CN111574850A - 金黄色珠光颜料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金黄色珠光颜料及其制备方法和应用，该金黄色珠光颜料包括颜料基材以及在颜料基材上依次包覆的第一金属氧化物层、二氧化硅层以及第二金属氧化物层；第一金属氧化物层和第二金属氧化物层均为掺杂有氧化镍的二氧化钛层，二氧化硅层中掺杂有钒酸铋。通过在颜料基材表面构成了高低折射率交替包覆的结构，能够有效提高珠光颜料的色度和亮度。同时，在三层结构中分别掺杂引入不同的有色氧化物，不仅提高了珠光颜料的干涉色，而且使得珠光颜料具有纯正的黄色吸收色，使得珠光颜料粉末呈现纯度较高的金黄色。该金黄色珠光颜料在涂料、油漆、塑料、皮革或壁纸中具有很好的应用前景。

Description

金黄色珠光颜料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及颜料技术技术领域，具体而言，涉及一种金黄色珠光颜料及其制备方法和应用。

背景技术

金色珠光颜料，大部分集中于采用无色的二氧化钛和红色的氧化铁之间的组合形成实现金色，但是其色浓度有限，且红色色调较强。随着市场对金色珠光颜料的质量、色泽、亮度等要求越来越高，金色珠光颜料的研究也越发深入。金色珠光颜料的结构也越来越复杂，从原来的单覆层向多覆层转变，单一金属氧化物包覆变为一种或者多种的组合。虽然采用多层包覆的形式在一定程度能制备高色度的金色珠光颜料，但是也存在金色中带红、绿的问题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金黄色珠光颜料及其制备方法和应用，以改善以上问题。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种金黄色珠光颜料，其包括颜料基材以及在颜料基材上依次包覆的第一金属氧化物层、二氧化硅层以及第二金属氧化物层；第一金属氧化物层和第二金属氧化物层均为掺杂有氧化镍的二氧化钛层，二氧化硅层中掺杂有钒酸铋。

第二方面，本发明实施例还提供了上述金黄色珠光颜料的制备方法，其包括：在所述颜料基材的表面依次包覆上述第一金属氧化物层、上述二氧化硅层以及上述第二金属氧化物层。

第三方面，本发明实施例还提供了一种涂料，其成分上述金黄色珠光颜料。

第四方面，本发明实施例还提供了一种注塑产品，其原料中添加有上述金黄色珠光颜料。

第五方面，本发明实施例还提供了上述金黄色珠光颜料在制备涂料、油漆、塑料、皮革或壁纸中的应用。

本发明上述实施例之一至少具有以下有益效果：

通过在颜料基材表面依次包覆第一金属氧化物层、二氧化硅层、第二金属氧化物层，其多层包覆构成了高低折射率交替包覆的结构，能够有效提高珠光颜料的色度和亮度。同时，在三层结构中分别掺杂引入不同的有色氧化物，不仅提高了珠光颜料的干涉色，而且使得珠光颜料具有纯正的黄色吸收色，使得珠光颜料粉末呈现纯度较高的金黄色。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例1中颜料在应用例1中喷涂后形成的工件的图片；

图2为实施例1中的珠光颜料截面的扫描电镜图片；

图3为对比例1中颜料在应用例1中喷涂后形成的工件的图片；

图4为实施例1中颜料在应用例2中注塑形成的注塑件的图片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明提供的一种金黄色珠光颜料及其制备方法和应用进行具体说明。

发明人针对现有的金黄色珠光颜料进行了研究，发明其虽然通过多种包覆层结构，再结合二氧化钛和氧化铁等氧化物的组合来实现了金黄色的呈现，但是其色度和光泽度还是不能达到较佳，并且还存在金色中带红、绿的问题。基于此，发明人经过大量研究和实践提出了一些技术方案。

