专利名称：铁－钛系列随角异色颜料制备方法
技术领域：
本发明涉及铁-钛系列随角异色颜料制备方法。
背景技术：
随角异色颜料，就是指在光线照射下，随着观察角度的不同颜料的颜色发生改变，或者观察角度不变而改变光源照射角度，颜料的颜色随之发生变化。这种颜料被广泛应用于化妆品、油墨、涂料、建材、陶瓷等行业，以及货币、证件、商标和有价证券等防伪印记。
据检索，制备随角异色颜料的方法主要有(1)美国专利US4705300、US4705356、US5084351等采用物理气相沉积法，即Fabry-Perot堆积法(简称FP法)。此法制得的随角异色颜料具有双三明治结构金属层-绝缘层-金属层-绝缘层-金属层。中间的金属层是一个不透明的全反射层，最外层是光线可以完全透入的透明层。这种方法需要精确控制每一层的厚度，才能获得良好的光干涉效果。(2)美国专利US5624468、US5401306等应用化学气相法在透明铝片上依次包覆绝缘层-金属层-绝缘层，最终获得具有干涉效果颜料。这种方法的制备成本比FP法便宜，但颜料的表观颜色及干涉效果不如FP法明显。(3)欧洲专利EP601483、EP686674等主要是液晶颜料，这种颜料主要组成是交联的液晶相聚合物，入射光中仅有某一部分波长的光被反射，其他波长的光被暗色的基底吸收。这种颜料的光泽不如金属系随角异色颜料，但变色效果较为明显，仅适用于低折射系数的有机材料。(4)美国专利US6485556等选用云母做基质材料采用化学气相沉积法，在云母表面包覆透明二氧化钛，再在二氧化钛表面包覆氧化铬，最外层包覆一层其他金属，得到具有干涉色的颜料。该方法包覆层过多，制备过程复杂，而且由于使用铬溶液，会对环境产生污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备铁-钛系随角异色颜料的方法。发明通过在不同干涉色的云母钛表面包覆金属氧化物来制得各种颜色互变的随角异色颜料。研究发现，增加FeCl3的加入量即增大云母钛表面氧化铁的包覆率，颜料的表观颜色会变深，干涉色趋于明显。当氧化铁的质量分数占颜料总重的15％～20％时，颜料的干涉效果最好。
本发明先采用美国专利US5611851介绍的方法对云母钛进行预处理，以除去云母基质中影响发光效果的钠、钾等矿物质，使得云母钛基质材料成为部分空心结构。空心结构中充满的空气，其折射率(Rf＝1.00)低于云母基片的折射率(Rf＝1.58)。用空气代替云母介质，可最大限度利用二氧化钛的高折射率(Rf＝2.60～2.80)，使二氧化钛的折射更为真实，以获得更大的二次反射光泽和更为纯正色度。然后采用湿化学法，称取一定量云母钛，用去离子水配置成4％左右的浆液，在70～85℃不断搅拌下，用极稀的盐酸调节溶液的pH值约等于4，向云母钛浆液中以1～2滴/2min的速度缓慢滴加一定体积的10～20％FeCl3溶液，用10％NaOH水溶液调节反应系统的pH值，使其控制在3.0～3.5之间。Fe3+不断水解生成的Fe(OH)3均匀的沉积在云母钛表面，陈化40～60min，用去离子水洗涤2～3次，120℃下干燥60～100min，放入马弗炉中800～900℃焙烧30～40min，热出料，自然冷却得到粉状随角异色颜料。
本发明中可以改用不同干涉色的云母钛做基质材料，改变氧化铁的包覆率来制备不同颜色互变的随角异色颜料。
具体实施例方式
实施例1称取2g二氧化钛质量分数为60％的云母钛放入反应器中，加入4g浓硫酸和4g浓磷酸混合液于85℃下回流4h，用去离子水洗涤至洗出液pH值约等于2。不干燥，直接加入10ml10％NaOH溶液在80℃下回流2h，洗涤、干燥。称取预处理过的云母钛1g，加入25ml去离子水，70℃循环水加热，回流，用极稀的盐酸调节溶液的pH值约等于4，以1～2滴/2min的速度加入0.5ml15.03％的FeCl3溶液，同时用10％的NaOH溶液调节溶液的pH值，使其保持在3.0～3.5之间。维持反应温度不变，陈化40min，洗涤，过滤，120℃下干燥1h，放入马弗炉中于850℃焙烧30min，热出料，自然冷却至室温。得到包覆率为4.2％的随角异色颜料，其表观色为黄绿色，干涉色由黄绿-红棕变化。
