专利名称：珠光幻彩铝粉颜料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及新型装饰性彩色金属颜料技术领域，特别涉及珠光幻彩铝粉颜料及其制备方法。
背景技术：
珠光幻彩铝粉颜料是在经过硅化处理的片状铝粉基材表面包覆一层具有高折射率的纳米二氧化钛膜，利用光在金属氧化物薄膜上产生的干涉现象制备的一种新型的无机非金属/金属复合材料——招基幻彩珠光颜料。该新型颜料具有如下特点
(1)具有绸缎般的珍珠光泽或明亮闪烁的金属光泽和随角异色效应。金属铝延展性好， 易制成形状规则、粒径分布均勻、径厚比大的片状铝粉，是很好的基片原料。与以片状云母粉为基片制备的云母钛珠光颜料相似，在片状铝粉表面复合了高折射率的二氧化钛层后， 光线在膜界面产生多次反射、投射和折射，即可产生强烈的珠光光泽。控制不同的TiO2包膜厚度，颜料能呈现金、红、紫、蓝、绿色等多种干涉色彩，可改变铝粉颜料单调的灰色金属外观。其高亮度、高色度与显著的闪光结合在一起，能使被饰物产生绚丽夺目的幻彩效果， 有良好的装饰性能。(2)具高的遮盖力，屏蔽性优良。片状铝粉表面光滑，有强烈的金属光泽，具有镜面反射光线和良好的反射热辐射能力，在涂料中可形成连续的金属膜，能反射可见光、紫外线和红外线，使其具有反射热辐射的保温性能以及保护涂层不受紫外线破坏，延长涂层的寿命，屏蔽外界气体、水分、光线等侵蚀的优良保护作用，特别适用于高档汽车面漆。(3)耐光、耐候性强，耐热性、耐化学性好。表面包覆了无机金属氧化物膜的珠光幻彩铝粉颜料耐热性和化学惰性显著提高，不易氧化、耐水、耐稀酸、耐有机溶剂和硫化，相比普通铝粉可应用于较高温度的场合和相对恶劣的条件，其适应性更强，使用范围更广。(4)具有优良的导电特性，可用于一些如有导电性、热辐射反射性等特殊要求的场
I=I O(5)亲水性好，能在水性涂料中良好分散。(6)具有无毒性，可用于食品器具、食品包装和儿童玩具。综上所述，珠光幻彩铝粉颜料是一种具有优良装饰性能和多种特殊性能的新型材料，用途广泛。然而，以普通铝粉为基片包覆钛氧化物制备珠光幻彩铝粉颜料很困难。因为二氧化钛在基片上的沉积一般是在热酸性液相中进行，而铝粉非常活泼，极不耐酸，更不耐加热情况下的酸液，难以采用化学液相沉积法制得铝基珠光幻彩颜料。德国BASF公司在1990年采用气相沉积法，在流化床反应器中将铝粉用惰性气体流化，通入TiCl4，在200 °C左右反应生成无色TW2沉积在铝粉表面，制得具有彩虹色调的铝基颜料(US 4978394)。 该法设备投资费用大，反应时间长，批量小，成本高，难以规模化生产；周毅等人曾利用氧化反应在铝粉表面生成一层非常薄而均勻的氧化膜，再在氧化膜表面吸附有机颜料制得多彩铝粉(见“铝粉化学着色初探”，周毅、贾延钢，阴山学刊，1995年第2期，P 3(Γ33)。其彩色铝粉主要靠有色物显色，光学干涉效应不显著；吴垠等人采用有机物包膜法在ρΗ=9、70°C下将聚甲基丙烯酸甲酯包覆在铝粉表面得到具有金色闪光效果的铝粉颜料(见“金色闪光铝粉颜料的制备研究”，吴垠、李风生、白华萍等，材料科学与工程学报，2006年第6期， P923、25)，但在铝粉表面包覆的PMMA膜不是晶体结构，产品的珠光光泽效果不明显。