本发明的一些实施方式提供了一种金黄色珠光颜料，其包括颜料基材以及在颜料基材上依次包覆的第一金属氧化物层、二氧化硅层以及第二金属氧化物层；第一金属氧化物层和第二金属氧化物层均为掺杂有氧化镍的二氧化钛层，二氧化硅层中掺杂有钒酸铋。

发明人发现通过上述技术方案能够实现金黄色珠光颜料具有较佳的色度和光泽度，以及纯正的金黄色泽，其原因可能在于，通过在颜料基材表面包覆的多层包覆以高折射率层+低折射率层+高折射率层的方式进行包覆，能够有效提高珠光颜料的色度和亮度。同时，在三层结构中分别掺杂引入不同的有色氧化物，不仅提高了珠光颜料的干涉色，而且使得珠光颜料形成纯正的黄色吸收色，使得珠光颜料粉末呈现纯度较高的金黄色。

进一步地，一些实施方式中，为了使得三层包覆结构之间能够具有较佳的折射率配合，第一金属氧化物层和第二金属氧化物层的厚度均为40～60mm，二氧化硅层的厚度为50～100mm。即一般情况下第一金属氧化物层和第二金属氧化物层的厚度可以相等。例如，第一金属氧化物层的厚度为50mm，二氧化硅层的厚度为80mm，第二金属氧化物层的厚度为50mm。

进一步地，三层包覆结构中掺杂的有色物质能够共同影响珠光颜料的金黄色的呈现。因此，为了使得珠光颜料的金黄色比较纯正，且色度较佳，一些实施方式中，第一金属氧化物层和第二金属氧化物层中掺杂的氧化镍的含量可为所在涂层的二氧化钛质量的1～7％，优选1.5～6.5％。二氧化硅层中掺杂的钒酸铋含量可为二氧化硅质量的5～10％，例如5％、6％、7％、8％、9％或10％。

由于第一金属氧化物层和第二金属氧化物层的材质主要为二氧化钛，为了使得水解形成的二氧化钛中含有折射率更佳的金红石型二氧化钛，本发明的一些实施方式中，第一金属氧化物层和二氧化硅层之间以及第二金属氧化物层和二氧化硅层之间均设置有氧化锡层，优选地，氧化锡层的厚度不大于5mm。氧化锡的存在可以使得能够转化更多的金红石型二氧化钛，进而提高第一金属氧化物层和第二金属氧化物层的折射率，同时，氧化锡本身也具有较高的折射率，但是其厚度控制在不大于5nm，以避免对整体性能造成影响。

进一步地，一些实施方式中，颜料基材包括但不限于云母和玻璃中的一种；较佳地，颜料基材为合成云母，例如，颜料基材可以为氟金云母。

为了使得珠光颜料具有较佳的粒径，需要对颜料基材的粒径进行一定的要求，因此，一些实施方式中，颜料基材的粒径为2～100μm，例如可以为4～55μm，也可以为6～40μm。

本发明的一些实施方还提供了上述任一实施方式的金黄色珠光颜料的制备方法，其包括：在颜料基材的表面依次包覆第一金属氧化物层、二氧化硅层以及第二金属氧化物层。

具体地，在颜料基材的表面以液相沉积方式依次包覆第一金属氧化物层、二氧化硅层以及第二金属氧化物层。

一些实施方式中，第一金属氧化物层和第二金属氧化物层的包覆均通过氯化镍和四氯化钛的同时水解进行包覆。水解的具体形式是在溶液体系中加热水解，具体地，水解条件为70～80℃的温度，pH为1.8～2.5。

进一步地，在两次包覆过程中氯化镍的含量为四氯化钛的1～5％。

进一步地，一些实施方式中，二氧化硅层的包覆是通过将含有偏钒酸铵与硅酸盐的碱性溶液与含有铋盐的酸性溶液进行中和反应，以达到液相沉积的方式包覆。其中，硅酸盐包括但不限于偏硅酸钠、硅酸钠、偏硅酸钾和硅酸钾中的至少一种，只要是能够中和反应生成二氧化硅或反应后经过煅烧形成二氧化硅的硅酸盐均可。具体地，硅酸盐可以为偏硅酸钠。