实施例2称取2g二氧化钛质量分数为50％的云母钛放入反应器中，加入4g氢氟酸和4g浓磷酸混合液于85℃下回流4h，用去离子水洗涤至洗出液pH值约等于2。不干燥，直接加入10ml10％NaOH溶液在80℃下回流2h，洗涤、干燥。称取预处理过的云母钛1g，加入25ml去离子水，74℃循环水加热，回流，用极稀的盐酸调节溶液的pH值约等于4，以1～2滴/2min的速度加入1ml 15.03％的FeCl3溶液，同时用10％的NaOH溶液调节溶液的pH值，使其保持在3.0～3.5之间。维持反应温度不变，陈化40min，洗涤，过滤，120℃下干燥1h，放入马弗炉中于850℃焙烧40min，热出料，自然冷却至室温。得到包覆率为8.25％的随角异色颜料，表观色为红色，干涉色由黄绿-红棕变化。
实施例3称取2g二氧化钛质量分数为30％的云母钛放入反应器中，加入4g浓硝酸和4g浓磷酸混合液于85℃下回流4h，用去离子水洗涤至洗出液pH值约等于2。不干燥，直接加入10ml10％NaOH溶液在80℃下回流2h，洗涤、干燥。称取预处理过的云母钛1g，加入25ml去离子水，80℃循环水加热，回流，用极稀的盐酸调节溶液的pH值约等于4，以1～2滴/2min的速度加入2.0ml 15.03％的FeCl3溶液，同时用10％的NaOH溶液调节溶液的pH值保持在3.0～3.5之间。维持反应温度不变，陈化40min，洗涤，过滤，120℃下干燥1h，放入马弗炉中于850℃焙烧35min，热出料，自然冷却至室温。得到包覆率为16.7％的随角异色颜料。
实施例4称取2g二氧化钛质量分数为10％的云母钛放入反应器中，加入4g浓硫酸、2g浓硝酸和4g浓磷酸混合液于85℃下回流4h，用去离子水洗涤至洗出液pH值约等于2。不干燥，直接加入10ml10％NaOH溶液在80℃下回流2h，洗涤、干燥。称取预处理过的云母钛1g，加入25ml去离子水，85℃循环水加热，回流，用极稀的盐酸调节溶液的pH值等于4，以1～2滴/2min的速度加入1.3ml 15.03％的FeCl3溶液，同时用10％的NaOH溶液调节溶液的pH值，使其保持在3.0～3.5之间。维持反应温度不变，陈化40min，洗涤，过滤，120℃下干燥1h，放入马弗炉中于850℃焙烧30min，热出料，自然冷却至室温。得到包覆率为10.9％的随角异色颜料。
权利要求
1.铁-钛系列随角异色颜料，其特征在于该颜料的制备过程包括1)依次用酸、碱溶液对基质材料进行前处理，溶去部分云母基片得到部分空心结构的云母钛基质材料；2)在一定反应条件下采用湿化学法，在云母钛基质材料表面包覆一层金属氢氧化物；3)经过陈化、洗涤、干燥、焙烧使金属氢氧化物转变成金属氧化物，最终得到随角异色颜料。
2.权力要求1所述的酸溶液可以是磷酸和矿物酸如浓硫酸、氢氟酸、浓硝酸中的一种或两种；碱溶液可以是氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
3.权利要求1所述的基质材料是锐钛矿型的二氧化钛包覆云母基片，经过焙烧后二氧化钛的晶型转变成金红石型，二氧化钛质量分数10～60％，并具有干涉色。
4.权力要求1所述的云母基片是白云母。
5.权力要求1所述的金属氢氧化物是氢氧化铁，金属氧化物是α-Fe2O3，其包覆率在4％～17％。
6.权力要求1所述的制备过程，其步骤2)中反应条件包括pH为3.0～3.5，反应温度70～85℃。
7.权力要求1所述的制备过程，其步骤3)中陈化时间40～60min，用去离子水洗涤2～3次，在120℃干燥1h，焙烧温度800～900℃，焙烧时间30～40min。
全文摘要
本发明涉及铁－钛系列随角异色颜料的制备。本发明以预处理过的具有不同干涉色的云母钛作基质材料，采用湿化学法在云母钛表面均匀沉积一定厚度的氢氧化铁，经煅烧氢氧化铁转变成α－Fe
文档编号C09C1/28GK1760284SQ20041008391
公开日2006年4月19日 申请日期2004年10月13日 优先权日2004年10月13日
发明者孙家跃, 杜海燕, 陈启荣 申请人:孙家跃, 杜海燕, 陈启荣