为此，本发明采用经过硅化处理的片状铝粉作为基片原料。这种铝粉表面包覆了一层惰性透明的SiO2膜，既可保持铝粉颜料的金属光泽，又能耐受酸性环境。(见“片状铝粉表面包覆SiO2薄膜的研究”，叶红齐、陈加娜、刘辉等，上海涂料，2006年第10期，pl5 18)。 利用铝粉表面的SiO2膜具有耐酸、耐热、透明的特点，用液相沉积法在SiO2膜上再包覆一层纳米二氧化钛膜，以Ti02/Si02/Al基复合方式制备具有高光泽的珠光幻彩铝粉颜料。该方法简单易行，具有工业化的可行性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有幻彩珠光光泽的铝粉颜料及其制备方法。本发明的目的通过如下技术方案实现。一种具有幻彩珠光光泽的铝粉颜料的制备方法为
第一步以质量分数计，在反应容器中加入圹10份直径在1(Γ150 μ m的包硅片状铝粉，加入5(Γ100份的水，充分搅拌形成铝粉悬浮液。第二步调节铝粉悬浮液的PH值在1.5 2. 5之间，将悬浮液缓慢升温至 500C 80°C，在搅拌的条件下向悬浮液中缓慢加入钛盐溶液，并同时滴加稀碱液以维持悬浮液的PH值稳定，使钛盐溶液能缓慢水解成水合二氧化钛并均勻沉积在铝粉表面，待水合二氧化钛沉积到一定的厚度达到所需的干涉色后，停止加入钛液和碱液，并继续搅拌 0. 5 l.Oh后停止反应。第三步将颜料过滤、洗涤至中性，于110°C 120°C左右干燥。第四步将干燥后的铝粉颜料置于煅烧炉中，通入惰性气体，由室温缓缓升温至 50(T600°C，在此温度下焙烧0. 5 1. Oh后即得到铝基珠光幻彩颜料。本发明所提供的铝基幻彩珠光颜料的制备方法，具有如下特征
1、采用表面包覆了 SiO2膜的铝粉作为颜料基片，解决了铝粉化学性质活泼，在酸性条件下易被腐蚀的问题，使得后续的钛盐水解沉积能顺利进行。2、采用化学液相沉积法，在包覆有透明S^2膜的铝粉表面沉积包覆纳米二氧化钛，以Ti02/Si02/Al基复合方式制备具有高光泽的珠光幻彩铝粉颜料。该化学液相沉积工艺简单易行，设备简单，四氯化钛原料价廉易得，可规模化生产。通过控制二氧化钛包膜的不同厚度可制得具有不同干涉色的系列珠光幻彩铝粉颜料。3、包覆有水合T^2的铝粉颜料需经过煅烧，使水合二氧化钛脱水变成具有颜料特性的TiO2外表面晶膜，方能产生强烈的光干涉效应。铝粉在高温下极易氧化失光，本发明在煅烧时采用惰性气体保护，保证了珠光幻彩铝粉颜料的高光泽性。4、本发明所制得的珠光幻彩铝粉颜料同时具有珠光颜料的斑斓美丽、高折射率、 耐光耐候、化学稳定性好和金属铝粉颜料特有的强烈金属光泽、导电、高遮盖力、屏蔽和漂浮特性、无毒环保等优良的综合性能，可广泛用于高档汽车面漆、高档装饰品、高档仪器的表面涂饰以及油墨印刷、儿童玩具等中，其独特的光学性能和装饰效果，可极大提升被饰产品的价值。
具体实施例方式实施例1
