含氧化铁的效果颜料、其制备及其用图_2

文档序号:8385539阅读:来源:国知局
>[0036] 如本公开关于所公开的物质组合物和方法所预想的,在一个方面,本公开的实施 方案包含本文所公开的组分和/或步骤。在另一个方面,本公开的实施方案基本上由本文 所公开的组分和/或步骤组成。在又另一个方面,本公开的实施方案由本文所公开的组分 和/或步骤组成。
[0037] 本文所论述的实施方案设及一种含氧化铁的效果颜料,其包含;颗粒状基底;和 氧化铁涂层,所述氧化铁涂层与所述颗粒状基底直接接触并至少部分地封装所述颗粒状基 底。氧化铁涂层可W包含>98%的赤铁矿、磁铁矿或磁赤铁矿。氧化铁涂层还可W包含 《30. 0卵mBa 15. 0卵mCr10. 0卵mPb;及《10. 0卵mNi。
[003引颗粒状基底可W是不能溶解于水、丙酬或己烧中;具有从约3微米到约500微米的 直径;并且足够光滑W允许在含氧化铁的效果颜料中观察到干设效应的任何固体材料。举 例来说,适合的基底包括了具有光滑、基本上平坦的表面的片状颗粒。颗粒状基底可W是透 明或不透明的,包括具有至少75%的透射率。适用于颗粒状基底的材料的实例包括W下一 种或更多种;天然云母、合成云母、涂有Ti化的天然云母、涂有Ti02的合成云母、涂有氧化锡 的天然云母、涂有氧化锡的合成云母、二氧化娃、氧化侣、玻璃片、涂有Si化的云母,及涂有 Ti02的SnO,涂布的云母,其中X是1或2。然而,用于颗粒状基底的材料不限于上述材料。 应了解,上述任何颗粒状基底材料都可W涂有一个或更多个由另一材料(如Ti化或SnO和 Ti02,及类似物)形成的层,由此形成例如涂有Ti02的二氧化娃。天然云母可W包括天然白 云母、天然絹云母及天然金云母。合成云母可W包括合成氣金云母。在一个实施方案中,颗 粒状基底包含氣金云母,其具有低于百万分之5 (ppm)的As、Ba、Cd、Co、Cu、Hg、Ni、Pb、訊、 Se和/或化,包括低于Ippm的As、CM、化、Pb和/或訊。
[0039] 已经发现,含氧化铁的效果颜料的纯度可能受到氧化铁涂层和颗粒状基底中有毒 金属含量W及用于沉积氧化铁涂层的工艺的影响。举例来说,并且不希望受任何特定理论 的束缚,合成云母中的较低金属含量可W与所选沉积方法(如CVD)组合,由此制备出有毒 金属污染物的量极低的含氧化铁的效果颜料。因此,W包含合成云母作为颗粒状基底的含 氧化铁的效果颜料的一个益处可W是比天然云母低的金属含量。举例来说,一种类型的合 成云母是氣金云母。已经发现,通过控制每种起始物质的纯度水平并且使用CVD沉积步骤, 可W制备出具有有利地低有毒金属含量的含氧化铁的效果颜料。
[0040] 在一些实施方案中,颗粒状基底包括合成氣金云母,已经发现,此种氣金云母具有 高纯度的益处。在一个实施方案中,颗粒状基底包括玻璃片(棚娃酸盐),由此制备出更高 色度的颜料。在其它实施方案中,颗粒状基底可W包括合成氧化侣和二氧化娃,其益处是具 有更光滑的表面。在一个实施方案中,天然云母是用作颗粒状基底的最便宜的原材料。
[0041] 用于本公开中的颗粒状基底可W是形状不规则的。不过,颗粒状基底在本文中仍 将称为具有"直径",其中直径是指颗粒的最大尺寸。颗粒状基底的平均直径可W从约10微 米到约300微米,从15微米到250微米,或从20微米到150微米。颗粒状基底还可W具 有超过约5的纵横比。颗粒状基底的比表面积炬ET)可W在约0. 2到25mVg范围内,包括 2-15mVg。然而,应了解,可W基于预定应用来选择适合的直径、纵横比和/或比表面积。
[0042] 氧化铁涂层的实施方案可W包括> 98%的赤铁矿、磁铁矿或磁赤铁矿,或者可W 包括> 99 %,或可W包括> 99. 5 %的赤铁矿、磁铁矿或磁赤铁矿。在一个实施方案中,氧化 铁涂层的厚度可W在约1皿到约200皿、约20皿到约150皿或约25皿到150皿范围内。涂 层的厚度不受特别限制,只要厚度允许观察到多种干设色即可。通过调整氧化铁层的厚度, 氧化铁效果颜料可W展现干设色,包括青铜色、铜色、赤褐色及本领域中已知的其它颜色。
[0043] 在一个实施方案中,氧化铁涂层可W与颗粒状基底直接接触,并且可W至少部分 地封装颗粒状基底。在另一个实施方案中,平均至少95%的氧化铁涂层可W与颗粒状基底 直接接触。在另一个实施方案中,氧化铁涂层可W封装颗粒状基底的平均至少60%的表面 积、平均至少75%的表面积,或颗粒状基底的平均至少约95%的表面积。
[0044] 在一个实施方案中,含氧化铁的效果颜料的特征可W在于具有较少量的有毒金 属。如本文所使用,"有毒金属"是指如As、Ba、Cd、Co、Cu、Hg、Ni、化、Sb、Se和/或化等 金属。在一个实施方案中,有毒金属是指As、Ba、Cd、Co、Cu、Hg、Ni、化、Sb、Se和/或化。 举例来说,在一个实施方案中,氧化铁效果颜料可W包含:
[0045] 1.0-5. 0卵mAs,包括 1. 5-3.Oppm的As;
