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CN107250290B - 具有高色饱和度和高亮度的金属效应颜料、其制备方法和用途 - Google Patents

具有高色饱和度和高亮度的金属效应颜料、其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属效应颜料，其含有薄片状金属基质和施涂于基质上的涂层，所述涂层具有间隔层。本发明还涉及金属效应颜料的制备方法及其用途。

Description

具有高色饱和度和高亮度的金属效应颜料、其制备方法和 用途
本发明涉及金属效应颜料，其含有薄片状金属基质和施涂于基质上的涂层，其中涂层含有至少一个间隔层，并涉及金属效应颜料的制备方法及其用途。
EP 1 270 682A2公开了基于金属基质的多层光泽颜料。光泽颜料含有具有以下组成的多个层：(A)至少一个由以下层组成的层堆叠：i)无色介电层，其由折射率n≤1.8的材料组成，和ii)无色介电层，其由折射率n>1.8 的材料组成；和(B)选择性或非选择性吸收层。EP 1 270 682A2没有提到在涂层内的任何间隔层。
EP 1 114 103A1公开了基于薄片状金属颜料的多层颜料，其中金属颜料已经被无定形玻璃层和随后被一种或多种金属氧化物或金属氧化物混合物涂覆。EP 1 114 103A1没有提到在涂层内的任何间隔层。
EP 1 685 198A2公开了效应颜料，其具有薄片状铝或铝合金芯、以及包围在铝或铝合金芯周围的含有氧化铝或氧化铝/氢氧化铝的层，并且可以通过芯的湿化学氧化获得。此效应颜料已经被至少一个高折射率的金属硫属化物层涂覆，其中由于在高折射率金属硫属化物层和周围的含有氧化铝或氧化铝/氢氧化铝的层之间的含有氧化铝或氧化铝/氢氧化铝的层的孔隙率，形成混合层。由于芯的湿化学氧化，在含有氧化铝或氧化铝/氢氧化铝的层中所形成的孔并不是基本上与铝或铝合金芯的表面平行地排布，而是无规地分布在含有氧化铝或氧化铝/氢氧化铝的层中。
EP 0 708 154A2公开了基于多层涂覆的薄片状金属基质的光泽颜料，其具有以下组成的至少一个层堆叠：(A)具有折射率n≤1.8的无色介电层，和B)具有折射率n≥2.0的选择性吸收层；和如果需要的话，额外地C)外部无色或选择性吸收涂层，其与下面的层B)不同。EP 0 708 154A2没有提到在涂层内的任何间隔层。
EP 0 668 329A2公开了基于多层涂覆的薄片状金属基质的光泽颜料，其含有：(A)基本上由氧化硅、氧化硅水合物、氧化铝和/或氧化铝水合物组成的第一层，B)基本上由金属和/或非选择性的吸收性金属氧化物组成的第二层；和如果需要的话，C)基本上由无色或选择性的吸收性金属氧化物组成的第三层。EP 0 668 329A2没有提到在涂层内的任何间隔层。
本发明的目的是提供具有高色饱和度的颜料，其具有金属光泽、高亮度和高遮盖力，并且同时可以按照简单的方式用低的材料用量制备。
此目的是通过提供一种金属效应颜料实现的，所述金属效应颜料含有薄片状金属基质和施涂于基质上的涂层，其中涂层包括：
a)任选地层1，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属离子含有或是至少一种选自金属Al、Si、Sn、 Mo和Zn的金属离子，
b)层2，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，
c)层3，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，
其中层2和层3中的至少一层含有至少两种不同的金属离子，并且层 2和层3被间隔层间隔。
根据本发明，术语“间隔”表示层2和层3彼此被间隔层隔开或保持一定距离。
根据本发明，通用术语“金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物”表示“金属氧化物和/或金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物”。这也适用于当金属或金属离子被规定为例如钛(离子)、铁(离子)、锡(离子)、锆(离子)等的情况。
在一个优选实施方案中，任选的层1直接邻接薄片状金属基质，层2接着直接处于层1上，并且层3接着处于层2上，其中层2和层3被间隔层间隔。
在另一个实施方案中，层2直接邻接薄片状金属基质，并且层3接着处于层2上，其中层2和层3被间隔层间隔。
金属效应颜料的优选方案可以参见从属权利要求2-9。
另外，所述目的能通过提供一种制备本发明金属效应颜料的方法实现，其中此方法包括以下步骤：
(i)任选地向薄片状金属基质施涂未煅烧的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物层，其中金属离子含有或是至少一种选自金属 Al、Si、Sn、Mo和Zn的金属离子，
(ii)接连施涂三个未煅烧的层A、B和C，这些层各自由至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物组成或包含它们，其中层 A、B和C直接彼此叠置，和其中在层B中施涂的至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物在金属离子方面是与在层A和层C 中的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的一个或多个金属离子不同的，
(iii)在320-970℃的温度下煅烧在步骤(ii)中所得的产物，这任选地在还原条件下进行，得到含有至少一个间隔层的金属效应颜料。
或者，所述目的能通过提供一种制备本发明金属效应颜料的方法实现，此方法包括以下步骤：
(i)向被单层或多层涂覆的金属基质接连施涂两个未煅烧的层B和 C，这些层各自由至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物组成或包含它们，其中层B和C直接彼此叠置，和其中在层B中施涂的至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物在金属离子方面是与在层C和沿着基质方向直接与层B邻接的层中的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的一个或多个金属离子不同的，
(ii)在320-970℃的温度下煅烧在步骤(i)中所得的产物，这任选地在还原条件下进行，得到含有至少一个间隔层的金属效应颜料。
本发明还提供本发明的金属效应颜料用于化妆品配制剂、塑料、膜、织物、陶瓷材料、玻璃、油漆、印刷油墨、书写油墨、清漆、粉末涂料中和/或用于功能应用中的用途，功能应用例如是用于激光标记、IR反射、光催化。
本发明的另一个目的是提供一种制品，其中此制品包含至少一种本发明的金属效应颜料。
薄片状金属基质可以选自铝薄片、铜薄片、锌薄片、铁薄片、钛薄片、不锈钢薄片、银薄片、上述金属的合金以及混合物。薄片状金属基质优选选自铝薄片、铜薄片、锌薄片、铁薄片、不锈钢薄片、上述金属的合金以及混合物。上述薄片状金属基质也可以包含由至少一种高和/或低折射率的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物组成或包含它们的一个或多个涂层，并可以任选地经过煅烧。例如，所用的基质也可以是商购的涂覆的金属效应颜料。在一个优选实施方案中，用于本发明的基质是未涂覆的薄片状金属基质。
薄片状金属基质更优选选自铝薄片、铜薄片、锌薄片、铁薄片、上述金属的合金以及混合物。薄片状金属基质最优选选自铝薄片、铜薄片、锌薄片、上述金属的合金以及混合物。尤其优选的是，所用的薄片状金属基质是铝薄片。
如果铝薄片用作薄片状金属基质，则它们优选具有≥97重量％的铝含量，更优选≥98重量％，更优选≥99重量％，最优选≥99.7重量％，在每种情况下基于铝薄片的总重量计。在一个优选实施方案中，铝薄片另外具有优选≤1ppm的汞含量，优选≤2ppm的砷含量，优选≤10ppm的铅含量，优选≤1ppm的镉含量，优选≤10ppm的钡含量，优选≤20ppm的铬含量，优选≤20ppm的镍含量，优选≤20ppm的铜含量，优选≤20ppm的钴含量，优选≤2ppm的锑含量，优选≤10ppm的硒含量，和优选≤20ppm的锌含量。
在另一个实施方案中，用作薄片状金属基质的铝或铝合金薄片已经根据WO96/38505A1的权利要求1所述进行湿化学氧化。
如果铜薄片用作薄片状金属基质，则它们优选具有≥95重量％的铜含量，更优选≥96重量％，更优选≥97重量％，最优选≥98重量％，在每种情况下基于铜薄片的总重量计。在一个优选实施方案中，铜薄片另外具有优选≤1ppm的汞含量，优选≤3ppm的砷含量，优选≤20ppm的铅含量，优选≤15ppm的镉含量，优选≤10ppm的钡含量，优选≤20ppm的铬含量，优选≤20ppm的镍含量，优选≤20ppm的钴含量，优选≤2ppm的锑含量，和优选≤10ppm的硒含量。
如果金青铜薄片用作薄片状金属基质，则它们优选具有70-95重量％的铜含量，<5重量％至<30重量％的锌含量，0.01重量％至≤1.5重量％的铝含量，0.001重量％至≤0.5重量％的锡含量，在每种情况下基于金青铜薄片的总重量计。在一个优选实施方案中，金青铜薄片另外具有优选≤1ppm 的汞含量，优选≤3ppm的砷含量，优选≤20ppm的铅含量，优选≤15ppm 的镉含量，优选≤10ppm的钡含量，优选≤20ppm的铬含量，优选≤20ppm 的镍含量，优选≤20ppm的钴含量，优选≤2ppm的锑含量，和优选≤10ppm 的硒含量。
如果铁薄片用作薄片状金属基质，则它们优选从根据EP 1 251 152A1 的权利要求1所述进行还原处理的羰基铁粉末制备。
要涂覆的薄片状金属基质的平均厚度优选在30-2000nm的范围内，更优选是35-1500nm，最优选70-900nm。
在另一个实施方案中，铝薄片具有根据WO2004/087816A2或 WO2008/077612A2的相应主权利要求所述的平均厚度。
在另一个实施方案中，铁薄片具有根据WO2009/144005A1的主权利要求所述的平均厚度。
在一个实施方案中，薄片状金属基质的厚度分布的相对标准偏差是 11-98％，优选22-78％，更优选28-68％，最优选34-64％。相对标准偏差 [％]是标准偏差计算值与平均厚度之间的商值。
薄片状金属基质的平均厚度可以通过如WO2004/087816A2或 WO2008/077612A2所述的方法检测。优选，薄片状金属基质的平均厚度是通过下文的小节IIh“检测薄片状金属基质的平均厚度、层1、2和3的平均层厚度、整个涂层的平均层厚度、间隔层的平均高度ha以及空隙的平均高度hH”所述检测的。在本发明中，除非另有说明，术语“平均”总是表示算术平均值。