在反应容器中加入直径为1(Γ60 μ m的包硅铝粉颜料10g，加入IOOg水，充分搅拌形成铝粉悬浮液。调节悬浮液的PH值为1.8士0.3，将悬浮液缓慢升温到60°C 士5°C，在搅拌条件下，向悬浮液中以1. Oml/min的速度缓慢加入TiCl4溶液(TiCl4含量为50g/L)，并同时滴加NaOH水溶液(NaOH含量为50g/L)，以维持悬浮液的pH值稳定，使钛盐缓慢水解成水合二氧化钛而均勻沉积在铝粉表面，当TiCl4溶液加入70ml时，颜料呈现出强烈的银色干涉色， 停止加入钛液和碱液，继续搅拌30min后停止反应。将颜料过滤、洗涤至中性，于110°C左右干燥。将干燥后的铝粉颜料置于煅烧炉中，通入氮气，由室温缓缓升温至500°C 士20°C，在此温度下焙烧60min即得到银色珠光幻彩铝粉颜料。实施例2
在反应容器中加入直径为1(Γ60 μ m的包硅铝粉颜料5. Og,加入80g水，充分搅拌形成铝粉悬浮液。调节悬浮液的PH值在为2. 2士0.3，将悬浮液缓慢升温到70°C 士5°C，在搅拌条件下，向悬浮液中以0. 8ml/min的速度缓慢加入TiCl4溶液(含量为50g/L)，并同时滴加 NaOH水溶液(含量为50g/L)，以维持悬浮液的pH值稳定，使钛盐溶液缓慢水解成水合二氧化钛而均勻沉积在铝粉表面，当TiCl4溶液加入60ml时，颜料呈现出金色干涉色，停止加入钛液和碱液，继续搅拌30min后停止反应。将颜料过滤、洗涤至中性，于120°C左右干燥。将干燥后的铝粉颜料置于煅烧炉中，通入氮气，由室温缓缓升温至550°C 士20°C，在此温度下焙烧45min即得到金色珠光幻彩铝粉颜料。实施例3
在反应容器中加入直径为1(Γ150 μ m的包硅铝粉颜料10g，加入IOOg水，充分搅拌形成铝粉悬浮液。调节悬浮液的PH值在为2.0士0.3，将悬浮液缓慢升温到80°C 士5°C，在搅拌条件下，向悬浮液中以1. Oml/min的速度缓慢加入TiCl4溶液(含量为50g/L)，并同时滴加NaOH水溶液(含量为50g/L)，以维持悬浮液的pH值稳定，使钛盐溶液缓慢水解成水合二氧化钛而均勻沉积在铝粉表面，当TiCl4溶液加入75ml时，颜料呈现出红色干涉色，停止加入钛液和碱液，继续搅拌30min后停止反应。将颜料过滤、洗涤至中性，于110°C左右干燥。 将干燥后的铝粉颜料置于煅烧炉中，通入氮气，由室温缓缓升温至600°C 士20°C，在此温度下焙烧45min即得到金红色珠光幻彩铝粉颜料。实施例4
在反应容器中加入直径为1(Γ40 μ m的包硅铝粉颜料10g，加入IOOg水，充分搅拌形成铝粉悬浮液。调节悬浮液的PH值在为2.0士0.3，将悬浮液缓慢升温到75°C 士5°C，在搅拌条件下，向悬浮液中以1. 2ml/min的速度缓慢加入TiCl4溶液(TiCl4含量为50g/L)，并同时滴加NaOH水溶液(NaOH含量为50g/L)，以维持悬浮液的pH值稳定，使钛盐溶液缓慢水解成水合二氧化钛而均勻沉积在铝粉表面，当TiCl4溶液加入100ml时，颜料呈现出强烈的银干涉色，停止加入钛液和碱液，继续搅拌40min后停止反应。将颜料过滤、洗涤至中性，于110°C左右干燥。将干燥后的铝粉颜料置于煅烧炉中，通入氮气，由室温缓缓升温至 6000C 士20°C，在此温度下焙烧30min即得到银色珠光幻彩铝粉颜料。
实施例5
