具有半导电性能的透明、光学可变的干涉颜料的制作方法_3

文档序号:9568195阅读:来源:国知局

[0065] 为了诱导Ti02 x层或TiO 2层中的金红石晶相,在TiO 2 x层或TiO 2层之下存在具有 非常低厚度的SnOjl是足够的。因此,该SnO 2层的几何层厚度为0. 5-15nm,特别是l-10nm 的范围,由此该层表示光学惰性层。
[0066] 作为该种类型SnOjl的代替或除了该种类型SnO2层之外,在一个优选的实施方案 中,Ti02 x层或TiO 2层可以用0. l-3mol %的Sn掺杂。
[0067] 本发明第一和第二实施方案的载体薄片上层包中的第一至第三层优选在每种情 况下代表所有光学活性层。在干涉颜料中的光学活性层被视为归因于它们的光学厚度(材 料几何厚度和折射率的产物)能够对干涉衍射做出独立贡献的那些。在每种情况下,这可 以是一定波长光的反射的加强、衰减或消失。在高折射率材料(η多1.8)的情况下约10nm 的几何层厚度是一个情况,而在低折射率材料(n〈l. 8)的情况下约20nm的几何层厚度才是 一个情况。
[0068] 仅在本发明的第一实施方案中由具有〈1. 8折射率的材料组成的层不必满足该条 件,但有利地其也满足。
[0069] 光学活性层例如不包括传统的后涂覆,其可以是无机和有机性质的并且如果需要 能够更好地将颜料并入到各自的施加介质中。
[0070] 在本发明两个实施方案中的变体(其中在载体薄片上层包中第一和第三层二者 由Ti02x组成)特别具有以下优点:可以变化各自Ti02x层的导电性。因为在这些层的每 一个中Ti02必须单独地转化为TiO 2 x,因此在每种情况下所需还原反应条件的不同设定意 味着在单个层中缺氧可以极大地变化。如果在第一 Ti02x层中缺氧降低,则整个颜料的透 明度进一步增加而无根据本发明干涉颜料的整个导电性未显著降低,因为颜料的导电性基 本上由外层的导电性决定。
[0071] 根据本发明干涉颜料的制备基本以传统干涉颜料的制备相同的方式进行,其通 过向合适的载体薄片施加层中的高-和低-折射率材料进行。就至少外Ti〇2 J1而言, 由涂覆的透明薄片状载体(其在外表面上具有TiOji)组成的透明薄片状干涉颜料在 添加还原气体下在气相中热处理,时间在5-60min的范围,其中1102被转化为Ti02x并且 0. 001 ^ x<0. 05〇
[0072] X特别优选设置在0· 01彡X彡0· 04的范围。
[0073] 制备这种类型Ti02 J1的方法更详细地描述在相同申请人平行提交的专利申请 EP 13 003 084. 4中。在这个意义上,该专利申请的内容通过参考的方式并入本文。
[0074] 制备根据本发明干涉颜料上的Ti02 J1的方法所用的原料是由薄片状载体组成的 薄片状干涉颜料,其在至少其外表面上涂覆有TiOjl。
[0075] 此处1102或TiO 2层还表示完全或主要由二氧化钛水合物组成的材料或层,因为不 用煅烧干燥相应的氧化物水合物层不总是可靠地产生二氧化钛层,而是可以由二氧化钛水 合物组成或具有二氧化钛和二氧化钛水合物的混合物组合物。施加并且干燥的二氧化钛层 可以在干燥后可以直接经受以下描述的方法,但其也可以在空气高温下首先煅烧并且在进 一步的步骤中经受还原处理。
[0076] 至少在载体上用1102的外层涂覆的干涉颜料的制备通过制备干涉颜料的常规方 法进行,优选通过湿化学方法。这些描述于例如说明书DE 14 67 468、DE 19 59 998、DE 20 09 566、DE 22 14 545、DE 22 15 191、DE 22 44 298、DE 23 13 331、DE 25 22 572、DE 31 37 808、DE 31 37 809、DE 31 51 355、DE 32 11 602 和 DE 32 35 017 中。
[0077] 为此,将基材薄片悬浮在水中。此处类似于US3, 553, 001中描述的方法施加 Ti02层。在该方法中,将钛盐水溶液缓慢加入到待涂覆颜料的悬浮液中,将该悬浮液加热至 50-100 °C,并且通过同时加入碱(例如氢氧化铵水溶液或碱金属氢氧化物水溶液)将pH几 乎保持恒定在〇. 5-5. 0的范围。当在颜料薄片上达到所需的TiOjl厚度时,停止加入钛盐 溶液和碱。因为钛盐溶液加入如此缓慢以致在颜料薄片上发生水解产物的准完全沉积,几 乎不存在副沉积物。所述方法称为滴定法。