在一个优选实施方案中，薄片状金属基质具有由D50与平均厚度之商定义的纵横比，优选在2-1000的范围内，更优选10-600，更优选40-500，最优选50-300。
本发明的金属效应颜料任选地含有层1，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属离子含有或是至少一种选自金属Al、Si、Sn、Mo和Zn的金属离子。层1可以任选地至少部分地作为与直接邻接层1的层例如层2的混合层存在。
本发明金属效应颜料的层2和层3在煅烧后优选是多个高折射率层，或各自是高折射率层，其中折射率n优选是>1.8，特别优选n≥1.9，最优选n≥2.1。根据本发明选择在层2和/或层3中的至少两种不同的金属离子，使得用于形成层2和3的一种或多种金属氧化物、一种或多种金属氢氧化物和/或一种或多种金属氧化物水合物，优选各自具有平均折射率n>1.8。
层2和3中的至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物含有至少两种不同的金属离子，优选选自金属Ti、Fe、Sn、Mn、Zr、 Ca、Sr、Ba、Ni、Sb、Ag、Zn、Si、Al、Cu、Ce、Cr和Co，再优选选自金属Ti、Fe、Sn、Si、Al、Mn、Zr、Ag、Zn、Cu和Ce，更优选选自金属Ti、Fe、Sn、Ag、Zr和Ce，最优选选自金属Ti、Fe和Sn。
至少两种不同的金属离子优选均匀地分布在层2和/或3中，或者在其中形成梯度。在特殊情况下，至少两种不同的金属离子也可以不均匀地分布在层2和/或3中。
在本发明中，术语“至少两种不同的金属离子”表示存在不同元素的至少两种金属离子，例如钛和铁离子，或钛和锡离子，或钛和锆离子，或铁和锡离子，或铁和锆离子等。在本发明金属效应颜料的层2和/或层3中，不同的金属离子可以存在于金属氧化物和/或金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的混合物中，和/或也存在于混合氧化物和/或混合氢氧化物和/或混合氧化物水合物中。层2和/或层3可以含有这种金属氧化物和/或金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的混合物，和/或混合氧化物，和/或混合氢氧化物，和/或混合氧化物水合物，或由它们组成。
在一个实施方案中，两个层2和3中的一层仅仅含有一种金属离子，优选选自金属Fe、Ti、Sn、Zr和Zn，更优选选自Fe、Ti和Sn。相应地，两个层3或2中的相应另一层包括至少两种不同的金属离子，优选选自金属Fe、Ti、Sn、Zr和Zn，更优选选自Ti、Sn和Zr。
在一个优选实施方案中，层2和层3都含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的金属离子含有或是至少两种不同的金属离子，优选选自金属Fe、Ti、Sn、Zr和Zn，更优选选自Fe、Ti、Sn和Zr。
本发明金属效应颜料中的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物含量是通过X-射线荧光分析(XRF)作为相应金属氧化物检测的，并且可以作为相应元素金属计算。
本发明金属效应颜料的层1的平均层厚度优选是1-200nm，更优选 2-100nm，最优选5-50nm。
本发明金属效应颜料的层2和3的平均层厚度各自优选在30-300nm 的范围内，更优选是35-250nm，更优选是40-230nm，最优选是50-180nm。
在一个优选实施方案中，层2和3的平均层厚度是实质上相同的。在本发明中，术语“实质上相同的平均层厚度”表示层2的平均层厚度与层3 的平均层厚度之间的商值优选是0.5-1.8，更优选是0.7-1.6，更优选是 0.8-1.4，最优选是0.9-1.2。
在另一个实施方案中，在层2和3具有不同物理组成的情况下，它们的相应光学层厚度是实质上相同的，其中层2和3的光学层厚度可以遵循或不遵循公知的Lambda/4法则。光学层厚度定义为相应层的折射率和平均层厚度的乘积。
本发明金属效应颜料的层2和3的每层的光学层厚度优选≤1000nm。优选，层1、2和3的每层的光学层厚度是50-850nm，更优选是80-820nm，最优选是100-800nm。
本发明金属效应颜料的整个涂层的平均层厚度优选是≤750nm。整个涂层的平均层厚度优选是50-550nm，更优选是78-430nm，最优选是 95-340nm。
术语“整个涂层”表示完全的涂层，其从基质表面开始，并沿着一个方向垂直地延伸。
在一个实施方案中，层2和3的每层的层厚度分布的相对标准偏差是 2-74％，优选是3-63％，更优选是4-57％，最优选是5-49％，并且整个涂层的层厚度分布的相对标准偏差是0.3-31％，优选是1-27％，更优选是 1.2-24％，最优选是1.9-22％。相对标准偏差[％]是标准偏差计算值与平均厚度之间的商值。
在层2和3之间的间隔层优选基本上平行于薄片状金属基质的表面。在本发明中，术语“基本上平行”表示在扫描电子显微镜的横剖面照片中，经由间隔层绘制的回归线，相对于在薄片状金属基质表面上绘制的回归线，具有优选接近0的斜度。
在整个涂层内的间隔层的位置可以变化。如果例如层1、2和3的平均层厚度是实质上相同的，则相对于优选由任选层1以及层2和3构成的整个涂层而言，间隔层是位于整个涂层的大约中间位置。相对于整个涂层而言，间隔层优选位于整个涂层的六分之一和六分之六之间。在这里，“六分之一”表示整个涂层的面对薄片状金属基质的那部分，“六分之六”表示整个涂层的背离薄片状金属基质的那部分，所述整个涂层优选由任选层1 以及层2和3组成(图3)。
在层2和3之间形成的间隔层优选具有连接处，这也可以称为间隔物，其一方面用于连接与间隔层任一侧邻接的层，另一方面用于保持这些层彼此隔开。从扫描电子显微镜的横剖面照片可见，这些连接处或间隔物可以例如以条或列的形式按照与薄片状金属基质表面形成约90°、例如80-100°的角度排布。但是，它们也可以形成在5°-175°之间的任何其它角度。间隔物、特别是条，优选它们的纵轴，是优选按照15°-150°的角度排列，更优选35°-135°的角度，在每种情况下相对于薄片状金属基质的表面而言。当检测角度时，基质平面形成第一个臂。在每种情况下观察到的条的一个外侧形成第二个臂。从这两个臂的角顶点开始，检测所形成的角度，其中在使用扫描电子显微镜得到的横剖面照片的顶视图中，假定相对于在基质平面中的左侧形成0°，并相对于在基质平面中的右侧形成180°。
连接处或间隔物可以具有不同的几何形状，优选均匀分布在整个间隔层的整个面积上。例如，连接处或间隔物可以是筛网状、网格状、梯形、海绵状或蜂窝状的。在一些情况下，也可以是一些结构元件，其与在光子晶体或光子反相晶体中的那些相似，例如参见EP 2371 908 A2、EP 1 546 063 A1或EP 1 121 334 A1。
连接处或间隔物含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物。在一个优选的实施方案中，连接处或间隔物含有与位于间隔层任一侧上的层相同的物理组成。或者，在连接处或间隔物内，也可以形成在不同的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物之间的梯度。
在一个优选的实施方案中，连接处或间隔物含有金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的金属离子含有或是选自以下金属的至少两种金属离子： Ti、Fe、Sn、Mn、Zr、Ca、Sr、Ba、Ni、Ag、Si、Al、Zn、Cu、Ce、 Cr和Co，更优选选自Ti、Fe、Sn、Mn、Zr、Ag、Si、Al、Zn、Cu和 Ce，更优选选自Ti、Fe、Sn、Zr、Ag和Ce，最优选选自Ti、Fe和Sn。
本发明人认为连接处或间隔物也可以对于相邻层和进而对于本发明金属效应颜料起到力学稳定作用。认为在力学上十分稳定的效应颜料的形成可能是因为在间隔层内可具有的连接处或间隔物的数目、连接处或间隔物的不同角度以及几何形状，以及它们在间隔层的全部区域内的优选均匀分布。在本发明金属效应颜料中，在整个涂层与薄片状金属基质之间的粘合性是非常好的。本发明的金属效应颜料甚至能耐受极度剪切条件，例如在所谓的瓦林共混机(Waring Blender)实验中出现的条件，且没有可检测的损伤。瓦林共混机实验是如下文的小节IIf“瓦林共混机实验”所述进行的。
除了具有十分优异的力学稳定性之外，本发明的金属效应颜料还具有优异的化学稳定性和出色的气体产生稳定性，这将在下文中的部分IIk“化学品实验”和部分IIi“气体产生实验”中详述。
本发明金属效应颜料的间隔层优选具有5-120nm的平均高度ha，更优选是10-105nm，更优选是12-90nm，最优选是15-55nm。
为了检测间隔层的平均高度ha、层1、2和3的相应平均层厚度以及整个涂层的平均层厚度，扫描电子显微镜的横剖面照片用于建立作为基线的上部和下部基质表面。术语“上部和下部基质表面”在每种情况下表示在扫描电子显微镜横剖面照片中的薄片状非金属基质的较长边。在扫描电子显微镜横剖面照片中，通过用一个直线从扫描电子显微镜横剖面照片的左侧边缘和右侧边缘连接两个交叉点、即基质对任选层1的交叉点或基质对层2的交叉点，沿着薄片状非金属基质的表面绘制基线。
扫描电子显微镜的横剖面照片是使用AxioVision 4.6.3.图像处理软件 (来自Zeiss)分析的。
在与上部和下部基线成90°的角度，这对应于薄片状基质的两个表面，如扫描电子显微镜横剖面照片(图1)所示，按照50nm的间隔画出足够数目的平行线，使得在效应颜料上排布栅格。扫描电子显微镜的横剖面照片的放大率优选是至少50,000倍，基于Polaroid545(4“x 5“)计。从薄片状金属基质的相应基线开始，沿着相应的外层3或沿着相应的最外层的方向，手工测量在垂直于相应基线的多个平行线与相应的任选层1对于层2的界面、层2对于间隔层的界面、间隔层对于层3的界面和层3对于外部环境的界面或对于可能的其它涂层的界面之间的交叉点。在这里，按照50nm 间隔绘制的多个线之一也可能直接处于连接处或间隔物上。在这种情况下，仅仅记录处于层3对于外部环境或对于可能的其它涂层的界面上的线的相应交叉点。
从这些检测值，通过差值得到层1、2和3的层厚度，整个涂层的层厚度，任选存在的其它层的层厚度，以及间隔层的高度ha。层1的层厚度是从在层1与层2和相应基线的相应界面处的相应检测交叉点之间的差值计算的。层2的层厚度是从在层2对于间隔层的相应界面处的相应检测交叉点以及任选层1对于层2或基线对于层2的相应界面处的相应检测交叉点之间的差值计算的，前提是薄片状金属基质没有预先被其它层覆盖。层3 的层厚度是从在层3对于外部环境或可能的其它涂层的相应检测交叉点与间隔层对于层3的相应检测交叉点之间的差值计算的。整个涂层的层厚度是从在层3对于外部环境或可能的其它涂层的相应检测交叉点和相应基线之间的差值计算的。间隔层的高度ha是从在间隔层对于层3的相应检测交叉点与层2对于间隔层的相应检测交叉点之间的差值计算的。可能的其它涂层的层厚度可以按照相似的方法检测，和应当相应考虑差值。