一些实施方式中，铋盐为硝酸铋。进一步地，碱性溶液可以为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量浓度可为30％，酸性溶液可以为硝酸溶液，硝酸溶液的质量浓度可为10％。

一些实施方式中，上述中和反应的温度为75～90℃，pH为6.5～10。

进一步地，一些实施方式中，在颜料基材的表面依次包覆第一金属氧化物层、二氧化硅层以及第二金属氧化物层具体包括：

第一步，在分散有颜料基材且温度为70～80℃、pH为1.8～2.5的水溶液中，加入含有氯化镍的四氯化钛溶液，并保持反应过程体系中pH值不变。其中，四氯化钛溶液的浓度为1～3M/L，优选2M/L，且氯化镍的含量为四氯化钛的1～5％，优选1％。为了使得反应过程能够均匀地进行，达到较佳的均匀包覆效果，四氯化钛溶液以滴加的方式进行，加入速率为0.8～1.2mL/min，优选1mL/min。一些实施方式中，保持反应过程体系中pH值不变是通过添加质量浓度为30％的氢氧化钠溶液来保持。

第二步，在温度为75～90℃、pH为6.5～10的条件下，添加含有偏钒酸铵的硅酸盐水溶液，并保持反应过程体系中pH不变。其中，硅酸盐为偏硅酸钠，偏硅酸钠水溶液中以二氧化硅含量计，溶质含量为10％左右，偏钒酸铵为二氧化硅质量的5％左右，反应过程中pH由质量分数为10％左右的稀硝酸(其中含有质量分数为5％左右的硝酸铋)进行控制。

第三步，在温度为70～80℃、pH为1.8～2.5的条件下，再次加入含有氯化镍的四氯化钛溶液，并保持反应过程体系中pH值不变。其反应过程的溶液参数以及工艺操作参见上述第一次金属氧化物层的包覆过程。

进一步地，为了使得金属珠光颜料固化以及除去水分，其制备方法还包括将水解包覆后的产物进行煅烧，一些实施方式中，煅烧温度为750～850℃，煅烧时间为0.5～1.5小时。

本发明的一些实施方式还提供了一种涂料，其成分包括如上述任一实施方式的金黄色珠光颜料。

本发明的一些实施方式还提供了一种注塑产品，其原料中添加有上述任一实施方中的金黄色珠光颜料。

由于上述涂料和注塑产品中含有上述金黄色珠光颜料，进而使得喷涂得到涂层和注塑产品都能够具有较佳的色泽和亮度。

本发明的一些实施方式还提供了上述任一实施方式的金黄色珠光颜料在制备涂料、油漆、塑料、皮革或壁纸中的应用。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

称取100g粒径为5-45μm、径厚比≥60的合成云母，置于5L的圆底烧瓶中，加入2000mL去离子水，放于水浴锅中，并以300rps速率搅拌，升温至60℃，用10％的稀盐酸调节pH值为1.5，加入100mL 2.5％的四氯化锡水溶液，半小时加完，然后升温至75℃，用30％的氢氧化钠调节pH值为2.0，以1mL/min的速率滴加400mL四氯化钛溶液(四氯化钛浓度为2M/L，含有四氯化钛质量1％的氯化镍)，以30％的氢氧化钠溶液保持pH值不变，添加完毕后升温至80°，以30％的氢氧化钠溶液调节pH值为8.0，以1mL/min的速率加入1500mL偏硅酸钠水溶液(二氧化硅含量为10％，其中偏钒酸铵为二氧化硅的5％)，以10％的稀硝酸(其中含有5％的硝酸铋)保持pH值不变，添加完毕后降温至75℃，用30％的氢氧化钠调节pH值为2.0，以1mL/min的速率滴加400mL四氯化钛溶液(四氯化钛浓度为2M/L，含有四氯化钛质量1％的氯化镍)，以30％的氢氧化钠溶液保持pH值不变，反应结束后过滤，烘干后放入马弗炉中，以10℃/min的升温速率升温至800℃，保温1小时取出，冷却至室温，得到金黄色珠光颜料。

