液相化學(xué)沉積法制備云母珠光顏料的初期研究

李 琛，李運(yùn)濤

（1.陜西科技大學(xué)，陜西西安 710021；2.阿拉善職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古阿拉善 750306）

液相化學(xué)沉積法制備云母珠光顏料的初期研究

李 琛1，2，李運(yùn)濤1

（1.陜西科技大學(xué)，陜西西安 710021；2.阿拉善職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古阿拉善 750306）

云母珠光顏料是以天然或合成云母粉為基礎(chǔ)性材料，使其外層表面包覆較高折光率的無機(jī)金屬型氧化物透明納米膜而制備的，通過可見光的反射或衍射機(jī)理展現(xiàn)出從柔和緞面到耀眼閃爍的不同斑斕色彩的珠光光澤的顏料。

液相化學(xué)沉積法；云母珠光顏料；研究

云母珠光顏料分為單覆層結(jié)構(gòu)和多覆層結(jié)構(gòu)兩類，單覆層結(jié)構(gòu)云母珠光顏料的遮蓋性能較差，多覆層結(jié)構(gòu)遮蓋性能較強(qiáng)。云母珠光顏料由單一色相的銀白色型發(fā)展到多色相的彩虹型珠光顏料。其中多覆層結(jié)構(gòu)中以云母鈦珠光顏料最為優(yōu)秀。

1 云母珠光顏料的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 云母珠光顏料的研究

以云母粉為基底材料，在其表面附著一層具有較高折射率的透明金屬氧化物薄膜制成的云母珠光類顏料，由于光的干涉和反射作用從而產(chǎn)生色彩斑斕的珠光光澤，色彩變換從柔和緞面至耀眼閃爍。早在20世紀(jì)60年代初期最早由美國杜邦公司研制開發(fā)出，一經(jīng)開發(fā)，這種新型珠光顏料的優(yōu)良特性就被廣泛應(yīng)用到了很多領(lǐng)域[1-3]，其特點(diǎn)如下：優(yōu)良的耐候性、無毒、耐酸、耐堿、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等。本文就是基于此研究其前期制備的方法。

隨著云母珠光顏料應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，其覆蓋性、上色率、通透點(diǎn)、長效性及抗光性等都還有大大折扣之處，在市場對接上受到很多制約，因此對這些內(nèi)部特性的改良是目前珠光顏料研究的首要任務(wù)。無機(jī)化學(xué)材質(zhì)原料外部改性是新世紀(jì)以來材料科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)新生的一種創(chuàng)新技術(shù)，大家運(yùn)用這種改變性質(zhì)的機(jī)理對開發(fā)高品質(zhì)云母珠光顏料展開了深層次的研發(fā)，使其成為具有廣闊應(yīng)用前景的功能性顏料。通過各種研究發(fā)現(xiàn)云母鈦珠光顏料是一種新型的合成珠光顏料。

1.2 云母鈦珠光顏料國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀分析

現(xiàn)在歐美、日本等國家已有各種類型的云母鈦珠光顏料系列產(chǎn)品，而且仍在進(jìn)一步繼續(xù)開發(fā)[4]。目前，全世界云母珠光顏料的總產(chǎn)量超萬噸。我國在云母珠光顏料的探究和市場對接方面起步較晚，我國云母鈦珠光顏料的研發(fā)、生產(chǎn)和市場對接均處于低級起步階段，不管是成品的產(chǎn)量、技術(shù)水平和市場對接都在一個低層次徘徊，與國外相比無論在研究開發(fā)還是在市場對接上仍存在較大差距，而且開發(fā)品種單一，這在很大程度上制約著我國這一領(lǐng)域顏料的創(chuàng)新和發(fā)展。因此，加大對多覆層云母鈦珠光新型顏料的研究力度有著極其重要的意義。