上述方法也相应地用于检测薄片状金属基质的厚度。
从按照此方式检测的基质厚度、层厚度或高度ha的各个数值，得到相应的算术平均值，从而测定薄片状金属基质的平均层厚度、相应的平均层厚度和平均高度ha数值。为了有意义的统计结果，上述检测是在与基线垂直的至少100个平行线上进行的。
另外，在扫描电子显微镜照片中按照50nm间隔绘制的上述多个线的帮助下，确定按照每微米计的连接处的数目。
另外，在扫描电子显微镜照片中按照50nm间隔绘制的上述多个线的帮助下，确定按照每微米计的连接处或间隔物的数目，以及网络密度，后者定义为连接处或间隔物的数目相对于线数目的百分比。
如果本发明的金属效应颜料具有在整个涂层内的多于一个间隔层，则也相应地适用上述对于检测各层和间隔层所述的方法。
高度hma表示间隔层的中点。这是作为任选层1、层2的层厚度以及间隔层高度ha的一半的总和计算的。间隔层中点的相对高度hRma是从hma与整个涂层的层厚度之比得到的。相对高度的标准偏差σhRma优选是 0.2-18％，更优选是0.3-15％，更优选是0.4-11％，最优选是0.5-8％。相对高度的标准偏差σhRma是衡量在整个涂层内与薄片状金属基质表面平行的限定位置中排布的间隔层的手段。
如果本发明的金属效应颜料具有至少一个其它间隔层，则也通过上述方法使用扫描电子显微镜得到的横剖面照片测定它们的高度hma以及至少一个其它间隔层中点的相对高度hRma。对于相对高度标准偏差σhRma的上述值也应用于其它间隔层。
本领域技术人员知道已经被至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/ 或金属氧化物水合物涂覆的金属效应颜料具有在涂层内按照统计方式分布的孔。这些现有技术的金属效应颜料不具有间隔层。相比之下，本发明金属效应颜料中的间隔层以及位于间隔层内的空隙并不是统计分布在整个涂层中，而是按照平行于薄片状金属基质表面的方式排布在整个涂层内。
从统计分布的孔的中点到基质表面的距离也是使用扫描电子显微镜的横剖面照片按照上述方法检测的。为此，在相对于上部和下部基线的90°角度上，所述基线对应于薄片状基质的两个表面，按照50nm的间隔绘制足够数目的平行线，使得如扫描电子显微镜横剖面照片中所示在不含间隔层的珠光颜料上排布栅格。如果这些平行线之一位于一个或多个孔上，则检测它们的高度、它们的孔中点以及从一个或多个孔中点到基质表面的距离。孔中点的统计分布也可以用于测定标准偏差。
在现有技术的珠光颜料中，即在不含间隔层的珠光颜料的情况下，从统计分布的孔的中点到基质表面之间的距离的标准偏差是>20％。因此，从统计分布的孔的中点到基质表面之间的距离的标准偏差明显不同于本发明金属效应颜料的间隔层中点的相对高度的标准偏差。
因此，从不含间隔层的金属效应颜料的孔中点到基质表面之间的距离的标准偏差可以与本发明金属效应颜料的间隔层中点的相对高度的标准偏差对比。
扫描电子显微镜相片是使用Supra 35扫描电子显微镜(来自Zeiss)用本发明金属效应颜料的横剖面得到的。
在一个实施方案中，在间隔层的高度分布中的相对标准偏差是4-75％，优选7-69％，特别优选9-63％，最优选13-60％。高度分布的相对标准偏差[％]是标准偏差计算值与平均高度之间的商值。
在一个优选实施方案中，在至少一个间隔层内，本发明金属效应颜料具有按照每微米计的连接处或间隔物的数目是0-11个，更优选是0-9个，更优选是1-7个，最优选是1-3个。
在一个优选实施方案中，在至少一个间隔层内，本发明金属效应颜料具有网络密度，网络密度定义为连接处或间隔物的数目相对于线数目计的百分比，是<85％，优选是1-75％，更优选是1-63％，最优选是1-49％。
在本发明中，当网络密度高于85％时，不再称为间隔层，这是因为这种高比例的连接处或间隔物会获得基本上非常连续的涂层。
在更优选的实施方案中，本发明的金属效应颜料含有与薄片状金属基质表面基本上平行的至少一个间隔层，其中至少一个间隔层在每种情况下具有19-83nm的平均高度ha，更优选是27-66nm，最优选是33-57nm。
在一个特别优选的实施方案中，本发明的金属效应颜料具有平均高度 ha为5-100nm的至少一个间隔层，优选是11-79nm，最优选是23-57nm，其中在至少一个间隔层内的网络密度是1-85％，优选2-75％，更优选 3-70％，最优选5-65％。
间隔层含有空隙以及上述连接处或间隔物，这些空隙是在空间上受层 2和3以及连接处或间隔物限制的。
这些空隙的能量分散X-射线微量分析(EDX分析)不能确认是固体或液体材料，所以本发明人使用目前可用的分析方法，假设在间隔层内的空隙含有气体，可能是空气。相比之下，连接处或间隔物含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，如上所述。
在本发明金属效应颜料的间隔层内的空隙可以具有2-119nm的平均高度hH，优选是6-105nm，更优选是11-85nm，最优选是18-53nm。术语“高度hH”表示在空隙的最上部和最下部边界之间的最大距离。这根据上述检测高度ha的方法测定，其中在使用扫描电子显微镜得到的横剖面照片中，在与薄片状金属基质表面成90°的角度处，按照50nm的间隔绘制多个平行线。在这些线与上部和下部空隙边界之间的两个交叉点之间的差值表示为高度hH。在这里同样为了有意义的统计结果，对于至少100个线进行上述检测。
所以，平均高度ha是平均高度hH的最大值。因此，多个空隙也可以在间隔层内彼此叠置。
间隔层的平均高度ha以及空隙的平均高度hH是使用固化清漆膜检测的，其中本发明的金属效应颜料是基本上按照平面平行于基质的方式排布的，根据在下文的小节IIk“检测薄片状金属基质的平均厚度、层1、2和 3的平均层厚度、整个涂层的平均层厚度、间隔层的平均高度ha以及空隙的平均高度hH”所述。为此，用扫描电子显微镜(SEM)检测固化清漆膜的横剖面，如上文对于ha所述测定。除了这些横剖面之外，本发明的金属效应颜料可以通过FIB(聚焦离子束)方法切割。为此，高度加速的细离子束 (例如镓、氙、氖或氦)通过离子-光学系统聚焦在一个点上，并在要处理的效应颜料表面上逐行指引。当与效应颜料表面撞击时，离子释放出它们的大部分能量，并破坏在此点处的涂层，这导致逐行地去除材料。使用所记录的扫描电子显微镜照片，也可以按照上述方法检测平均高度ha，层1、 2和3的平均层厚度，以及整个涂层的平均层厚度。也可以使用通过FIB 方法切割的效应颜料的扫描电子显微镜照片，测定薄片状金属基质的平均厚度。
在另一个实施方案中，使用扫描电子显微镜的横剖面照片检测，分布在整个效应颜料上的在间隔层内的本发明金属效应颜料含有空隙的面积比例是51-99％，优选是63-96％，更优选是76-95％，最优选是84-94％。连接处或间隔物优选具有的面积比例是1-49％，优选是4-37％，更优选是 5-24％，最优选是6-16％。
另外优选的是，在间隔层中被连接处或间隔物占据的总体积小于被空隙占据的总体积。优选，在间隔层中被连接处或间隔物占据的总体积是基于被空隙占据的总体积计的小于50体积％，更优选小于30体积％，更优选小于20体积％，最优选小于10体积％。
本发明的金属效应颜料具有特别优异的光泽度和色饱和度。
本发明金属效应颜料的光泽度是使用来自Byk-Gardner的 Micro-TRI-光泽度检测计在黑/白遮盖力表格的基础上检测的，根据下文的小节IId“光泽度检测”中所述。本发明金属效应颜料的色饱和度也是用 BYK-mac多角度比色计(来自Byk-Gardner)在黑/白遮盖力表格的基础上检测，如下文的小节IIc“角度依赖性颜色检测”所述。其它光学效果，例如闪光和粒度，是根据下文的小节IIe“效果检测”所述检测的。
在一个实施方案中，除了上述层1、2和3之外，本发明的金属效应颜料还含有其它的高和/或低折射率层，从薄片状金属基质观察，这些层可以处于任选层1或层2之下和/或处于层3之上。这些其它层可以含有金属氧化物、金属氢氧化物、金属氧化物水合物，其中金属氧化物、金属氢氧化物、金属氧化物水合物的金属离子含有或是至少一种选自以下金属的金属离子：金属Ti、Fe、Sn、Mn、Zr、Ca、Sr、Ba、Ni、Ag、Si、Al、Zn、 Cu、Ce、Cr和Co，优选选自金属Ti、Fe、Sn、Zr、Ag、Si、Al、Zn、 Cu、Ce、Cr，更优选选自金属Ti、Fe和Sn。另外，这些其它层可以含有选自Ag、Al、Cr、Ni、Au、Pt、Pd、Cu、Zn和Ti的半透明金属，优选选自Ag、Au和Cu，或选自它们各自的合金和/或混合物。
在一个实施方案中，本发明金属效应颜料的每个层可以含有掺杂剂，其中掺杂剂可以含有金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，并且金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的金属离子含有或是至少一种选自金属Ca、Mg、Al、Ce、Zr或Sn的金属离子，优选Al、 Zr或Sn。掺杂剂的比例优选总共是≤1重量％，更优选总共是≤0.5重量％，最优选总共是≤0.2重量％，在每种情况下基于金属效应颜料的总重量计。
在另一个实施方案中，除了上述间隔层之外，本发明金属效应颜料的整个涂层也可以含有至少一个其它间隔层，其也按照基本上平行于薄片状金属基质表面的方式排布在层2和3之间。本发明的金属效应颜料优选具有在整个涂层内的不多于四个间隔层，否则它们的光学质量会降低。根据本发明，即使当本发明的金属效应颜料含有多于一个间隔层时，对于整个涂层而言，在整个涂层的六分之一或六分之六的部分中没有间隔层。
本发明的金属效应颜料可以具有任何所需的平均粒径D50。本发明金属效应颜料的D50值优选是3-150μm。本发明金属效应颜料的D50值优选是4-170μm，更优选是5-140μm，更优选是7-90μm，最优选是9-56μm。特别优选，本发明金属效应颜料的D50值是6-14μm或是15-35μm。
本发明金属效应颜料的D10值优选是1-60μm；更优选，本发明金属效应颜料的D10值是2-40μm，更优选是4-31μm。最优选，D10值是5-19μm。
本发明金属效应颜料的D90值优选是10-600μm；更优选，本发明金属效应颜料的D90值是30-200μm，更优选40-150μm，最优选45-120μm。
通过激光衍射方法得到的体积平均尺寸分布函数的累积频率分布的 D10、D50或D90值分别表示所检测的效应颜料的10％、50％或90％具有等于或小于在每种情况下所示数值的体积平均直径。在这里，本发明金属效应颜料的尺寸分布曲线是用Malvern’sMastersizer 2000设备根据生产者的指南检测的。根据Fraunhofer理论评价散射光信号，这也包括粒子的折射和吸收行为。