实施例2

称取100g粒径为5-45μm、径厚比≥60的合成云母，置于5L的圆底烧瓶中，加入2000mL去离子水，放于水浴锅中，并以300rps速率搅拌，升温至60℃，用10％的稀盐酸调节pH值为1.5，加入100mL 2.5％的四氯化锡水溶液，半小时加完，然后升温至75℃，用30％的氢氧化钠调节pH值为2.0，以1mL/min的速率滴加400mL四氯化钛溶液(四氯化钛浓度为2M/L，含有四氯化钛质量1％的氯化镍)，以30％的氢氧化钠溶液保持pH值不变，添加完毕后升温至85°，以30％的氢氧化钠溶液调节pH值为6.5，以1mL/min的速率加入1500mL偏硅酸钠水溶液(二氧化硅含量为10％，其中偏钒酸铵为二氧化硅的5％)，以10％的稀硝酸(其中含有5％的硝酸铋)保持pH值不变，添加完毕后降温至78℃，用30％的氢氧化钠调节pH值为2.0，以1mL/min的速率滴加400mL四氯化钛溶液(四氯化钛浓度为2M/L，含有四氯化钛质量1％的氯化镍)，以30％的氢氧化钠溶液保持pH值不变，反应结束后过滤，烘干后放入马弗炉中，以10℃/min的升温速率升温至800℃，保温1小时取出，冷却至室温，得到金黄色珠光颜料。

实施例3

称取100g粒径为5-45μm、径厚比≥60的合成云母，置于5L的圆底烧瓶中，加入2000mL去离子水，放于水浴锅中，并以300rps速率搅拌，升温至60℃，用10％的稀盐酸调节pH值为1.5，加入100mL 2.5％的四氯化锡水溶液，半小时加完，然后升温至75℃，用30％的氢氧化钠调节pH值为2.5，以1mL/min的速率滴加400mL四氯化钛溶液(四氯化钛浓度为1.8M/L，含有四氯化钛质量1.2％的氯化镍)，以30％的氢氧化钠溶液保持pH值不变，添加完毕后升温至90°，以30％的氢氧化钠溶液调节pH值为6.5，以1mL/min的速率加入1500mL偏硅酸钠水溶液(二氧化硅含量为9％，其中偏钒酸铵为二氧化硅的5％)，以10％的稀硝酸(其中含有5％的硝酸铋)保持pH值不变，添加完毕后降温至78℃，用30％的氢氧化钠调节pH值为2.5，以1mL/min的速率滴加400mL四氯化钛溶液(四氯化钛浓度为1.8M/L，含有四氯化钛质量1％的氯化镍)，以30％的氢氧化钠溶液保持pH值不变，反应结束后过滤，烘干后放入马弗炉中，以10℃/min的升温速率升温至820℃，保温1小时取出，冷却至室温，得到金黄色珠光颜料。

