁紙、粉末涂料、化妝品等應(yīng)用領(lǐng)域。例如在油漆或涂料中添加本發(fā)明的珠光顏料，能夠制備色彩和色澤非常優(yōu)異的涂層。應(yīng)用實施例1：以油漆噴涂應(yīng)用為例:準(zhǔn)確稱量4.00克珠光顏料，添加4.0克醋酸丁酯及8.0克聚酯汽車涂料樹脂，置于攪拌器下攪拌分散10分鐘，繼續(xù)添加汽車涂料樹脂體系84.0克攪拌5分鐘。噴涂前先調(diào)整涂料的黏度至Ford4號杯14-15秒。噴涂時控制噴涂間的溫度為25攝氏度，相對濕度為60％。噴涂兩遍，閃干10分鐘后罩清漆，再次閃干后于140攝氏度烘烤30分鐘。應(yīng)用實施例2：以注塑應(yīng)用為例:準(zhǔn)確稱取200克105℃下干燥過的聚丙烯(PP)料于塑料密封袋中，加入1毫升的光油(也叫分散油)然后振蕩，讓光油與聚丙烯料充分混合。用分析天平準(zhǔn)備稱取4.000克的實施例1或2珠光粉加入塑料密封袋中，再次振蕩，揉搓，使珠光粉充分均勻分散在PP顆粒中。料筒溫度達到設(shè)定值后(通常為180℃～200℃)，把配好的聚丙烯料加入料斗里面，使用射膠和熔膠功能把料筒內(nèi)原有余料擠出，直到擠出新料為止，擠出新料應(yīng)有光澤，無雜質(zhì)、無黑點、無燒焦、無氣泡；同時，射膠時噴嘴應(yīng)無堵塞現(xiàn)象。待出來的塑料片前后兩片無異后，再生產(chǎn)出來的塑料片即為穩(wěn)定合格的產(chǎn)品，可以進入自動的正常生產(chǎn)。當(dāng)前第1頁1 2 3