在一个实施方案中，本发明的金属效应颜料具有跨度△D，其定义为
Figure BDA0001382567620000161
是0.7-2.5，优选是0.8-2.2，更优选是0.9-1.9，更优选是0.9-1.8，最优选是1-1.7。
本发明的金属效应颜料可以如下制备：
-将薄片状金属基质在50-100℃的温度下悬浮在合适的溶剂中，
-任选地施涂金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物层，其中金属离子含有或是至少一种选自金属Si、Al、Sn、Mo和Zn 的金属离子，
-接连施涂三个未煅烧的层A、B和C，这些层各自含有金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物或由它们组成，其中层A、B 和C彼此叠置，并且其中在层B中的至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物在金属离子方面是与在层A和层C中的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物中的金属离子不同的，
-从一个或多个涂层溶液分离经涂覆的基质，任选地洗涤和/或任选地干燥经涂覆的基质，
-在320-970℃、优选400-930℃、更优选500-750℃的温度下煅烧，这任选地在还原条件下进行，得到本发明的含有至少一个间隔层的金属效应颜料。
在一个优选实施方案中，本发明的金属效应颜料是按上述方法制备的。
相应金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的沉积可以在含水条件下或在有机溶剂中进行。在含水条件下，pH应当优选保持恒定在pH 1.4-10.0的范围内，这取决于金属盐。在有机溶剂中，优选相应醇盐水解以进行沉积。
除了至少三个接连施涂、优选沉积的金属氧化物、金属氢氧化物和/ 或金属氧化物水合物之外，其它金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物当然也可以预先施涂和/或随后施涂，使得这些其它层可以布置为低于或高于上述层序列[任选层1/层2/间隔层/层3]。
在煅烧期间，惊奇地发现，存在于层B中的金属离子扩散到层A和/ 或层C中，从而在层A和/或层C中形成混合金属氧化物和/或混合的金属氢氧化物和/或混合金属氧化物水合物以及它们的混合物。因为金属离子从层B扩散到层A和/或层C中，所以在煅烧期间形成本发明的层2和3以及位于它们之间的间隔层，其中两个层2和3中的至少一层含有至少两种不同的金属离子。因此，从初始三个接连沉积的层A、B和C，在煅烧期间形成层2和3以及位于它们之间的间隔层，其中两个层2和3中的至少一层含有至少两种不同的金属离子。
认为金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物在煅烧期间相对于彼此的不同迁移性是对于间隔层的形成起作用的因素之一。在这里，在层B中所含的金属离子的迁移性与在层A和/或C中所含的金属离子的迁移性竞争，前提是金属离子从层B扩散到相邻层A和/或C中的至少一层中，并且金属离子从层A和/或C中的至少一层扩散到层B中。目前，本发明人认为如果在层B中所含的金属离子在煅烧期间的迁移性高于在层 A和/或C中所含金属离子的迁移性，这是对于形成间隔层的一个可能的解释。另外，认为在金属离子方面的浓度梯度能促进间隔层的形成，即与相反方向相比，更多的移动金属离子可以从层B扩散到相邻层A和/或C之一中。总之，认为间隔层的形成是在煅烧期间由于非常宽范围的不同其它因素的复杂相互作用引起的，例如熵和/或焓效应，但是还不清楚其具体原理。对于至少一个其它间隔层的形成，当然也相应地适用上述解释。
在一个优选实施方案中，接连施涂、优选沉积的三种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物中的第一种和第三种含有至少一种选自金属Fe、Ti、Sn和Zr的金属离子。在施涂之后，第一种和第三种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物相应地形成层A和层C。接连施涂、优选沉积的三种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物中的第二种形成层B，并含有至少一种选自金属Fe、Sn、Zr、Ti和Ce 的金属离子，其是与沉积用于形成层A和层C的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的金属离子不同的。在层A和层C中，施涂、优选沉积的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物可以是在金属离子方面彼此相同或不同的。
或者，本发明的金属效应颜料可以如下制备：
-将经煅烧、单层涂覆或多层涂覆的薄片状金属基质在50-100℃的温度下悬浮在水中，
-通过接连加入两种水溶性金属盐且在每种情况下同时加入无机碱，以金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的形式接连施涂两个未煅烧的层B和C，其中用于形成层B的第一种水溶性金属盐在金属离子方面是与用于形成层C的另一种水溶性金属盐不同的，并且在金属离子方面是与沿着基质方向直接与层B邻接的那层不同的，
-从一个或多个涂层溶液分离经涂覆的基质，任选地洗涤和/或任选地干燥经涂覆的基质，
-在350-1100℃、优选625-930℃、特别优选750-890℃的温度下煅烧经涂覆的基质，得到本发明的含有至少一个间隔层的金属效应颜料。
在此方法中，相应金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的施涂、优选沉积也优选在pH 1.4-10.0范围内的恒定pH下进行的，这取决于金属盐。
认为在煅烧期间，在层B中存在的金属离子扩散到层C中，从而形成在层C中的混合金属氧化物、和/或混合金属氢氧化物、和/或金属氧化物水合物、和/或金属氧化物和/或金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的混合物。因为金属离子从层B少扩散到层C中和/或在金属离子方面是与沿着基质方向直接与层B邻接的那层不同的，所以煅烧形成了本发明的层3 以及间隔层。因此，在煅烧期间，从初始接连沉积的两个层B和C形成层 3和间隔层，其中至少层3含有至少两种不同的金属离子。
在一个特别优选的实施方案中，用于形成层B和C或形成层A、B和 C的三种接连施涂、优选沉积的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物不含选自金属Si、Mg和Al的任何金属离子。
在向已经涂覆和任选煅烧的基质接连施涂两个未煅烧的层B和C的情况下，根据本发明，要在其上施涂层B的那层含有具有高折射率的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物。
在向已经涂覆和任选煅烧的基质接连施涂三个未煅烧的经涂覆的层 A、B和C的情况下，根据本发明，要在其上施涂层B的那层含有具有高或低折射率的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物。
在还原条件下的煅烧优选在形成气体(N2/H2)的存在下进行。
下面将参考不同的涂层举例详述上述内容。
例如，如果将水溶性钛(IV)盐、水溶性铁(III)盐和再次将水溶性钛(IV) 盐接连加入被SiO2涂覆的薄片状金属基质的悬浮液中，则在SEM横剖面中观察到，从基质开始，在已经存在的SiO2涂层之后，最终的煅烧得到了以下各层：层2，其含有金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的金属离子含有或是钛离子和/或铁离子；间隔层；以及层3，其含有金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的金属离子含有或是钛离子和/或铁离子。
例如，如果将水溶性钛(IV)盐、水溶性锡(IV)盐和再次将水溶性钛(IV) 盐接连加入被SiO2涂覆的薄片状金属基质的悬浮液中，则在SEM横剖面中观察到，从基质开始，在已经存在的SiO2涂层之后，最终的煅烧得到了以下各层：层2，其含有金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的金属离子含有或是钛离子和/或锡离子；间隔层；和层3，其含有金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的金属离子含有或是钛离子和/或锡离子。
例如，如果将水溶性钛(IV)盐加入被SiO2涂覆的薄片状金属基质的悬浮液中，在沉积二氧化钛、氢氧化钛和/或氧化钛水合物之后煅烧，此产物在煅烧之后再次悬浮，并接连加入水溶性锡(IV)盐以及再次加入水溶性钛 (IV)盐，则在SEM横剖面中观察到，从基质开始，在已经存在的SiO2涂层以及层2(其含有金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的金属离子含有或是至少钛离子)之后，另一次最终煅烧得到了以下各层：间隔层；和层3，其含有金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的金属离子含有或是钛离子和/ 或锡离子。
如果除了至少两个或三个接连施涂、优选沉积的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物之外，本发明金属效应颜料还具有含有金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的其它层，则在其它层中也可以形成其它间隔层，前提是上述对于至少两个或三个接连施涂、优选沉积的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物所述的工艺步骤也适用。
本发明金属效应颜料可以任选地具有至少一个外保护层，其能进一步提高气体稳定性和/或化学稳定性。
任选存在的保护层含有聚合物，例如丙烯酸酯，环氧化物，金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，它们的金属离子含有或是至少一种选自金属Si、Ce、Cr、Al、Sn、Zr、Zn的金属离子和它们的混合物，优选选自金属Si、Ce、Al、Sn、Zr和它们的混合物。在这里，任选存在的保护层的比例优选是0.1-7.0重量％，更优选是0.2-5.2重量％，最优选是0.3-3.1重量％，在每种情况下基于本发明金属效应颜料的总重量计。
