专利名称：一种高饱和度的多层变色颜料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种变色颜料及其制备方法。
背景技术：
随着颜料的发展，人们已开发了新一代高性能效应珠光颜料——变色颜料。所谓 变色颜料会随观察角度不同，能呈现二种或二种以上干涉色之间的色彩的连续变化。氧化物涂覆在片状基材上，随涂层达到一定厚度，当光线射到涂层表面时，一部分 射入光波被反射，一部分光通过涂层透射到下一层表面，又产生一次光的反射和透射，这样 就会产生光的“干涉”现象。若以下η代表涂层折光指数，d代表厚度，则nd为涂层的光学 厚度。一些反射光[λ=2ικ!/Ν (N为正整数，λ为反射光波长)]通过干涉作用被减弱，另一 些反射光[λ=4ικ!/ (2η-1)]被增强。当高折光指数的氧化物和低折光指数的氧化物交替涂覆在片状基材上，其中两层 或多层有相同光学厚度时，那么反射光的颜色会随着层数的增加而增加。而且还可以通过 合适的设计与选择涂覆层的厚度，作为视角函数的色彩变化也可以特别强烈。这就是制备 强干涉色颜料和随角异色干涉颜料的基础。目前的多层变色颜料是在基片的表面上通过气相法或湿化学方法包覆金属氧化 物和非金属氧化物形成的多层结构。由于基片的不同，其颜料的生产方法也不相同。多层 变色颜料大致可分为透明(近似透明)和不透明(近似不透明)两大类，透明的(近似透明) 如德国Merck公司的Color Stream颜料，是以二氧化硅薄片为基材，然后再用湿化学方法 进行二氧化钛或氧化铁沉淀包膜制成的。不透明(近似不透明)的，如德国BASF公司的 Varocrom颜料是以金属铝片或氧化铁片为基材，再包覆二氧化硅，这个过程是在流化床反 应器中完成的。近年来，多家专利提出了以非金属或金属化合物为基材，采用了液相化学沉淀法， 依靠高、低折光指数材料交替多层包覆工艺制备变色颜料的方法，各家的技术不同，变色颜 料的变色区间也不同，颜料的色彩饱和度也各有千秋。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有变色颜料的缺陷，提供了一种高饱和度的多 层变色颜料及其制备方法。为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案
一种高饱和度的多层变色颜料，所述的变色颜料包括基片，在基片的表面包覆多层氧 化物，第一层和第三层为高折射率的金属氧化物打02或51102或？6203或CoO或它们的混合物 或复合物，第二层为SiO2或Al2O3或B2O3或它们的混合物或复合物，第一层贴近基片。TiO2 与SnO2的复合物为SnTiO4, Al2O3和SiO2的复合物为Al2Si05。进一步地，所述基片为人工合成Al2O3薄片，厚度为0. 3um 0. 8um，直径为5um 300um，优选直径为30um lOOum，为近似于平面的二维结构(直径远大于厚度，意指较薄)。
3三氧化二铝基材与常用基材天然云母、合成云母相比具有如下优点(1)表面光滑平整、且 形状好；片子薄、径厚比大；这使得以三氧化二铝为基材的珠光颜料效果好、色彩鲜艳、饱 和度高；(2)可耐高温；天然云母、合成云母的熔点在1000°C 1400°C，无法应用于高温场 合；三氧化二铝基材的熔点在1700°C 2000°C，主要在陶瓷等高温产品应用。所述第一层高折射率的金属氧化物的包覆率为20% 30%，第三层高折射率的金 属氧化物的包覆率为15% 25%，第二层低折射率的氧化物的包覆率为35% 45%。包覆率 是指所属层金属氧化物的重量与颜料总重量的比值。本发明的高饱和度的多层变色颜料的制备方法，包括以下步骤
(1)将一定数量要求的基片经表面处理后，按固液重量比例10% 20%投入到反应釜 中，加入去离子水，搅拌分散成悬浮液，并升温到70°C 80°C ；
