绿色珠光颜料及其制备方法与应用

文档序号:1900481 发布日期:2021-11-30 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 绿色珠光颜料及其制备方法与应用 (Green pearlescent pigment and preparation method and application thereof ) 是由 费明 邱玉琴 鲍领翔 谢秉昆 于 2021-09-30 设计创作,主要内容包括:本发明涉及颜料技术领域,公开了绿色珠光颜料及其制备方法与应用。绿色珠光颜料的制备方法,包括:采用液相沉积法,通过金属盐的水解使氧化锑和氧化钛包覆在显绿色颗粒表面形成氧化钛掺杂氧化锑的复合层得到半成品颜料;将半成品颜料烘干后煅烧。绿色珠光颜料,其颗粒的结构由内至外包括绿色颜料颗粒和包覆在绿色颜料颗粒外层的氧化钛掺杂氧化锑的复合层。本申请提供的绿色珠光颜料具有色度、光泽度高,耐高温性能好,色牢度好,耐色迁移能力好的优点,适合应用于涂料、油漆、塑料、皮革或壁纸中。(The invention relates to the technical field of pigments, and discloses a green pearlescent pigment, and a preparation method and application thereof. The preparation method of the green pearlescent pigment comprises the following steps: adopting a liquid phase deposition method, and leading antimony oxide and titanium oxide to be coated on the surfaces of the green particles through hydrolysis of metal salt to form a titanium oxide-doped antimony oxide composite layer to obtain a semi-finished pigment; and drying and calcining the semi-finished pigment. The green pearlescent pigment comprises green pigment particles and a titanium oxide and antimony oxide doped composite layer coated on the outer layer of the green pigment particles from inside to outside. The green pearlescent pigment has the advantages of high chromaticity and glossiness, good high-temperature resistance, good color fastness and good color migration resistance, and is suitable for being applied to coatings, paints, plastics, leather or wallpaper.)

绿色珠光颜料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及颜料技术领域,具体而言,涉及绿色珠光颜料及其制备方法与应用。

背景技术

呈现绿色效果的珠光颜料大致有两类,其一,根据包覆层厚度变化形成的干涉色的绿色效果珠光颜料,如单一包覆氧化铁、氧化铁,色彩不够鲜艳,且需要配合一定的有色基底才能呈现效果;其二,以绿色有机颜料与带有干涉绿色的珠光颜料相复合形成具有绿色珠光颜料,比单一的干涉色的绿色珠光颜料的色浓度会鲜艳,但是存在色迁移,耐温不高等问题。基于以上两种方式的产品特点,其使用方法、效果及应用领域有局限性。

鉴于此,特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供绿色珠光颜料及其制备方法与应用。

本发明是这样实现的:

第一方面,本发明提供一种绿色珠光颜料的制备方法,包括:

采用液相沉积法,通过金属盐的水解使氧化锑和氧化钛包覆在显绿色颗粒表面形成氧化钛掺杂氧化锑的复合层得到半成品颜料;

将半成品颜料煅烧。

在可选的实施方式中,控制分散有显绿色颗粒的溶液体系温度为55~78℃,pH为1.5~2.0,然后向溶液体系中加入含有锑盐和钛盐的混合溶液,加入过程保持pH不变,使生成的氧化锑和氧化钛包覆在显绿色颗粒之上形成复合层。

在可选的实施方式中,锑盐为三氯化锑,钛盐为四氯化钛。

在可选的实施方式中,显绿色颗粒包括基材和包覆在基材之外的显色层;复合层与基材质量之比为53~75%。

在可选的实施方式中,复合层中氧化锑的质量与氧化钛的质量之比为1.2~1.7%。

在可选的实施方式中,基材为片状基材。

在可选的实施方式中,片状基材为天然云母、合成云母、玻璃片和氧化铝中至少一种。

在可选的实施方式中,片状基材为合成云母,其粒径为5~100μm,优选10~40μm。

在可选的实施方式中,在显绿色颗粒的表面包覆二氧化硅层,二氧化硅层的包覆在复合层的包覆之前。

在可选的实施方式中,二氧化硅层的包覆方法为:采用液相沉积法,通过偏硅酸钠水解使生成的二氧化硅负载在显绿色颗粒表面。

在可选的实施方式中,二氧化硅层包覆是:向分散有显绿色颗粒的溶液中加入偏硅酸钠,然后用酸保持溶液体系pH为6.5~7.5,温度为75~85℃使生成的二氧化硅包覆在片状基材颗粒表面。

