專利名稱：彩色顏料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色顏料，該顏料基于被氧化鐵(三價)摻雜層涂覆的基質(zhì)，還涉及該顏料的制備方法及其用途，尤其是在水性涂料體系中的用途。
文獻(xiàn)中已多次公開了含有氧化鐵的顏料。由DE1467468可知珠光顏料靠加入氧化鐵來增強其金色。DE-P1959998中公開了一種制備添加了氧化鐵的珠光顏料的專用方法。而且，其中含氧化鐵的一層還涂有一層二氧化鈦和/或二氧化鋯。這些珠光顏料中的氧化鐵(三價)在酸性范圍內(nèi)從鐵(三價)鹽溶液中沉淀下來。DE2244298公開了一種金色顏料，基于用二氧化鈦涂覆、并用Fe2O3后涂覆的云母片狀粉末，F(xiàn)e2O3由氫氧化鐵(二價)氧化制成。SU16999930A1公開了具有提高的珍珠母光澤的紅色顏料，基于涂覆了Fe2O3和B-2O3的云母片晶。
DE4135742A1公開了涂覆B2O3的氧化鐵顏料，該顏料表面特別光滑。通過硝基苯法制備的磁鐵礦顏料，接著在空氣中煅燒，就能轉(zhuǎn)化成各種色調(diào)的紅色顏料。US5273576公開了一種珠光顏料，其中云母上涂有SnO2、ZnO或ZrO2摻雜的氧化鐵(三價)層，該顏料的特點在于它提高的色度。
已有技術(shù)中的氧化鐵顏料在用于非水性涂料體積中時，其高色值及高耐候性是顯然的。然而在水性涂料體系中，已知的氧化鐵顏料都顯示出這種缺點這些顏料導(dǎo)致涂膜中形成微細(xì)的氣泡，這點變得越來越嚴(yán)重，尤其在汽車工業(yè)中。這些氣泡使光的散射增加，并因此給著色水性涂料體系的色彩和光澤帶來不利影響。
另一個缺點在于著色涂料影像清晰度的降低以及再生能力的減弱。
因此本發(fā)明的目的是開發(fā)一種改進的含氧化鐵顏料，該顏料能很容易地分散于水性涂料體系中而其性能不降低，并且不存在上述缺點。
如今已意外地發(fā)現(xiàn)用經(jīng)SiO2和ZrO2摻雜的氧化鐵(三價)層涂覆的基質(zhì)，其高色值及高光澤是顯然的，并能毫不困難地混入水性涂料體系中。
因此本發(fā)明提供了一種彩色顏料，基于用氧化鐵(三價)涂覆的基質(zhì)，其特征在于該氧化鐵層是用ZrO2和SiO2摻雜過的。
本發(fā)明還提供了一種制備本發(fā)明顏料的方法，該方法的特點在于在能使相應(yīng)的氫氧化物或氧化物沉淀的條件下，將鐵(三價)鹽水溶液、鋯鹽水溶液和水溶性硅化合物同時或依次加入水性基質(zhì)懸浮液中，然后將顏料分離、洗滌、干燥，并在高于500℃的溫度下煅燒。
適用于涂料的基本基質(zhì)是不透明和透明的片晶狀或非片晶狀基質(zhì)。優(yōu)選的基質(zhì)是葉硅酸鹽和用金屬氧化物涂覆的片晶狀材料。特別適用的基質(zhì)為云母、滑石粉、高嶺土、氯氧化鉍、玻璃、SiO2或陶瓷的片狀粉末，合成的無載體片晶或其它類似材料。此外，適用的還有金屬片狀粉末如鋁的片狀粉末，或是片晶狀金屬氧化物如片晶狀氧化鐵，以及用彩色或無色金屬氧化物涂覆的云母，所述的金屬氧化物如TiO2、Fe2O3、SnO2、Cr2O3、ZnO和其它金屬氧化物，可以單獨或混合用于一層涂層中，或用于連續(xù)涂層中。這些顏料通稱為珠光顏料，已公開于德國專利及專利申請1467468、1959998、2009566、2214545、2215191、2244298、2313331、2522572、3137808、3137809、3151343、3151354、3151355、3211602和3235017中。