[0046] 1. 0-30. 0卵mBa,包括 3. 0-11. 0卵m的Ba;
[0047] 0. 05-15.OppmCr,包括 2. 0-7.Oppm的Cr;
[0048] 0. 01-10. 0卵mPb,包括 0. 05-5. 0卵m的Pb;
[0049] 1. 0-10. 0卵mNi,包括 1. 5-3. 0卵m的Ni;
[0化0] 0. 01-2. 0卵mCd,包括 0. 05-〇. 25ppm的Cd;
[0化1] 0. 1-1.OppmCo,包括 0. 2-0. 50卵m的Co;
[0化引 1.0-20.0 ppm化,包括2.0-12. 0卵m的化;
[0化引0. 01-1. 0卵mSb,包括 0. 05-0. 85ppm的訊;
[0化4] 0. 1-2.OppmSe,包括 0. 2-lppm的Se;和 / 或
[0化5] 1. 0-70. 0卵mZn,包括 5. 0-50. 0卵m的化。
[0化6] 在一个实施方案中,氧化铁涂层和/或含氧化铁的效果颜料可W另外W含有 《1.化pm的铁酸铁为特征。在另一个实施方案中,含氧化铁的效果颜料可W不含铁酸铁。 在另一个实施方案中,含氧化铁的效果颜料可W不含铁板铁矿。
[0化7] 在一个实施方案中,颗粒状基底可W是氣金云母,并且氧化铁效果颜料可W包 含:
[0化引1. 0-12. 0卵mBa,包括 3. 0-11. Oppm 的Ba;
[0化9] 0. 05-15.OppmCr,包括 2. 0-7. Oppm 的Cr;
[0060] 0. 01-1.OppmPb,包括 0. 05-0. 5ppm 的Pb;和 / 或
[0061] 1. 0-10. 0卵mNi,包括 1. 5-7. 0卵m的Ni;并且
[0062] 氧化铁涂层包含;> 98%,包括> 99%,包括99. 5%的赤铁矿、磁铁矿或磁赤铁 矿。
[0063] 不希望受任何特定理论束缚,相信本文所公开的含氧化铁的效果颜料中较少量的 有毒金属可能是由颗粒状基底的纯度与蒸馈的五幾基铁的CVD沉积的组合所产生。举例来 说,当使用氣金云母作为颗粒状基底时,则五幾基铁的CVD沉积可W避免由合成云母、五幾 基铁W及使两者在无铅CVD反应室中反应的程序中较低水平的痕量铅引起的铅污染。在一 个实施方案中,含氧化铁的颜料含有《Ippm的铅,包括《0.化pm的铅。含氧化铁的效果颜 料的一个益处可W是其极低的铅含量。为了避免铅的有害作用,需要尽可能地减少与皮肤, 尤其是唇部区域接触的铅的量。
[0064] 本文的实施方案还设及一种制备含氧化铁的效果颜料的方法。所述方法包括将五 幾基铁蒸气直接沉积到颗粒状基底上,由此在所述颗粒状基底上形成氧化铁涂层。颗粒状 基底可W是W下各物之一;天然云母、合成云母、涂有Ti〇2的天然云母、涂有TiO2的合成云 母、涂有氧化锡的天然云母、涂有氧化锡的合成云母、二氧化娃、氧化侣、玻璃片、涂有Si化 的云母、涂有Ti〇2的SnO,涂布的云母,其中X是1或2 ;及其任何组合。沉积的氧化铁涂层 可W与基底直接接触并且可W至少部分地封装基底。得到的氧化铁涂层可W包含> 98 %的 赤铁矿、磁铁矿或磁赤铁矿。得到的含氧化铁的效果颜料可W包含:
[00(55]《30. 0卵mBa,
[0066] 《15.OppmCr,
[0067] 《10. 0卵mPb,及
[0068] 《10. 0卵mNi。
[0069] 在所述方法的一个实施方案中,沉积步骤另外包括;将颗粒状基底提供于反应室 中;通过将第一惰性气体抽吸到反应室中来使颗粒状基底流体化;将反应室加热到约80°C至约325°C 及将第二气体和第=惰性气体抽吸到所述反应室中,其中第=惰性气体包含 五幾基铁;及在颗粒状基底上形成氧化铁涂层,W制备含氧化铁的效果颜料。
[0070] 在一个实施方案中,当五幾基铁蒸气可W直接地沉积到颗粒状基底上,W形成至 少部分地封装颗粒状基底的氧化铁涂层时,沉积步骤可W按化学气相沉积(CVD)技术进 行。在一个实施方案中,选择用于沉积步骤的颗粒状基底不受特别限制,并且可W包括W下 各物中至少一种:天然云母、合成云母、涂有Ti〇2的天然云母、涂有Ti〇2的合成云母、涂有氧 化锡的天然云母、涂有氧化锡的合成云母、二氧化娃、氧化侣、玻璃片、涂有Si化的云母、涂 有Ti化的SnOy涂布的75:母,其中X是1或2 ;及其任何组合。在存在二氧化铁的情况下,可 能存在或可能不存在氧化锡。氧化锡的一个益处可W在于氧化锡涂层充当Ti化的金红石 晶体定向剂(director)。氧化锡涂层还可W在基底上用作粘着促进剂。
[0071] 在沉积步骤期间使用五幾基铁的一个益处可W在于,五幾基铁能够进行蒸馈W去 除有毒金属,如铅。另外,五幾基铁的化学气相沉积避免了将杂质引入含氧化铁的效果颜料 中。
[0072] 在一个实施方案中,提供步骤不受特别限制,只要提供步骤将颗粒状基底引入反 应室中即可。举例来说,CVD反应器可W包括具有至少一种气
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