在可选的实施方式中,二氧化硅层的质量与片状基材的质量之比为50%~100%。

在可选的实施方式中,显色层为氢氧化铬层,显绿色颗粒是在基材颗粒表面包覆氢氧化铬层得到。

在可选的实施方式中,氢氧化铬层包覆方法为:采用液相沉积法,通过铬盐的水解使生成的氢氧化铬包覆在片状基材颗粒表面。

在可选的实施方式中,氢氧化铬层包覆是:控制分散有片状基材颗粒的溶液的pH为6.5~7.5,温度为75~85℃,然后向溶液体系中加入铬盐,使反应产生的氢氧化铬包覆在片状基材颗粒表面。

在可选的实施方式中,煅烧后氢氧化铬分解成氧化铬,形成的氧化铬层与片状基材的质量比为22~35%。

在可选的实施方式中,铬盐为氯化铬。

在可选的实施方式中,在基材颗粒表面包覆氢氧化铬层之前还包括氢氧化锡层包覆。

在可选的实施方式中,氢氧化锡层包覆方法为:采用液相沉积法,通过锡盐的水解使生成的氢氧化锡包覆在片状基材颗粒表面。

在可选的实施方式中,氢氧化锡包覆是:控制分散有片状基材颗粒的溶液的pH为1.5~2.0,温度为55~78℃,然后向溶液体系中加入锡盐溶液,使水解生成的氢氧化锡包覆在片状基材颗粒表面。

在可选的实施方式中,煅烧后氢氧化锡分解成氧化锡,形成的氧化锡层与片状基材的质量比为1.2~1.7%。

在可选的实施方式中,锡盐为氯化锡。

在可选的实施方式中,煅烧温度为800~1000℃。

在可选的实施方式中,煅烧前还包括将半成品颜料干燥。

第三方面,本发明实施例提供一种绿色珠光颜料,采用前述任一实施方式提供的制备方法制得。

第四方面,本发明实施例提供一种绿色珠光颜料,绿色珠光颜料颗粒的结构由内至外包括绿色颜料颗粒和包覆在绿色颜料颗粒外层的氧化钛掺杂氧化锑的复合层。

在可选的实施方式中,复合层中氧化锑的质量与氧化钛的质量之比为1.2~1.7%;更优选地,绿色颜料颗粒的核心为基材,复合层中氧化钛的质量与基材的质量比为53~75%;优选地,基材为片状基材。

在可选的实施方式中,绿色颜料颗粒和复合层之间还包括二氧化硅层,二氧化硅层的质量与基材的质量之比为50%~100%。

在可选的实施方式中,绿色颜料颗粒包括包覆在其片状基材外的氧化铬层,氧化铬层与基材的质量比为22~35%。

在可选的实施方式中,基材与氧化铬层之间还包括氧化锡层,氧化锡层和基材的质量比为1.2~1.7%。

在可选的实施方式中,片状基材为天然云母、合成云母、玻璃片和氧化铝中至少一种;更优选地,片状基材为合成云母,其粒径为5~100μm,优选10~40μm。

第五方面,本发明提供如前述实施方式的绿色珠光颜料在涂料、油漆、塑料、皮革或壁纸中的应用。

本发明具有以下有益效果:

在颜料颗粒外包覆二氧化钛可增加颜料的耐高温性能,提高颜料色牢度和分散性;而氧化锑的掺杂增加了氧化钛的灰蓝相,并且能够增加二氧化钛的结晶度。因此,复合层的包覆可提高颜料的色度、光泽度,使颜料具有更好的耐高温性能,更好的色牢度。