片晶狀基質(zhì)的厚度一般在0.1到5μm之間，尤其是在0.2至4.5μm之間。另兩個方向的尺寸范圍通常在1至250μm之間，尤其是在2至200μm之間。
制備本發(fā)明的顏料時，首先要制備基質(zhì)的水性懸浮液。再將鐵(三價)鹽水溶液、鋯鹽水溶液和硅酸鹽水溶液同時或最好是依次量入上述懸浮液中，同時，通過加入酸或堿使反應(yīng)混合物的pH值保持在能引起金屬鹽水解的范圍內(nèi)。在這種條件下，F(xiàn)e2O3、ZrO2和SiO2或其相應(yīng)的氫氧化物就會依次或同時沉淀在基質(zhì)表面上。反應(yīng)溶液的溫度不是非常關(guān)鍵，通常是在20-80℃。一般，氧化物或氫氧化物在pH值為3至12之間時沉淀。通過加入酸，最好是無機酸，例如HCl、HNO3、H2SO4，以及加入堿，例如NaOH、KOH、Na2CO3、NH3，就能很容易地使pH值保持在一恒定值上。
涂覆的基質(zhì)經(jīng)分離、洗滌并干燥后，所得顏料在大于500℃、最好是800-850℃的溫度下煅燒。煅燒時間一般取決于沉積層的厚度，可以從幾分鐘至若干小時，但最好在20-120分鐘之間。
作為能沉淀出氫氧化物或氧化物的金屬鹽，可以用所有通常堿或酸能水解的水溶性鹽。特別適用的鐵(三價)鹽是鐵的鹵化物、鐵的硝酸鹽和鐵的硫酸鹽，最好是氯化鐵(三價)。
鋯化合物最好以氯化物ZrCl4或堿式氯化物ZrOCl2的形式使用。
二氧化硅以水溶性無機硅化合物的形式加入懸浮液中。適用的制品是可從市場上買到的稱為“水玻璃”的堿金屬硅酸鹽水溶液，例如鉀水玻璃和鈉水玻璃。
對氧化鐵(三價)層摻雜時，ZrO2與Sio2的比例可以是所有可能的比例?？梢钥闯觯绕洚?dāng)ZrO2與SiO2之比為10∶1至0.1∶1，最好為5∶1至0.5∶1時，對顏色強度和光澤起了積極作用。氧化鐵(三價)層中摻雜劑的量為0.1-10％重量，最好為0.1-5％重量，尤其是0.1-3％重量。
用本發(fā)明的方法制備的彩色顏料，其高顏色強度、高光澤及高不透明度是顯然的。這種顏料適合于寬范圍的著色體系，最好是清漆、涂料和印刷油墨領(lǐng)域的著色體系。
由于這種顏料的高光穩(wěn)定性和高耐候性，它們突出地適用于汽車面漆，尤其是那些基于水性體系的汽車面漆。
因此，本發(fā)明還提供了本發(fā)明的氧化鐵顏料在以下配方中的用途如涂料、清漆、印刷油墨、塑料和化妝制品。
顏料在配方中的用量一般不超過30％，最好是0.5-10％。
本發(fā)明還提供了含有本發(fā)明顏料的配方。
以下給出的實施例是用于解釋而不是用于限制本發(fā)明的。
實施例1將由10kg粒徑為10-50μm的云母懸浮于150l水中而構(gòu)成的懸浮液，在攪拌下加熱至75℃。用5％的HCl將pH值調(diào)節(jié)至3。然后加入FeCl3水溶液(Fe重含量為3％)，用約為30％的NaOH使pH值保持在3.0。當(dāng)有了紅色干涉色時，停止加FeCl3溶液，并將混合物再攪拌15分鐘。
用5％的NaOH將pH值調(diào)節(jié)至3.2后，在一小時之內(nèi)加入一種由175gZrOCl2·8H2O溶于15l水中構(gòu)成的溶液。持續(xù)攪拌15分鐘，并用5％的NaOH將pH值調(diào)節(jié)至9。在一小時之內(nèi)，將硅酸鈉溶液〔180ml硅酸鈉(27％重量份)溶于15l水中〕量入，用5％的HCl使pH值保持恒定。加入結(jié)束時，用5％的HCl將pH值調(diào)節(jié)至6.5，再將懸浮液攪拌15分鐘。濾出產(chǎn)品、用水洗滌、干燥并在850℃下煅燒。