任选存在的保护层可以是另外经过表面改性的，例如用硅烷改性。硅烷可以不具有官能连接基团或具有一个或多个官能连接基团。具有至少一个官能连接基团的硅烷也在下文中称为有机官能硅烷。
例如，一种或多种硅烷可以施涂到这种外保护层上。硅烷可以是烷基硅烷，其具有支化或未支化的具有1-24个碳原子、优选6-18个碳原子的烷基。
在一个更优选的实施方案中，不具有官能连接基团的硅烷是烷基硅烷。烷基硅烷优选具有式R(4-z)Si(X)z。在此式中，z是1-3的整数，R是取代或未取代的、未支化或支化的具有10-22个碳原子的烷基链，X表示卤素和 /或烷氧基。具有至少12个碳原子的烷基链的烷基硅烷是优选的。R也可以以环状方式与Si连接，其中在这种情况下z通常是2。
在另一个实施方案中，能与塑料、清漆或油漆粘合剂等化学连接的至少一种有机官能硅烷也可以用于表面改性。有机官能硅烷的官能团也可以称为偶联基团或官能连接基团，并优选选自羟基、氨基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、环氧基、异氰酸酯、氰基和它们的混合物。
优选用作表面改性剂的具有合适官能团的有机官能硅烷是可商购的，例如由以Evonik以商品名“Dynasylan”生产和销售。其他产品可以从 Momentive(Silquest硅烷)或从Wacker得到，例如来自GENIOSIL产品系列的标准硅烷和α-硅烷。
这些硅烷的例子是3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(Dynasylan MEMO，Silquest A-174NT)，乙烯基三(甲)乙氧基硅烷(分别是Dynasylan VTMO和VTEO，SilquestA-151和A-171)，甲基三(甲)乙氧基硅烷(分别是Dynasylan MTMS和MTES)，3-巯基丙基三甲氧基硅烷(Dynasylan MTMO；Silquest A-189)，3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(Dynasylan GLYMO，Silquest A-187)，三[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]异氰脲酸酯(Silquest Y-11597)，二[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)]四硫化物(Silquest A-1289)，二[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基二硫化物(Silquest A-1589)，β-(3,4- 环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷(Silquest A-186)，二(三乙氧基甲硅烷基) 乙烷(Silquest Y-9805)，γ-异氰酸基丙基三甲氧基硅烷(Silquest A-Link 35， GENIOSIL GF40)，甲基丙烯酰氧基甲基三(甲)乙氧基硅烷(GENIOSIL XL 33，XL 36)，(甲基丙烯酰氧基甲基)(甲)乙基二甲氧基硅烷(GENIOSIL XL 32，XL 34)，(异氰酸基甲基)甲基二甲氧基硅烷，(异氰酸基甲基)三甲氧基硅烷，3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基琥珀酸酐(GENIOSIL GF 20)，(甲基丙烯酰氧基甲基)甲基二乙氧基硅烷，2-丙烯酰氧基乙基甲基二甲氧基硅烷，2- 甲基丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷，3-丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷， 2-丙烯酰氧基乙基三甲氧基硅烷，2-甲基丙烯酰氧基乙基三乙氧基硅烷， 3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，3-丙烯酰氧基丙基三丙氧基硅烷，3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷，3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷，3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷，乙烯基三氯硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷(GENIOSILXL 10)，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷(GENIOSIL GF 58)，乙烯基三乙氧基硅烷或它们的混合物。
优选用作有机官能硅烷的是：3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 (DynasylanMEMO，Silquest A-174NT)，乙烯基三(甲)乙氧基硅烷(分别是 Dynasylan VTMO和VTEO，Silquest A-151和A-171)，甲基三(甲)乙氧基硅烷(分别是Dynasylan MTMS和MTES)，β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷(Silquest A-186)，二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷(Silquest Y-9805)，γ-异氰酸基丙基三甲氧基硅烷(Silquest A-Link 35，GENIOSILGF40)，甲基丙烯酰氧基甲基三(甲)乙氧基硅烷(GENIOSIL XL 33，XL 36)，(甲基丙烯酰氧基甲基)(甲)乙基二甲氧基硅烷(GENIOSIL XL 32， XL 34)，3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基琥珀酸酐(GENIOSIL GF 20)，乙烯基三甲氧基硅烷(GENIOSIL XL 10)和/或乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷 (GENIOSIL GF 58)。
也可以向本发明的粒子或本发明的颜料施涂其它有机官能硅烷。
另外，可以使用含水的预水解物，例如可以从Degussa商购。其中，这些包括含水氨基硅氧烷(Dynasylan Hydrosil 1151)，含水氨基/烷基官能硅氧烷(Dynasylan Hydrosil2627或2909)，含水二氨基官能硅氧烷 (Dynasylan Hydrosil 2776)，含水环氧基官能硅氧烷(Dynasylan Hydrosil 2926)，氨基/烷基官能低聚硅氧烷(Dynasylan 1146)，乙烯基/烷基官能低聚硅氧烷(Dynasylan 6598)，低聚乙烯基硅烷(Dynasylan 6490)或低聚短链烷基官能硅烷(Dynasylan 9896)。
在一个优选实施方案中，除了至少一种不具有官能连接基团的硅烷之外，有机官能硅烷混合物还含有至少一种氨基官能硅烷。氨基官能是能与在粘合剂中存在的大多数基团发生一种或多种化学相互作用的官能团。这可以包括共价键，例如具有粘合剂的异氰酸酯或羧酸酯官能团，或氢桥键，例如具有OH或COOR官能团，或离子相互作用。所以，氨基官能非常适合用于颜料与不同类型粘合剂之间的化学粘合。
以下化合物优选用于此目的：3-氨基丙基三甲氧基硅烷(Dynasylan AMMO；Silquest A-1110)，3-氨基丙基三乙氧基硅烷(Dynasylan AMEO)， [3-(2-氨基乙基)氨基丙基]三甲氧基硅烷(Dynasylan DAMO，Silquest A-1120)，[3-(2-氨基乙基)氨基丙基]三乙氧基硅烷，三氨基官能三甲氧基硅烷(Silquest A-1130)，二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺(Silquest A-1170)，N- 乙基-γ-氨基异丁基三甲氧基硅烷(Silquest A-Link 15)，N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷(Silquest Y-9669)，4-氨基-3,3-二甲基丁基三甲氧基硅烷 (Silquest A-1637)，((环己基氨基)甲基)(二乙氧基)甲基硅烷(GENIOSIL XL 924)，N-环己基氨基甲基三乙氧基硅烷(GENIOSIL XL 926)，N-苯基氨基甲基三甲氧基硅烷(GENIOSIL XL 973)或它们的混合物。
另外，本发明的金属效应颜料可以进行表面改性，这例如促进在不同的介质中引入效应颜料。当本发明金属效应颜料例如用于粉末涂料中时，效应颜料优选具有在EP 2318 463 A1或EP 2 576 702 A1的主权利要求中所述的表面改性之一。或者，本发明的金属效应颜料可以具有根据EP 1 699 884A2的权利要求1所述的最外涂层，其优选通过EP 1699 884A2的权利要求32所述的喷雾干燥方法施用。当本发明金属效应颜料用于化妆品配制剂中时，它们可以例如更容易地通过疏水性表面覆盖来促进引入O/W、 W/O或W/Si乳液体系中，例如使用三乙氧基辛酰基硅烷(INCI)，并且能达到更持久的乳液稳定性。
本发明的金属效应颜料也可以在每种情况下作为与透明和/或遮盖性的(无机)有机白色、彩色、黑色颜料和/或金属效应颜料和/或珠光颜料和/或填料的混合物用于所需的应用中，其中，本发明金属效应颜料的用量取决于相应的应用以及要实现的光学效果。
本发明的金属效应颜料可以用于化妆品配制剂、塑料、膜、织物、陶瓷材料、玻璃、油漆、印刷油墨、书写油墨、清漆和/或粉末涂料中。另外，本发明的金属效应颜料也可以用于功能应用中，例如激光标记、温室膜或农用膜。
在化妆品配制剂中，例如香体粉、散粉、压紧或松散的粉剂、粉霜；眼部彩妆，例如眼影、睫毛膏、眼线笔、眼线液、眉笔、润唇膏、口红、唇彩、唇线笔；头发造型组合物，例如头发喷剂、头发摩丝、头发凝胶、发蜡、染发膏、永久或半永久式染发剂、临时染发剂；护肤组合物，例如洗剂、凝胶、乳液、指甲油组合物，本发明的金属效应颜料可以与适用于相应应用的材料、添加剂和活性组分组合使用。本发明金属效应颜料在化妆品配制剂中的总浓度可以是在对于清洗产品所用的0.001重量％至对于免洗产品所用的40.0重量％之间，在每种情况下基于配制剂的总重量计。