(2)将步骤(1)的悬浮液pH值调至1.5 3. 5，计量加入高折射率的金属氧化物对应 的可溶性无机盐，同时通过加入一定浓度的氢氧化钠溶液来维持PH恒定，并使高折射率的 金属氧化物的包覆率为20% 30% ；
(3)将步骤(2)的悬浮液pH值调至8.5 9. 5，计量加入低折射率氧化物对应的可溶 性无机盐，同时通过加入一定浓度的稀盐酸溶液来维持PH恒定，并使低折射率氧化物的包 覆率为35% 45% ；
(4)将步骤(3)的悬浮液pH值调至1.5 3. 5，计量加入高折射率的金属氧化物对应 的可溶性无机盐，同时通过加入一定浓度的氢氧化钠溶液来维持PH恒定，并使高折射率的 金属氧化物的包覆率为15% 25% ；
(5)将步骤(4)的悬浮液过滤，去离子水洗涤，150°C士5°C烘干，500°C 750°C煅烧 20 30分钟，得到所述高饱和度的变色颜料。进一步地，所述高折射率金属氧化物对应的可溶性无机盐为FeCl3、SnCl4, TiCl4, CoCl20所述低折射率氧化物对应的可溶性无机盐为Na2Si03、A1C13、Na2B407。本变色颜料主要用于汽车漆、油墨、涂料、化妆品配方、塑料、皮革、玻璃、陶瓷等行 业，其制备采用湿化学水解工艺，由于Al2O3基片与云母基材的特点不同，因此在水解包覆 过程中难度较大。为此，首先是对Al2O3基片表面用去离子表面活性剂等进行处理，主要是 清理表面污渍和清除静电现象；其次，因在Al2O3基材包覆金属氧化物，这对水解pH值的稳 定性要求很高，要求波动范围控制在士0. 05以内，以保证水解的包覆质量。本发明的一种高饱和度的多层变色颜料及其制备方法，结构合理、工艺先进、色彩 鲜艳、变色区间明显、产品质量稳定、并可耐高温。
具体实施例方式以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用 于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1 (Fe2O3系列)
在2. 5升的小反应釜里，加入去离子水1. 2升，投入100克厚度为0. 3 0. Sum,粒径为 30 IOOum的Al2O3薄片，搅拌并加热至75°C。1、将上述悬浮液pH值调至3.3 (调pH值时，用重量比为10%稀盐酸或15%氢氧化钠溶液，以下相同)，计量滴加485毫升浓度为60g/L的FeCl3溶液，同时加入重量比为15% 的氢氧化钠溶液维持PH值恒定，当加料完毕后，恒温搅拌30分钟。2、将步骤1的悬浮液的pH值调至9. 5，计量加入浓度为含Si0218g/L的硅酸钠溶 液810毫升，同时加入重量比为10%的盐酸溶液维持pH值恒定，当加料完毕后，恒温搅拌30 分钟。3、将步骤2的悬浮液pH值调至3. 4，计量滴加浓度为60g/L的FeCl3溶液385毫 升，同时加入重量比为15%的氢氧化钠溶液维持pH值恒定，当加料完毕后，恒温搅拌30分钟。4、将步骤3的悬浮液过滤，用去离子水洗涤，150°C烘干后，550°C煅烧20分钟，然 后过100目筛，得到的Al2O3为基片的Fe2O3系列的变色颜料。经涂卡，从垂直到水平视角观看，可以看到色彩由紫红色到黄绿色的连续变化。参考使用的Al2O3基片水解包覆前的表面处理工艺为
(1)将Al2O3基片与去离子水固液重量比为20%投入到清洗釜中，搅拌并升温至50°C
70 "C。(2)将步骤(1)悬浮液的pH值调至1. 5 (用10%的稀盐酸)，并搅拌30分钟，后停 止搅拌，让Al2O3基片沉淀，把溶液放掉；再用去离子水清洗两遍。(3)将步骤(2)悬浮液的pH值调至8 (用15%的NaOH)，并搅拌加入0. 1% (重量 比)的六偏磷酸钠，搅拌30分钟后停止搅拌，让Al2O3基片沉淀，把溶液放掉；再用去离子水 清洗两遍。(4)将步骤(3)悬浮液加入0. 1% (重量比)的去离子表面活性剂，搅拌30分钟后 停止搅拌，让Al2O3基片沉淀，把溶液放掉；再用去离子水清洗一遍即可。质量检测