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为应用实施例1制得的实物产品图。

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。

下面对本发明实施例提供的绿色珠光颜料及其制备方法进行具体描述。

本发明实施例提供的一种绿色珠光颜料,绿色珠光颜料颗粒的结构由内至外包括绿色颜料颗粒和包覆在绿色颜料颗粒外层的氧化钛掺杂氧化锑的复合层。

在颜料颗粒外包覆二氧化钛可增加颜料的耐高温性能,提高颜料色牢度和分散性;而氧化锑的掺杂增加了氧化钛的灰蓝相,并且能够增加二氧化钛的结晶度。因此,复合层的包覆可提高颜料的色度、光泽度,使颜料具有更好的耐高温性能,更好的色牢度。

绿色珠光颜料由内至外具体结构为:

片状基材为核心,在其外依次包覆氧化锡层、氧化铬层、二氧化硅层以及复合层。

氧化锡的包覆主要是为了活化片状基材表面;氧化铬层在片状基材表面进行着色包覆形成吸收色;二氧化硅层可形成一定光学厚度的低折射率层起到光学增强亮度和色度的作用;复合层包覆可起可提高绿色珠光颜料的色度、光泽、分散性、色牢度以及耐高温性。综上,颜料的多层包覆结构可实现绿色珠光颜料具有高的光色度、亮度,具有好的耐高温、耐色迁移性能。

优选地,为使得制得的绿色珠光颜料具有更优异的性能,氧化锡层和片状基材的质量比为1.2~1.7%;氧化铬层与片状基材的质量比为22~35%;二氧化硅层的质量与片状基材的质量之比为50%~100%;复合层中氧化锑的质量与氧化钛的质量之比为1.2~1.7%;复合层中氧化钛的质量与片状基材的质量比为53~75%。

优选地,片状基材为天然云母、合成云母、玻璃片和氧化铝中至少一种;更优选地,片状基材为合成云母,其粒径为5~100μm,优选10~40μm。

本申请实施例提供的一种绿色珠光颜料的制备方法,包括:

采用液相沉积法,通过金属盐的水解使氧化锑和氧化钛包覆在显绿色颗粒表面形成氧化钛掺杂氧化锑的复合层得到半成品颜料;将半成品颜料煅烧。

通过本申请实施例提供的制备方法,可制得表面包覆有氧化锑和氧化钛复合层的绿色珠光颜料,复合层中,氧化锑增加了氧化钛的灰蓝相,并且氧化锑的存在能够增加二氧化钛的结晶度。因此,绿色珠光颜料外层的复合层可提高绿色珠光颜料的色度、光泽,同时包覆的二氧化钛还能使颜料具有耐高温性能,并提高颜料色牢度和分散性。

制备方法具体为:

S1、氢氧化锡层包覆

采用液相沉积法,通过锡盐的水解使生成的氢氧化锡包覆在片状基材颗粒表面。

具体为:控制分散有片状基材颗粒的溶液的pH为1.5~2.0,温度为55~78℃(例如55℃、60℃、70℃或78℃),然后向溶液体系中加入锡盐溶液,使水解生成的氢氧化锡包覆在片状基材颗粒表面。优选地,锡盐为四氯化锡。

更具体为:

将片状基材悬浮在水中,升高水温至55~78℃,向水中加入盐酸,使水溶液pH降低至1.5~2.0,然后向水溶液体系中加入四氯化锡,使四氯化锡水解,在此过程中利用氢氧化钠溶液保持体系pH不变,四氯化锡加完后搅拌半小时,使四氯化锡水解完全生成氢氧化锡包覆在片状基材表面。

四氯化锡的加入量以氢氧化锡经煅烧生成氧化锡的量计,其与片状基材的质量比1.2~1.7%。

S2、氢氧化铬层包覆

采用液相沉积法,通过铬盐的水解使生成的氢氧化铬包覆在片状基材颗粒表面;

具体是:

氢氧化铬层包覆是:控制分散有片状基材颗粒的溶液的pH为6.5~7.5,温度为75~85℃(例如75℃、80℃或85℃),然后向溶液体系中加入铬盐,使反应产生的氢氧化铬包覆在片状基材颗粒表面得到显绿色颗粒。此处的显绿色颗粒经煅烧后对应为前述的绿色颜料颗粒,包覆的氢氧化铬层为显色层。优选地,铬盐为氯化铬。