在另一个实施方案中，本发明的金属效应颜料可以压实颗粒的形式存在。术语“压实颗粒形式”表示粒料，其优选是圆柱体和/或珠粒的形式。圆柱体在这里优选具有0.2-4.2cm的直径，更优选是0.5-2.3cm，最优选是 0.7-1.7cm，长度特别是0.2-7.1cm，更优选是0.6-5.3cm，最优选是0.8-3.7cm。珠粒优选具有≤1cm的半径，更优选是0.2-0.7cm，最优选是0.3-0.5cm。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种金属效应颜料，其含有薄片状金属基质、优选铝薄片，以及施涂在基质上的涂层，其中涂层含有：
a)任选地层1，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属离子含有或是至少一种选自金属Al、Si、Sn、 Mo和Zn的金属离子，
b)层2，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属离子含有或是选自金属Ti、Sn和Fe的至少一种金属离子，
c)层3，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属离子含有或是选自金属Ti、Sn、Zr和Fe的至少一种金属离子，
其中层2和层3中的至少一层含有选自上述的至少两种在物理上不同的金属离子，层2和层3被平均高度ha为19-66nm的至少一个间隔层间隔，并且在至少一个间隔层内的网络密度是在1-85％的范围内。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种金属效应颜料，其含有薄片状金属基质、优选铝薄片，以及施涂在基质上的涂层，其中涂层含有：
a)任选地层1，其含有氧化硅、氢氧化硅和/或氧化硅水合物或由它们组成，
b)层2，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属离子含有或是选自金属Ti、Sn和Fe的至少一种非着色金属离子，
c)层3，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属离子含有或是选自金属Ti、Sn和Fe的至少一种非着色金属离子，
其中层2和层3中的至少一层含有选自上述的至少两种在物理上不同的金属离子，层2和层3被间隔层间隔，并且其中金属效应颜料具有1-1500 的纵横比，优选2-1200，更优选3-800，最优选20-500。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种金属效应颜料，其含有薄片状金属基质、优选铝薄片和/或铁薄片，以及施涂在基质上的涂层，其中涂层含有：
a)任选地层1，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属离子含有或是选自金属Si和Al的至少一种金属离子，
b)层2，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属离子含有或是选自金属Ti、Fe和Sn的至少两种金属离子，
c)层3，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中金属离子含有或是选自金属Ti、Fe和Sn的至少两种金属离子，
其中层2和层3被间隔层间隔，其中涂层含有具有高和/或低折射率的其它层，并且金属效应颜料含有至少一个其它间隔层，其基本上与薄片状金属基质的表面平行，并且其平均高度ha是11-87nm，优选17-47nm。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种金属效应颜料，其含有薄片状金属基质、优选铝薄片和/或金青铜薄片，以及施涂在基质上的涂层，其中涂层具有基本上平行于薄片状金属基质表面的至少一个间隔层，并且效应颜料可以通过以下步骤得到：i)任选地施涂未煅烧的氧化硅、氢氧化硅和 /或氧化硅水合物层，ii)接连施涂三种未煅烧的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，其中这三种未煅烧的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物中的第二种是在物理上与其它不同的，并且其可以扩散到至少一种其它未煅烧的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物中，以及iii)在320-970℃的温度下煅烧在步骤ii)中得到的产物。
在一个实施方案中，代替至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，本发明金属效应颜料的涂层含有相应的金属亚氧化物、金属氟化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属氧卤化物和/或金属硫化物。
在一个实施方案中，除了至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物之外，本发明金属效应颜料的涂层还含有至少一种金属亚氧化物、金属氟化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属氧卤化物和/或金属硫化物。
下面通过一些实施例更详细地描述本发明，但是这些实施例并不限制本发明。实施例和对比例中的所有百分比是重量％。
I制备本发明的金属效应颜料
实施例1
在反应容器中先加入215g的铝糊料(STAPA METALLUX Mex 214， NFA:69.1％，来自ECKART GmbH)和650g乙醇，并分散10分钟。然后，将20.0g的DM水(DM＝软化的)加入此悬浮液中，并将混合物加热到75℃。一旦用乙酸将pH调节到pH 5.0，就按照1:1的体积比率逐步计量加入200ml的异丙醇钛(IV)和异丙醇的混合物。在完成添加时，向此悬浮液加入10g软化水，并将此混合物再搅拌30分钟。然后，在恒定pH下计量加入30ml的FeCl3乙醇溶液(w(FeCl3)＝40.0％)。在此过程中，用 NaOH的乙醇溶液(w(NaOH)＝10％)抵消pH的任何上升。在添加完成之后，将混合物再搅拌30分钟，然后按照1:1的体积比率均匀地计量加入另一份200ml的异丙醇钛(IV)和异丙醇的混合物。在所有添加完成之后，将悬浮液再搅拌60分钟，然后在保持热的同时用布氏漏斗进行吸滤，并用体积比率为1:1的乙醇和软化水的混合物洗涤。最后，滤饼用纯乙醇洗涤以脱除水，并在100℃下在干燥室中在氮气氛下干燥17小时。经干燥的金属效应颜料在保护气氛下于500℃煅烧60分钟。
实施例2
在反应容器中先加入230g的铝糊料(ALOXAL PM 4010，NFA: 65.9％，来自ECKARTGmbH)和630g乙醇，并分散10分钟。然后，将 20.0g的软化水加入此悬浮液中，并将混合物加热到75℃。一旦用乙酸将 pH调节到pH 5.0，就按照1:1的体积比率逐步计量加入200ml的异丙醇钛(IV)和异丙醇的混合物。在完成添加时，向此悬浮液加入10g软化水，并将此混合物再搅拌30分钟。然后，在恒定pH下计量加入150ml的FeCl3乙醇溶液(w(FeCl3)＝40.0％)。在此过程中，用NaOH的乙醇溶液 (w(NaOH)＝10％)抵消pH的任何上升。在添加完成之后，将混合物再搅拌30分钟，然后按照1:1的体积比率均匀地计量加入另一份200ml的异丙醇钛(IV)和异丙醇的混合物。在所有添加完成之后，将悬浮液再搅拌60 分钟，然后在保持热的同时用布氏漏斗进行吸滤，并用体积比率为1:1的乙醇和软化水的混合物洗涤。最后，滤饼用纯乙醇洗涤以脱除水，并在 100℃下在干燥室中在氮气氛下干燥17小时。经干燥的金属效应颜料在保护气氛下于550℃煅烧60分钟。
实施例3
按照与实施例2相似的方式进行实施例3，不同之处是所用的原料不是ALOXAL PM4010，而是被SiO2包封的铝效应颜料STANDART PCS 3500(来自ECKART GmbH)。
实施例4
将200g的来自Eckart的被SiO2包封的铝效应颜料STANDART PCS 3500悬浮在1300ml软化水中并在搅拌下加热到85℃。将悬浮液的pH降低到pH 2.2。通过加入浓度c(Sn)＝12g/L的100g氯化锡溶液，在铝薄片表面上沉积一个“SnO2”层。
在将混合物再搅拌20分钟后，向此悬浮液加入250ml的TiCl4溶液 (200g TiO2/L软化水)。在添加完成之后，将混合物再搅拌10分钟，然后将pH调节到pH 2.6。然后，计量加入密度为1.42g/cm3的60ml氯化铁水溶液。在计量添加完成时，将混合物再搅拌10分钟，并通过加入浓度 c(Sn)＝12g/l的100ml氯化锡溶液，在颜料表面上沉积另一个氯化锡薄层。然后，向此悬浮液加入250ml的TiCl4溶液(200g TiO2/L软化水)。然后，在10分钟之后计量加入密度为1.42g/cm3的12ml氯化铁水溶液。在添加结束之后15分钟时，过滤出悬浮液，并洗涤滤饼。将滤饼干燥并在保护气体中在550℃下煅烧60分钟。得到具有遮盖力、极高的色饱和度、高光泽度的金色效应颜料。
II表征本发明的金属效应颜料以及对比例的颜料
IIa检测粒径：
用来自Quantachrome的仪器(仪器：Cilas 1064)根据生产者指南检测本发明的金属效应颜料以及对比例颜料的尺寸分布曲线。为此，将约 50ml的相应颜料悬浮在异丙醇中，在超声浴(仪器：Sonorex IK 52，来自 Bandelin)中处理300秒，然后用Pasteur移液管将此样品放入检测仪器的样品准备池中，并进行重复分析。从各个检测结果计算平均值。按照 Fraunhofer方法评价散射光信号。
在本发明中，术语“平均粒径D50”表示体积平均尺寸分布函数的累积频率分布的D50值，这是通过激光衍射方法得到的。D50值表示50％的颜料具有等于或小于所示值的直径，例如20μm。相应地，D90值表示90％的相应颜料具有等于或小于相应检测值的直径。另外，D10值表示10％的相应颜料具有等于或小于相应检测值的直径。
IIb纵横比：
纵横比定义为薄片状金属基质的平均粒径D50与平均厚度h之间的比率。- 表 1 中列出薄片状金属基质的平均厚度。
表1:粒径和纵横比
实施例/对比例 D<sub>10</sub>[μm] D<sub>50</sub>[μm] D<sub>90</sub>[μm] 跨度 纵横比
实施例1 10.2 35.6 55.6 1.274 41
实施例2 2.2 34.0 56.8 1.604 56
实施例3 5.0 31.4 50.9 1.461 38
实施例4 4.8 30.6 51.2 1.516 36
对比例1 12.0 26.0 43.0 1.192 47
IIc角度依赖性颜色检测和遮盖力商值：