在反应容器中加入直径为1(Γ100 μ m的包硅铝粉颜料10g，加入IOOg /K,充分搅拌形成铝粉悬浮液。调节悬浮液的PH值在为1.8士0.3，将悬浮液缓慢升温到70°C 士5°C，在搅拌条件下，向悬浮液中以l.Oml/min的速度缓慢加入TiCl4溶液(TiCl4含量为IOOg/ L)，并同时滴加NaOH水溶液(NaOH含量为50g/L)，以维持悬浮液的pH值稳定，使钛盐溶液缓慢水解成水合二氧化钛而均勻沉积在铝粉表面，当TiCl4溶液加入80ml时，颜料呈现出金色干涉色，停止加入钛液和碱液，继续搅拌50min后停止反应。将颜料过滤、洗涤至中性，于120°C左右干燥。将干燥后的铝粉颜料置于煅烧炉中，通入氩气，由室温缓缓升温至 5000C 士20°C，在此温度下焙烧60min即得到金色珠光幻彩铝粉颜料。
权利要求
1.一种珠光幻彩铝粉颜料，其特征在于此种颜料是在片状铝粉基材表面包覆一层或交替包覆多层具有高折射率的纳米二氧化钛或其它金属氧化物膜而制成。
2.根据权利要求1所述的珠光幻彩铝粉颜料，其特征在于制备珠光幻彩颜料的基材是采用表面包覆有透明二氧化硅膜的具有耐酸性能的片状铝粉。
3.根据权利要求1所述的珠光幻彩铝粉颜料，其特征在于制备珠光幻彩铝粉颜料的片状铝粉基材的平均粒度为 ο μ πΓ 50 μ m。
4.一种权利要求1所述的珠光幻彩铝粉颜料的制备方法，其特征在于纳米二氧化钛膜包覆的工艺流程在容器中将表面包覆有透明二氧化硅膜的具有耐酸性能的片状铝粉与无离子水形成5 10%的悬浮分散水溶液，调节溶液pH到1. 5^2. 5士0. 3，加热溶液到 600C 80°C，缓慢滴加钛盐溶液，同时滴加碱液以维持溶液pH值稳定，使钛盐缓慢水解成水合二氧化钛并均勻沉积在铝粉基片上，当达到设定颜色即停止加料，保持相同的温度继续搅拌反应0. 5 1.01!，将颜料过滤，用无离子水洗涤至中性，过滤、在100 1201下干燥。
5.将上述干燥后的颜料放入焙烧炉中，在惰性气体的保护下将颜料在500°C飞00°C下焙烧0. 5^1. Oh后取出，即可获得权利要求1所述的珠光幻彩铝粉颜料。
6.根据权利要求4所述的珠光幻彩铝粉颜料的制备方法，其特征在于在铝粉基片上沉积氧化钛所用的钛盐溶液是由四氯化钛配制而成。
7.根据权利要求4所述的珠光幻彩铝粉颜料的制备方法，其特征在于煅烧时通入的惰性气体为氮气或氩气。
全文摘要
本发明公开了一种具有幻彩珠光光泽的铝粉颜料及其制备方法。该方法采用平均粒度为10μm~150μm、表面包覆了SiO2膜的铝粉作为基片原料，利用SiO2膜具有惰性、耐酸、耐热、透明的特点，在溶液pH为1.5~2.5、温度为60℃~80℃的条件下，用化学液相沉积法在透明SiO2膜上再沉积一层纳米二氧化钛膜，经洗涤、干燥，在惰性气体的保护下在500℃~600℃下焙烧颜料0.5~1.0h，制得具有TiO2/SiO2/Al基复合膜的高光泽珠光幻彩铝粉颜料。该颜料同时具有珠光颜料的幻彩干涉效果和金属铝粉颜料的导电、高遮盖力、屏蔽性和无毒环保等优良的综合性能，装饰效果独特，可广泛用于高档汽车面漆、高档装饰品、高档仪器的表面涂饰以及油墨印刷、儿童玩具等中。本发明所述方法简单易行，具有工业化的可行性。
文档编号C09C1/64GK102260421SQ20111015194
公开日2011年11月30日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者卢倩, 徐卡秋, 王美琴, 赵俊 申请人:四川大学