实施例4

称取100g粒径为5-45μm、径厚比≥60的合成云母，置于5L的圆底烧瓶中，加入2000mL去离子水，放于水浴锅中，并以300rps速率搅拌，升温至60℃，用10％的稀盐酸调节pH值为1.5，加入100mL 2.5％的四氯化锡水溶液，半小时加完，然后升温至75℃，用30％的氢氧化钠调节pH值为2.5，以1mL/min的速率滴加400mL四氯化钛溶液(四氯化钛浓度为1.8M/L，含有四氯化钛质量1.2％的氯化镍)，以30％的氢氧化钠溶液保持pH值不变，添加完毕后升温至90°，以30％的氢氧化钠溶液调节pH值为6.5，以1mL/min的速率加入1500mL偏硅酸钠水溶液(二氧化硅含量为9％，其中偏钒酸铵为二氧化硅的5％)，以10％的稀硝酸(其中含有5％的硝酸铋)保持pH值不变，降温至60℃，用10％的稀盐酸调节pH值为1.5，加入100mL2.5％的四氯化锡水溶液，半小时加完，然后升温至78℃，用30％的氢氧化钠调节pH值为2.5，以1mL/min的速率滴加400mL四氯化钛溶液(四氯化钛浓度为1.8M/L，含有四氯化钛质量1％的氯化镍)，以30％的氢氧化钠溶液保持pH值不变，反应结束后过滤，烘干后放入马弗炉中，以10℃/min的升温速率升温至820℃，保温1小时取出，冷却至室温，得到金黄色珠光颜料。

对比例1

本对比例提供一种黄色珠光颜料的制备方法，大致与实施例1相同，区别仅在于对比例1的二氧化硅层中去除了掺杂的钒酸铋。

对比例2

本对比例提供一种黄色珠光颜料的制备方法，大致与实施例1相同，区别仅在于对比例2中的内外两层的二氧化钛层中省略了的掺杂的氧化镍。

对比例3

对比例提供一种黄色珠光颜料的制备方法，大致与实施例1相同，区别在于复合涂层的设置结构不同，对比例1中三层包覆结构分别省略了掺杂氧化镍和钒酸铋。

应用例1

以油漆喷涂为例

将4.00g金黄色珠光颜料(将实施例1～2和对比例1～4所述的制备方法制备的黄色珠光颜料)、4.0g醋酸丁酯及8.0g聚酯汽车涂料树脂混合，置于搅拌器下搅拌分散10分钟，继续添加汽车涂料树脂84.0g搅拌5分钟。

喷涂前先调整涂料的黏度至Ford 4号杯15s。喷涂时控制喷涂间的温度为25℃，相对湿度为60％。喷涂两遍，闪干10min后罩清漆，再次闪干后于140℃烘烤30min。

再用X-Rite MA68色差仪测试色泽和光洁度，结果如表1所示。图1为本申请实施例1提供的金黄色珠光颜料的喷涂应用的效果示意图；图2为实施例1的颜料截面通过扫描电镜成像的扫描电镜图片；图3为对比例1提供的金黄色珠光颜料的喷涂应用的效果示意图。

表1色差仪测试颜色的数据

备注：表1中，h°值代表色度角，C*值代表色饱和度，L*值代表亮度a*代表黄、绿色；b*代表红、蓝色。

由表1可知，相对于对比例1～3而言，实施例1～2提供的颜料在色饱和度和亮度上均得到显著提高。

应用例2

以注塑应用为例。

准确称取200g 105℃下干燥过的聚丙烯(PP)料于塑料密封袋中，加入1mL的光油(也叫分散油)然后振荡，让光油与聚丙烯料充分混合。用分析天平准备称取4.00g的金黄色珠光颜料(实施例1制备的金黄色珠光颜料)加入塑料密封袋中，再次振荡，揉搓，使珠光粉充分均匀分散在PP颗粒中。

料筒温度达到设定值后(通常为180℃～200℃)，把配好的聚丙烯料加入料斗里面，使用射胶和熔胶功能把料筒内原有余料挤出，直到挤出新料为止，挤出新料应有光泽，无杂质、无黑点、无烧焦、无气泡；同时，射胶时喷嘴应无堵塞现象。

待出来的塑料片(请参照附图4)前后两片无异后，再生产出来的塑料片即为稳定合格的产品，可以进入自动的正常生产。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金黄色珠光颜料，其特征在于，其包括颜料基材以及在所述颜料基材上依次包覆的第一金属氧化物层、二氧化硅层以及第二金属氧化物层；所述第一金属氧化物层和第二金属氧化物层均为掺杂有氧化镍的二氧化钛层，所述二氧化硅层中掺杂有钒酸铋。