为了检测颜色值和亮度值，将本发明的金属效应颜料和对比例的颜料在6重量％的颜料含量下，在每种情况下基于湿清漆的总重量计，搅拌加入常规硝基纤维素清漆(Erco2615e青铜混合清漆无色；来自Maeder Plastiklack AG)中。这是通过先加入相应的颜料，然后用刷子将其分散在清漆中进行。在刮涂设备上(RK Print Coat Instr.Ltd.Citenco K101)用螺旋刮刀将最终的清漆按照76μm的湿膜厚度施涂到黑/白遮盖力表格 (Byko-Chart2853，来自Byk-Gardner)上，然后在室温下干燥。
使用BYK-mac多角度比色计(来自Byk-Gardner)在遮盖力表格的黑色背景上按照45°的恒定入射角并在相对于掠射角的不同角度处观察(按照生产者指南)以检测颜色值。为了表征颜色强度，使用色饱和度值C＊15，这是在黑/白遮盖力表格的黑色背景上在相对于掠射角的15°检测角度处测定的。
强反射性样品(理想镜面)在所谓的掠射角上反射几乎全部的入射光。在清漆涂层上的检测越接近掠射角，干涉颜色的外观就越强。
为了检测定义为
Figure BDA0001382567620000301
的遮盖力商值Dq，用BYK-mac多角度比色计(来自Byk-Gardner)，在黑/白遮盖力表格的黑色和白色背景上在25°的检测角度处，记录来自表IIb的清漆涂层的亮度值L＊25°。在45°的恒定入射角度处，检测几何25°涉及相对于掠射角的差异。观察角度是从在照明平面中的镜面反射检测的。
表2：在相对于掠射角的15°观察角处的颜色值
实施例/对比例 L 15°(s)1 a＊15°(s) b＊15°(s)
实施例1 118.93 -0.02 2.58
实施例2 110.69 19.76 82.32
实施例3 116.90 -0.22 3.59
实施例4 145.70 -2.34 60.59
对比例1 127.93 22.86 73.45
1在黑/白遮盖力表格的黑色背景上检测
IId检测光泽度：
光泽度是衡量直接反射的手段。为了检测光泽度，使用来自 Byk-Gardner的Micro-Tri-光泽度检测仪在黑/白遮盖力表格的白色背景上在基于垂直的60°检测角度处检测来自IIc的清漆涂层。本发明金属效应颜料和对比例颜料的光泽度值列在表3中。
与来自对比例1的具有单层涂层的颜料相比，来自实施例1-4的一些本发明金属效应颜料显示明显更高的光泽度。
表3的光泽度检测结果确认了与现有技术相比，本发明颜料具有非常高的反射系数。
IIe效果检测：
为了客观地描述本发明金属效应颜料的光学效果，使用BYK-mac分光光度计(来自Byk-Gardner)使用来自IIc的清漆涂层进行效果检测(参见 Byk-Gardner，目录"
Figure BDA0001382567620000311
Lacke und Kunststoffe"["清漆和塑料的质量控制"]2011/2012，97/98页)。对于闪光强度S_i、闪光面积 S_a和粒度G的相应检测值汇总在表3中。
表3:效果检测、遮盖力商值和光泽度
Figure BDA0001382567620000312
1在黑/白遮盖力表格的黑色背景上检测。
2在黑/白遮盖力表格的白色背景上检测。
实施例1-4的本发明薄片状金属效应颜料的效果值S_i、S_a以及G是高于对比例1的效果值。本发明薄片状金属效应颜料的可达到的光学效果明显优于来自对比例1的具有单层涂层的常规效应颜料的情况。
IIf瓦林共混机实验：
在工业中，许多清漆是在循环系统中加工的。在这种情况下，使得清漆组分经受高剪切力。瓦林共混机实验模拟这些条件，并用于评估环路稳定性或剪切稳定性。具体而言，在此实验中，其涂层未充分固定于载体材料上的颜料显示与未处理配制剂相比更明显的色饱和度值偏移。因此，瓦林共混机实验可以理解为用于衡量颜料涂层在剪切力下的相互粘合性。
为此目的，将本发明金属效应颜料或对比例颜料根据以下配方称重，并在880ml杯中与常规丙烯酸清漆逐步混合成糊料。然后在DIN 4-mm杯中用1：1的乙酸丁酯/二甲苯将粘度调节到17"。总共制备600g的清漆，将其中400g清漆倒入配备水冷却的1kg夹套式容器中，并用特定配件在 Dispermat(来自Waring Blenders)下搅拌。在13,500rpm下搅拌8分钟，然后取出200g的清漆，并将其余物质再搅拌12分钟。
配方:6％颜料
8％乙酸丁酯85
86％丙烯酸清漆，无色的
30％稀释乙酸丁酯85/二甲苯1:1
在每种情况下，用喷涂机并根据以下设置使用Sata LP-90喷枪将200 g的未处理和经处理的清漆各自施涂到实验板上。
设置:针:1.3.4
压力:4巴
操作：选择喷涂操作的次数，使得干清漆层厚度为15-20μm。
通常，当进行瓦林共混机实验之后时，在涂层中按照接近掠射角检测的光泽度差异和颜色差异是较小的，则效应颜料被认为是剪切稳定的。相对于未处理样品的△C*15°值应当理想地是小于2。
表4显示在本发明实施例2和4的基础上，相对于未处理的样品，样品进行瓦林共混机实验的颜色变化△C*15°以及光泽度变化值△60°光泽度。
表4:在瓦林共混机实验中的光泽度差异和颜色差异
△C*(15°) △光泽度(60°)
实施例2 2.1 -2.3
实施例4 2.6 -1.9
因此，本发明实施例2和4的金属效应颜料满足实验标准。颜色差异是小的且可以忽略。即使在显微镜下，也几乎无法检测到出现任何变化例如涂层起层或其它表面缺陷。
尽管具有间隔层，但本发明的金属效应颜料显示是对剪切十分稳定的。
IIg X-射线荧光分析(XRF)：
从粉末床通过X-射线荧光分析(XRF)检测粒子或颜料的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物含量。检测值列在表5中。不同的含量值表示作为TiO2的Ti，作为Fe2O3的铁，作为Al2O3的Al，和如果合适的话作为ZrO2的Zr，作为SiO2的Si，作为Mo2O3的Mo，和作为SnO2的锡。
表5：
Figure BDA0001382567620000331
IIh检测薄片状金属基质的平均厚度、层1、2和3的平均层厚度、整个涂层的平均层厚度、间隔层的平均高度ha以及空隙的平均高度hH：
为此目的，用刷子将本发明的金属效应颜料按照10％浓度加入双组分透明涂料Autoclear Plus HS(来自Sikkens GmbH)中，使用螺旋刮刀施涂到膜上(26μm湿膜厚度)并干燥。在24小时的干燥时间之后，准备这些刮涂层的横剖面。使用SEM分析横剖面，其中为了检测薄片状金属基质的平均厚度，检测至少100个颜料以得到有意义的统计结果。
为了检测层1、2和3的平均层厚度、整个涂层的平均厚度、间隔层的平均高度ha以及空隙的平均高度hH，上部和下部基质表面各自用作基线，即在每种情况下的薄片状金属基质的较长边。在这里，通过用一个直线从扫描电子显微镜横剖面照片的左侧边缘和右侧边缘连接两个交叉点、即薄片状金属基质对任选层1的交叉点或者薄片状金属基质对层2的交叉点，在扫描电子显微镜横剖面照片中绘制基线。扫描电子显微镜的横剖面照片是使用AxioVision 4.6.3.图像处理软件(来自Zeiss)分析的。
在对于这两个基线成90°的角度处，按照50nm的间隔画出足够数目的平行线，使得在完全扫描电子显微镜横剖面照片上排布栅格(图1)。扫描电子显微镜横剖面照片的放大率优选是至少50,000倍，基于Polaroid 545 计。从薄片状金属基质的相应上部和下部基线开始，在每种情况下沿着层 3的方向，手工测量在相应的任选层1对于层2的界面处、层2对于间隔层的界面处、间隔层对于层3的界面处和层3对于外部环境的界面处的这些线的交叉点之间的距离。在这里，按照50nm间隔绘制的一条线也可能直接处于连接点上。在这种情况下，仅仅记录处于表面层3对于外部环境的界面处的相应交叉点。从这些检测值，通过差值法得到层1、2和3的层厚度、整个涂层的厚度以及间隔层的高度ha。
为了确定空隙的平均高度hH，使用这些平行线与在间隔层内的上部和下部空隙边界之间的交叉点。
为了检测薄片状金属基质的厚度，使用在每种情况下位于上部和下部基质表面处的这些线与相邻层之间的交叉点。
从以此方式检测的基质厚度、层厚度、高度ha以及高度hH的各个数值，得到相应的算术平均值，从而确定上述的平均层厚度、薄片状金属基质的平均厚度、平均高度hH和平均高度ha数值。为了有意义的统计分布，上述检测是对于至少100个线进行的。术语“平均”在所有情况下表示算术平均值。
对比例的颜料不具有间隔层，但在涂层内可以具有统计分布的多个孔，根据上述方法使用扫描电子显微镜的横剖面照片也检测对比例颜料的横剖面照片。在这种情况下，如果平行线之一已经出现在一个或多个孔上，则检测孔的高度、它们的孔中点以及从一个或多个孔中点到基质表面的距离。
除了这些横剖面之外，本发明的金属效应颜料也可以通过FIB方法(聚焦离子束)切割。为此目的，高度加速的细离子束(例如镓、氙、氖或氦) 通过离子-光学系统聚焦在一个点上，并被逐行指引到要处理的效应颜料表面上。当与效应颜料表面撞击时，离子释放出它们的大部分能量，并破坏在此点处的涂层，这导致逐行地去除材料。使用所记录的扫描电子显微镜照片，也可以按照上述方法检测平均高度ha，层1、2和3的平均层厚度，以及整个涂层的平均层厚度。也可以使用通过FIB方法切割的金属效应颜料的扫描电子显微镜照片，测定薄片状金属基质的平均厚度。
表6：
Figure BDA0001382567620000351
d[nm]＝基质的平均层厚度
dS1[nm]＝任选层1的平均层厚度
dS2[nm]＝层2的平均层厚度
dS3[nm]＝层3的平均层厚度
nS＝按每微米计的平均条数目
AH[％]＝空隙的面积比例
SD＝网络密度[％]
hma＝间隔层的中点(任选层1、层2的层厚度和高度ha一半的总和)
hRma＝间隔层的相对高度
σhRma[％]＝间隔层的相对高度的标准偏差
ha＝间隔层的平均高度
在表6中，本发明金属效应颜料的网络密度显著低于对比例1颜料的网络密度95％。因为具有极少数目的孔，所以在对比例1的颜料中没有间隔层。
Iii气体生成(gassing)实验：
为了检测气体生成稳定性，将15g的本发明金属效应颜料和对比例颜料在搅拌下悬浮在20.0g的丁基乙二醇中达到5分钟。向此悬浮液加入 14.4g的无色粘合剂(ZK26-6826-402，生产者：BASF Coatings)和0.6g 的10％二甲基乙醇胺溶液(溶剂：水)，并将混合物搅拌5分钟。
将23.45g悬浮液搅拌加入233.1g的用于效应物质实验的乳状/无色混合清漆(ZW42-6008-0101，生产者：BASF Coatings)、37.5g的红色水性底涂层着色糊料(ZU560-329-0001，生产者：BASF Coatings，其含有氧化铁红，Fe2O3)和6.0g的黑色水性底涂层着色糊料(ZU42-5943-0001，生产者：BASF Coatings，其含有氧化铁黑，Fe2O3·FeO)的混合物。然后，用10％二甲基乙醇胺溶液(溶剂：水)将悬浮液的pH调节到8.2。