實施例2-對比例將由10kg粒徑為10-50μm的云母懸浮于150l水中而構(gòu)成的懸浮液，在攪拌下加熱至75℃。用5％的HCl將pH值調(diào)節(jié)至3.0。然后加入FeCl3水溶液(Fe重含量為3％)，同時加入30％的NaOH使pH值保持恒定。當(dāng)有了紅色干涉色時，停止加FeCl3溶液，并將混合物再攪拌15分鐘。
用5％的NaOH將pH值調(diào)節(jié)至5.0，并將此懸浮液再攪拌15分鐘。濾出產(chǎn)品、用水洗滌、干燥并在850℃下煅燒。
用冷凝水檢測法評價所得的顏料。
分別將實施例1和對比例所得的顏料混入一種商業(yè)水性清漆中，將所得涂料噴涂于金屬板上就制成了檢測樣品。
按DIN50017(冷凝水檢測法-氣候條件恒定)進行檢測。
檢測時間40℃下240小時對溶脹過程的評價按DIN53230用目視進行。在評價尺度中，O表示“無變化”，5表示“劇烈改變”。
起泡程度按DIN53209用目視評價。m表示每單位面積出現(xiàn)氣泡的頻率，g表示氣泡的尺寸。
評價尺度范圍從0(優(yōu)秀)至5(極差)。
光澤度評價按DIN67530用反射計進行。
影像清晰度(DOI)按ASTM EU30-91測量。
檢測結(jié)果列于表1
表1
表1顯示出本發(fā)明的顏料抑制了水性涂料中細(xì)微氣泡的形成，提高了影像清晰度，對光澤度的影響比未處理的顏料小得多。
權(quán)利要求
1.基于用氧化鐵(三價)涂覆的基質(zhì)的彩色顏料，其特征在于氧化鐵層是經(jīng)二氧化鋯和二氧化硅摻雜的。
2.權(quán)利要求1的彩色顏料，其特征在于氧化鐵層中二氧化鋯和二氧化硅的比例為0.1-10％重量份。
3.權(quán)利要求1或2的彩色顏料，其特征在于ZrO2與SiO2的比例為10∶1至0.1∶1。
4.權(quán)利要求1-3之一的彩色顏料，其特征在于被涂覆的基質(zhì)呈片晶狀。
5.權(quán)利要求4的彩色顏料，其特征在于所述的基質(zhì)是云母片晶或是SiO2、玻璃或陶瓷的片狀粉末。
6.制備權(quán)利要求1中彩色顏料的方法，其特征在于在能使相應(yīng)的氫氧化物或氧化物沉淀的條件下，將鐵(三價)鹽水溶液、鋯鹽水溶液和水溶性硅化合物同時或依次加入水性基質(zhì)懸浮液中，然后將顏料分離、洗滌、干燥，并在高于500℃的溫度下煅燒。
7.權(quán)利要求1的彩色顏料用于以下配方中的用途，如涂料、著色劑、塑料和化妝制品。
8.用權(quán)利要求1的彩色顏料對水性涂料體系著色的用途。
9.含有權(quán)利要求1中彩色顏料的配方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種彩色顏料，該顏料基于用被涂覆的氧化鐵(三價)層涂覆的基質(zhì)，還涉及該顏料的制備方法及其用途，尤其是在水性涂料體系中的用途。
文檔編號C09C1/22GK1139688SQ9610447
公開日1997年1月8日 申請日期1996年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月12日
發(fā)明者K·阿姆布羅希斯, M·施拉姆爾碼斯 申請人:默克專利股份有限公司