2 最初探索領(lǐng)域

2.1 單、多覆層云母鈦珠光顏料的選型

如上述所述的品種很多，但研究方法多采用溶液沉積法[6]，其共同制備工藝如圖1所示。

圖1 溶液沉積法制備工藝圖

2.2 云母珠光顏料的生產(chǎn)方法

（1）pH值調(diào)節(jié)法（緩沖劑選型不同）

此實(shí)驗(yàn)利用不同種類的緩沖劑來調(diào)節(jié)pH值，緩沖劑的類別又可大致歸類為：

① 弱酸鈦溶液法：此法的緩沖劑包括多羥基有機(jī)酸或可電離多元有機(jī)酸（如乙酸、櫞酸等）。隨著金屬型鈦鹽的水解。在云母表層上沉積的是含H2O的有機(jī)酸鈦，末期經(jīng)烘燒得到的金紅石型的云母珠光顏料。這種方法制得的顏料顆粒小，成品光亮度高，工藝容易，pH值范圍廣，但產(chǎn)品色澤不好。而且由于使用多元有機(jī)酸經(jīng)濟(jì)成本飆升。

② 金屬及金屬氧化物酸性溶解液緩沖劑法：顧名思義是指金屬或金屬氧化物的成型物如鐵粉、鋅片、三氧化二鋁、鋅的氧化物等。這些金屬元素或其氧化物可以和鈦鹽水解產(chǎn)生的酸發(fā)生化學(xué)變化從而起到調(diào)節(jié)pH值的功效。該過程原材料易得，TiO2微粒在云母表面分布均勻，包覆率完好，色度較好。但金屬及金屬氧化物酸性溶解液緩沖劑法不能影響成品的色度。

③ 有機(jī)堿尿素調(diào)節(jié)pH值法：加熱升溫后緩慢分解，從而起到控制溶液酸堿度的作用。實(shí)驗(yàn)工藝見圖2。

圖2 尿素中和法制備工藝

此工藝條件下pH值容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）在氣相環(huán)境中用化學(xué)方法沉積

首先氣態(tài)-固態(tài)下反應(yīng)，在較高溫度下使metal-有機(jī)化合物發(fā)生化學(xué)分解并同時沉積在主體材質(zhì)云母表面，使晶體化和表面附著一次性完成。

（3）化學(xué)誘導(dǎo)法[5]

二氧化鈦的兩種晶型，即金紅石型和銳鈦型，對珠光貢獻(xiàn)大的是金紅石型，一般的方法是通過高溫煅燒使銳鈦型向金紅石型轉(zhuǎn)變，但在高溫條件下云母基質(zhì)很容易遭受破壞，而且能耗也大。加入合適的金紅石促進(jìn)劑，能解決此問題，目前一般在實(shí)驗(yàn)中采用的是錫鹽促進(jìn)劑（如SnCl4），也有用復(fù)合化學(xué)誘導(dǎo)劑的（如 ZnO和C）。

[1]P.Nowak，S.Noviski.90年代及未來的汽車用珠光顏料[J].中國涂料，1999，（1）：24-26.

[2]謝金根，肖菁.非金屬云母鈦彩色珠光油墨的研究[J].江西科學(xué)，1997，15（1）：56-59.

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[4]TAKEUCHI MASAGI YOSHIO；SUZUKI KEITA；MINOHARA AKETOSHI.Pigmentary ceramic substrates bearing metal dots，EP0313281.1989，（04）.

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[5]辛忠，吳軍，戴干策，等.液相化學(xué)沉積法制備云母鈦珠光顏料[J].華東理工大學(xué)學(xué)報，1997，23（3）：332-338.

Liquid-Phase Chemical Deposition Method Mica Pearlescent Pigment Initial Research

Li Chen，Li Yun-tao

The mica pearluster pigment was prepared with the mica powder as the base material，which was coated at an its surface by a thin transparent film of height refractive ratio metal oxide compound，giving dazzlingly glitters by transmitting light interference or the reflection produces from the gentle satin facing to the different variegated color pearluster pigment.

liquid chemical deposition；mica pearlescent pigments；research

TQ628.2

B

1003–6490（2016）04–0141–02

2016–03–26

李琛（1984–），男，寧夏銀川人，助教，主要研究方向?yàn)榛瘜W(xué)工藝。