将265g的上述组合物加入被双室气泡计数器密封的气瓶中。气体洗瓶在水浴中于40℃平衡1小时，并进行气密性密封，并且此实验进行至多28 天。从在气泡计数器的上层小室中被替代的水体积读取所形成的气体体积。在28天后释放不超过10ml氢气的情况下，认为通过了此实验。气体产生实验的结果列在表6中。
IIj粉末涂料应用：
在每种情况下将15g的本发明金属效应颜料或对比例颜料与285g的来自TigerCoatings GmbH&Co.KG的Tiger粉末涂料和0.2％Aeroxide Alu C(来自Evonik)在来自Vorwerk,ThermoMix的工业厨房混合器中在4级水平上混合4分钟。用OptiSelect(来自ITWGerma)在工业粉末涂覆室中将混合的粉末涂料施涂到金属片上。
目测粉末涂料的应用特性、黑点的存在以及结构和流平性。
IIk化学品实验：
将来自IIj的经涂覆的实验片置于水平位置上，在接触时间为180、150、 120、90和60分钟的时候施涂5滴10％HCl。也在接触时间180、120、60、 30和15分钟的时候施涂5滴的1M NaOH。
然后，用水除去这些液滴，并且目测比较先前被覆盖的位置和未涂覆的位置。在这里，使用0-3的评价级别(对于每个点)(0＝无攻击，3表示颜料的最大降解)。检测的这些点然后加合在一起。化学品实验的结果可以参见表7。
表7
实施例 气体生成实验[d/ml] 化学品实验
实施例3 28d/5mL 1
实施例4 28d/3mL 0
对比例1 5d/失败 3
本发明金属效应颜料的优点在所有这些性能方面是显然的。本发明的金属效应颜料具有高遮盖力，非常好的力学和化学稳定性，以及高的光泽度和颜色强度。所考虑的全部对比例颜料都没有获得满意的所有上述性能。
IIl扫描电子显微镜照片：
扫描电子显微镜照片是使用Supra 35扫描电子显微镜(来自Zeiss)使用本发明金属效应颜料的横剖面得到的。能量分散X-射线微量分析(EDX 分析)是用来自EDAX的EDAXSapphire设备进行的。
III.应用实施例
应用实施例1:眼影霜剂
Figure BDA0001382567620000371
实施例1的金属效应颜料的用量可以是5-30.0重量％，基于眼影配制剂的总重量计。此配制剂可以用异十六烷补足到100重量％。
将相A混合并加热到85℃，然后将相B在搅拌下加入相A中。在倒入合适容器后，将混合物冷却到室温。
应用实施例2:压缩眼影
Figure BDA0001382567620000381
实施例2的金属效应颜料的用量可以是5.0-40.0重量％，基于眼影配制剂的总重量计。此配制剂可以用滑石补足到100重量％。
相A在2500rpm下在高速混合机中混合30秒。然后加入相B，并将此混合物在3000rpm下在相同的混合机中混合60秒。最后，在100巴和 30秒内用眼影压机将粉末混合物压制成形。
应用实施例3:香体粉
INCI名称 产品名称 重量％ 生产者/供应者
相A
合成氟金云母 Synafil S 1050 40.00 Eckart
聚丙烯 Synafil W 1234 8.00 Eckart
膨润土 Optigel CK-PC 10.00 BYK
滑石 滑石粉 18.00 VWR
硬脂酸镁 硬脂酸镁 4.00 Applichem
实施例3的金属效应颜料 20.00
实施例3的金属效应颜料的用量可以是0.2-5.0重量％，基于香体粉配制剂的总重量计。此配制剂可以用Synafil S 1050补足到100重量％。
混合相A，然后将粉末倒入合适的容器中。
应用实施例4:唇彩
Figure BDA0001382567620000391
实施例1的金属效应颜料的用量可以是0.10-8.00重量％，基于唇彩配制剂的总重量计。此配制剂可以用Versagel ME 750补足到100重量％。
将相A加热到85℃，然后将实施例1的颜料加入相B中，搅拌直到形成均匀稠度，然后倒入唇彩容器中。
应用实施例5:唇膏
Figure BDA0001382567620000392
Figure BDA0001382567620000401
实施例2的金属效应颜料的用量可以是0.5-20.0重量％，基于唇膏配制剂的总重量计。此配制剂可以用Eutanol G补足到100重量％。
将相A加热到85℃，然后将相B加入相A并混合。然后在75℃的温度下将此混合物倒入唇膏模具。
应用实施例6:眼线液配制剂
Figure BDA0001382567620000402
实施例3的金属效应颜料的用量可以是0.5-8.0重量％，基于眼线配制剂的总重量计。此配制剂可以用水补足到100重量％。
将Optigel WX-PC分散在相A的水中并搅拌10分钟。将相A和相B 分别加热到80℃。然后将相B在搅拌下缓慢加入相A。在冷却到45℃之后，逐步加入相C的成分，并将混合物分配入合适的包装中。
应用实施例7:摩丝
Figure BDA0001382567620000411
实施例2的金属效应颜料的用量可以是0.1-8.0重量％，基于摩丝配制剂的总重量计。此配制剂可以用Dow Corning 9041弹性体补足到100重量％。
将相A混合并加热直到其全部熔融。单独称量相B，并用高速混合机在2400rpm下混合60秒。将熔融相A的一半加入相B中，并将混合物再次在混合机中在2400rpm下混合30秒。然后也将相B的其余部分加入相 A，并将混合物再次在2400rpm下混合30秒。最后，将相C加入相AB，并将混合物再次在高速混合机中在2400rpm下混合30秒。
图1:扫描电子显微镜横剖面照片的细节，放大率为50,000倍(基于 Polaroid545)，具有在薄片状金属基质对于涂层的界面处绘制的基线和垂直于基线布置的线。在这些界面处的交叉点用“x”标记。
图2:间隔层的示意图。
图3:间隔层的位置的示意图。

Claims (12)

1.一种金属效应颜料，其含有薄片状金属基质和施涂于基质上的涂层，其中涂层包括：
a)任选地层1，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物、金属氧化物水合物、硅的氧化物、硅的氢氧化物、和/或硅的氧化物水合物，其中金属离子含有或是至少一种选自金属Al、Sn、Mo和Zn的金属离子，
b)层2，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，
c)层3，其含有至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物，
其中层2和层3中的至少一层含有至少两种不同的金属离子，并且层2和层3被间隔层间隔，
其中层2和/或层3中的至少两种不同的金属离子是选自金属Ti、Fe、Sn、Mn、Zr、Ca、Sr、Ba、Ni、Sb、Ag、Zn、Cu、Ce、Cr和Co，和
其中至少一个间隔层包括连接处和空隙，并且间隔层中点的相对高度的标准偏差σhRma是0.2-18％。
2.根据权利要求1的金属效应颜料，其中薄片状金属基质是选自铝薄片、铜薄片、锌薄片、铁薄片、钛薄片、不锈钢薄片、银薄片、上述金属的合金以及混合物。
3.根据前述权利要求中任一项的金属效应颜料，其中效应颜料还含有其它的高折射率层和/或低折射率层以及任选地至少一个其它间隔层。
4.根据权利要求1的金属效应颜料，其中层2和/或层3中的至少两种不同的金属离子是选自金属Ti、Fe、Sn、Ag、Zr和Ce。
5.根据权利要求1的金属效应颜料，其中至少一个间隔层在每种情况下具有5-120nm的平均高度ha。
6.根据权利要求1的金属效应颜料，其中至少一个间隔层按照平行于薄片状金属基质的表面方式排布。
7.根据权利要求1的金属效应颜料，其中通过使用横剖面的扫描电子显微镜检测，在整个金属效应颜料上分布的间隔层内，金属效应颜料具有空隙的面积比例是51-99％，并且连接处的面积比例是1-49％。
8.一种制备根据权利要求1-7中任一项的金属效应颜料的方法，其中此方法包括以下步骤：
(i)任选地向薄片状金属基质施涂未煅烧的金属氧化物、金属氢氧化物、金属氧化物水合物、硅的氧化物、硅的氢氧化物、和/或硅的氧化物水合物层，其中金属离子含有或是至少一种选自金属Al、Sn、Mo、Zn的金属离子，
(ii)接连施涂三个未煅烧的层A、B和C，这些层各自由一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物组成，其中层A、B和C直接彼此叠置，和其中在层B中施涂的至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物在金属离子方面是与在层A和层C中的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的一个或多个金属离子不同的，
(iii)在320-970℃的温度下煅烧在步骤(ii)中所得的产物，这任选地在还原条件下进行，得到含有至少一个间隔层的金属效应颜料，和其中在层B中存在的金属离子至少部分地扩散到层A和/或层C中，从而在经煅烧的效应颜料中形成至少一个间隔层，
其中用于形成层A、B和C的接连施涂的两种或三种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物不包含或者不是选自Si、Mg和Al的任何离子。
9.一种制备根据权利要求1-7中任一项的金属效应颜料的方法，其中此方法包括以下步骤：
(i)向被单层或多层涂覆的金属基质接连施涂两个未煅烧的层B和C，这些层各自由一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物组成，其中层B和C直接彼此叠置，和其中在层B中施涂的至少一种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物在金属离子方面是与在层C和在沿着基质方向直接与层B邻接的层中的金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物的一个或多个金属离子不同的，
(ii)在320-970℃的温度下煅烧在步骤(i)中所得的产物，这任选地在还原条件下进行，得到含有至少一个间隔层的金属效应颜料，和其中在层B中存在的金属离子至少部分地扩散到层C中，从而在经煅烧的效应颜料中形成至少一个间隔层，
其中用于形成层B和C的接连施涂的两种或三种金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属氧化物水合物不包含或者不是选自Si、Mg和Al的任何离子。
10.根据权利要求1-7中任一项的金属效应颜料用于化妆品配制剂、塑料、膜、织物、陶瓷材料、玻璃、油漆、印刷油墨、书写油墨、粉末涂料中和/或用于激光标记、温室膜或农用膜中的用途。
11.根据权利要求10的用途，其中油漆是清漆。
12.一种制品，其含有至少一种根据权利要求1-7中任一项的金属效应颜料。
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