[0078] 在根据第一实施方案的变体2或根据本发明第二实施方案的多层体系的情况中, 由具有n〈l. 8折射率的材料组成的低折射率层(其优选是SiOjl (可以由二氧化硅、二氧 化硅水合物或其混合物组成))的施加例如如下进行:
[0079] 为了施加 SiOjl,通常采用钠或钾的水玻璃溶液。二氧化硅或二氧化硅水合物层 的沉积在6-10范围,优选7-9范围的pH下进行。
[0080] 将已经预先涂覆有由Ti02、Ti02 x或所提及的其它高折射率无色材料之一组成的 层的载体部分优选悬浮于水中,并且将悬浮液加热至50-100°C的温度。将pH设置在6-10 的范围,并且通过同时添加稀释的无机酸,例如此1、圆03或!12504保持恒定。将钠或钾水玻 璃溶液添加到该悬浮液中。一旦在涂覆的基材上已经获得所需的SiOjl厚度,就停止添加 硅酸盐溶液,并且将该物料搅拌另外0. 5小时。
[0081] 或者,具有3102的水解涂层也可以使用有机硅化合物,例如TE0S在酸或碱催化的 方法中经由溶胶-凝胶反应进行。这同样是湿化学方法。
[0082] 在每种情况下施加 TiOjl作为最外层光学活性层。
[0083] TiOjl向Ti02x的转化在弱还原条件下在气体料流中进行。加入还原气体,并且 将颜料在其中热处理5-60分钟。
[0084] 如果起始颜料具有由至少三个层组成的多层结构,其中层包的第一和第三层由如 上所述的Ti02组成,各自TiOjl向Ti02x层的转化可以通过分别地将每一个的个体层转化 成Ti02 J1进行,TiO 2 x组成满足条件0. 001 < x〈0. 05 (随后在每种情况下在还原步骤之后 进行覆盖所有另外的层)。然而,也可以通过所述还原处理仅将第三Ti02外层转化成TiO 2 x 层。关注高加工经济,优选后者的变体,因为各自层包的三层的湿化学施加方法不必被打断 并且如果干涉颜料的外层具有组成Ti02 x其中0. 001 < x〈0. 05,所得颜料的透明度具有特 别高的值。
[0085] 有利的是,颜料在还原期间保持移动。这里热处理可以例如在气密管式炉中发生, 其中气体料流通过或在硫化床反应器中发生,同时气体混合物通过流化床。
[0086] 根据本发明特别重要的是在还原1102期间未形成低的钛氧化物、钛的低价氧化物 或马格内利相。因此,在非常弱还原条件下监控还原。因此例如在气体混合物中还原气体 的比例相比于通常常规还原条件低。
[0087] 基于气体混合物的总体积,还原气体在气体混合物中的比例为0. 05-10V〇1%。此 处取决于反应温度,计量还原气体的比例。
[0088] 所采用的反应温度为400°C至800°C的范围,并且因此也是相对温和的。反应温 度选择地越高,在气体混合物中还原气体的比例必须越低以不发生钛低价氧化物的形成。 在上述范围中较低的反应温度下,相比之下,还原气体在气体混合物中的含量可以选得较 高。因此,在400°C的反应温度下,还原气体在气体混合物中的比例可以为5-10V〇l %,而在 800°C的反应温度下,其仅可以在0. 05-〈5V〇1%的范围。
[0089] 特别地,还原气体在气体混合物中的反应温度和比例详细地优选如下匹配:
[0090] T彡550°C,优选彡500°C :还原气体的比例:5-10Vol%,特别是5-8Vol% ;
[0091] T彡650°C,优选彡600°C :还原气体的比例:2-5Vol% ;
[0092] T彡750°C,优选彡700°C :还原气体的比例:l_2Vol% ;
[0093] T 彡 800°C,还原气体的比例:0· 05-1V〇1% ;
[0094] 如果使用对于还原所述条件,那么在TiOjl中不形成钛低价氧化物,但仅形成氧 不足,使得形成的层具有组成Ti02 x其中0. 001 < x〈0. 05。
[0095] 在相应颜料样品的X射线衍射图案中,明显的是,仅各自锐钛矿和/或金红石晶体 结构。
[0096] 所采用的还原气体可以是氢气、氨气或包含1-4个C原子((;_(;)的烃化合物。这 些是本领域技术人员已知的还原气体,但通常另外在气体料流中以更高的比例采用。合适 的(^-(:4-烃化合物特别是甲烷、乙烯或丙酮。特别作为载体气体使用的是氮气或氩气,其代 表了气体混合物的其它成分。特别优选采用具有上述低比例氢气的氮氢混合气(N2/H2)。
[0097] 根据
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