权利要求
一种高饱和度的多层变色颜料，其特征在于所述的变色颜料包括基片，在基片的表面包覆多层氧化物，第一层和第三层为高折射率的金属氧化物TiO2或SnO2或Fe2O3或CoO或它们的混合物或复合物，第二层为SiO2或Al2O3或B2O3或它们的混合物或复合物，第一层贴近基片。
2.根据权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料，其特征在于所述基片为人工合 成Al2O3薄片，厚度为0. 3um 0. 8um,直径为5um 300um。
3.根据权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料，其特征在于所述基片直径为 30um IOOum0
4.根据权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料，其特征在于所述第一层高折射 率的金属氧化物的包覆率为20% 30%。
5.根据权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料，其特征在于所述第三层高折射 率的金属氧化物的包覆率为15% 25%。
6.根据权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料，其特征在于所述第二层低折射 率的氧化物的包覆率为35% 45%。
7.权利要求1所述的高饱和度的多层变色颜料的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)将一定数量要求的基片经表面处理后，按固液重量比例10% 20%投入到反应釜 中，加入去离子水，搅拌分散成悬浮液，并升温到70°C 80°C ；(2)将步骤(1)的悬浮液pH值调至1.5 3. 5，计量加入高折射率的金属氧化物对应 的可溶性无机盐，同时通过加入一定浓度的氢氧化钠溶液来维持PH恒定，并使高折射率的 金属氧化物的包覆率为20% 30% ；(3)将步骤(2)的悬浮液pH值调至8.5 9. 5，计量加入低折射率氧化物对应的可溶 性无机盐，同时通过加入一定浓度的稀盐酸溶液来维持PH恒定，并使低折射率氧化物的包 覆率为35% 45% ；(4)将步骤(3)的悬浮液pH值调至1.5 3. 5，计量加入高折射率的金属氧化物对应 的可溶性无机盐，同时通过加入一定浓度的氢氧化钠溶液来维持PH恒定，并使高折射率的 金属氧化物的包覆率为15% 25% ；(5)将步骤(4)的悬浮液过滤，去离子水洗涤，150°C士5°C烘干，500°C 750°C煅烧 20 30分钟，得到所述高饱和度的变色颜料。
8.根据权利要求7所述的高饱和度的多层变色颜料的制备方法，其特征在于，所述高 折射率金属氧化物对应的可溶性无机盐为FeCl3、SnCl4, TiCl4, CoCl2。
9.根据权利要求7所述的高饱和度的多层变色颜料的制备方法，其特征在于，所述低 折射率氧化物对应的可溶性无机盐为Na2Si03、A1C13、Na2B407。
全文摘要
一种高饱和度的多层变色颜料及其制备方法，所述的变色颜料包括基片，在基片的表面包覆多层氧化物，第一层和第三层为高折射率的金属氧化物TiO2或SnO2或Fe2O3或CoO或它们的混合物或复合物，第二层为SiO2或Al2O3或B2O3或它们的混合物或复合物，第一层贴近基片。其制备采用湿化学水解工艺，在Al2O3基片上水解包覆多层氧化物。本发明的一种高饱和度的多层变色颜料及其制备方法，结构合理、工艺先进、色彩鲜艳、变色区间明显、产品质量稳定、并可耐高温。
文档编号C09D5/36GK101974258SQ20101050703
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者刘景茂, 卢宏, 彭义霆, 田晓辉, 谭坤 申请人:河北欧克精细化工股份有限公司