2.根据权利要求1所述的金黄色珠光颜料，其特征在于，所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层的厚度均为40～60mm，所述二氧化硅层的厚度为50～100mm。

3.根据权利要求1所述的金黄色珠光颜料，其特征在于，所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层中掺杂的氧化镍的含量为所在涂层的二氧化钛质量的1～7％，优选1.5～6.5％；

优选地，所述二氧化硅层中掺杂的钒酸铋含量为二氧化硅质量的5～10％。

4.根据权利要求1～3任一项所述的金黄色珠光颜料，其特征在于，所述第一金属氧化物层和所述二氧化硅层之间以及所述第二金属氧化物层和所述二氧化硅层之间均设置有氧化锡层，优选地，所述氧化锡层的厚度不大于5mm。

5.根据权利要求1～3任一项所述的金黄色珠光颜料，其特征在于，所述颜料基材选自云母和玻璃中的一种；更优选地，所述颜料基材为合成云母，进一步优选为氟金云母；优选地，所述颜料基材的粒径为2～100μm，更优选为4～55μm，进一步优选为6～40μm。

6.如权利要求1～5任一项所述的金黄色珠光颜料的制备方法，其特征在于，其包括：在所述颜料基材的表面依次包覆所述第一金属氧化物层、所述二氧化硅层以及所述第二金属氧化物层。

7.根据权利要求6所述的金黄色珠光颜料的制备方法，其特征在于，在所述颜料基材的表面以液相沉积方式依次包覆第一金属氧化物层、述二氧化硅层以及所述第二金属氧化物层；

优选地，所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层的包覆均通过氯化镍和四氯化钛的同时水解进行包覆；优选地，水解条件为70～80℃的温度，pH为1.8～2.5，优选地，两次包覆过程中氯化镍的含量为四氯化钛的1～5％；

优选地，所述二氧化硅层的包覆是通过将含有偏钒酸铵与硅酸盐的碱性溶液与含有铋盐的酸性溶液进行中和反应，以达到液相沉积的方式包覆；优选地，所述硅酸盐选自偏硅酸钠、硅酸钠、偏硅酸钾和硅酸钾中的至少一种，优选所述硅酸盐为偏硅酸钠，优选地，所述铋盐为硝酸铋，优选地，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液，所述酸性溶液为硝酸溶液；优选地，中和反应的温度为75～90℃，pH为6.5～10；

优选地，在所述颜料基材的表面依次包覆所述第一金属氧化物层、所述二氧化硅层以及所述第二金属氧化物层包括：

在分散有所述颜料基材且温度为70～80℃、pH为1.8～2.5的水溶液中，加入含有氯化镍的四氯化钛溶液，并保持反应过程体系中pH值不变；

再在温度为75～90℃、pH为6.5～10的条件下，添加含有偏钒酸铵的硅酸盐水溶液，并保持反应过程体系中pH不变；

然后在温度为70～80℃、pH为1.8～2.5的条件下，再次加入含有氯化镍的四氯化钛溶液，并保持反应过程体系中pH值不变；

优选地，还包括将水解包覆后的产物进行煅烧，优选地，煅烧温度为750～850℃，煅烧时间为0.5～1.5小时。

8.一种涂料，其特征在于，其成分包括如权利要求1～5任一项所述的金黄色珠光颜料。

9.一种注塑产品，其特征在于，其原料中添加有如权利要求1～5任一项所述的金黄色珠光颜料。

10.如权利要求1～5任一项所述的金黄色珠光颜料或如权利要求6～7任一项所述的制备方法制备得到的金黄色珠光颜料在制备涂料、油漆、塑料、皮革或壁纸中的应用。

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