更具体是:

S1步骤完成后,升高溶液体系温度为75~85℃,采用氢氧化钠溶液调节pH至6.5~7.5,氯化铬溶液缓慢加入溶液体系中,在氯化铬加入过程中通过氢氧化钠溶液调节pH不变直至包覆目标量。

优选地,氯化铬的加入量以氢氧化铬经煅烧后分解成氧化铬计,其与片状基材的质量比为22~35%。

S3、二氧化硅层包覆

采用液相沉积法,通过偏硅酸钠水解使生成的二氧化硅负载在显绿色颗粒表面。

具体是:向分散有片状基材颗粒的溶液中加入偏硅酸钠,然后用酸保持溶液体系pH为6.5~7.5,温度为75~85℃(例如75℃、80℃或85℃)使生成的二氧化硅包覆在片状基材颗粒表面。

更具体是:

S2步骤完成后,保持溶液体系温度和pH不变,向溶液体系中加入偏硅酸钠,加入偏硅酸钠过程中用盐酸保持pH值不变。偏硅酸钠加入完后搅拌半小时确保生成的二氧化硅包覆完全。

优选地,二氧化硅层的质量与片状基材的质量之比为50%~100%。

S4、复合层包覆

采用液相沉积法,通过金属盐的水解使氧化锑和氧化钛包覆在显绿色颗粒表面得半成品颜料。

具体是:

控制分散有显绿色颗粒的溶液体系温度为55~78℃(例如55℃、60℃、70℃或78℃),pH为1.5~2.0,然后向溶液体系中加入含有三氯化锑和四氯化钛的混合溶液,加入过程保持pH不变,使生成的氧化锑和氧化钛包覆在显绿色颗粒之上形成复合层。

更具体是:

S3步骤反应完成后,将溶液体系的温度降低至55~78℃,通过盐酸控制pH至1.5~2.0,然后缓慢向溶液体系中加入三氯化锑和四氯化钛的混合溶液,加入过程中用氢氧化钠溶液保持pH值不变直至反应完成。

优选地,复合层中氧化锑的质量与氧化钛的质量之比为1.2~1.7%。

优选地,复合层中氧化锑的质量与片状基材的质量之比为53~75%。

优选地,片状基材为天然云母、合成云母、玻璃片和氧化铝中至少一种。

优选地,片状基材为合成云母,其粒径为5~100μm,优选10~40μm。

S5、煅烧

S4步骤完成后,进行过滤,将然后固体颗粒置于110℃环境下12h烘干,然后将烘干后的颗粒置于800~1000℃下煅烧30min,使氢氧化锡分解为氧化锡,氢氧化铬分解为氧化铬,得到绿色珠光颜料。

在本申请中,显绿色颗粒为煅烧后呈现绿色或本身呈现绿色的颜料颗粒。例如,在实施例中,显绿色颗粒是包覆有氢氧化铬层,煅烧后分解成氧化铬呈现绿色的颗粒。需要说明的是,在本申请的其他实施例中,显绿色颗粒也可以是已经煅烧分解生成氧化铬的颗粒或者采用除了液相沉积以外的方法获得的呈现绿色的颜料颗粒。无论是已经不需要煅烧即为绿色的颜料颗粒还是需要煅烧成为绿色颜料的颗粒,其经复合层包覆后进行煅烧,煅烧后呈现绿色,都包括在本申请提供的技术方案以内。

本申请实施例提供的另一种绿色珠光颜料,其采用本申请实施例提供的制备方法制得。

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

在搅拌条件下,将粒径范围为5-45μm(平均粒径为27μm)的100g合成云母加入到2L软水中,并加热至65℃,用质量浓度为50%的盐酸将溶液体系pH值降至1.5,继续缓慢加入以氧化锡计与合成云母质量比为1.5%的四氯化锡,用质量浓度30%的氢氧化钠溶液进行恒定pH值不变,加完后继续搅拌半小时,然后升温至78℃,将pH值升至6.5,继续缓慢加入由100g六水合氯化铬配成的500ml氯化铬溶液,同时用质量浓度30%的氢氧化钠控制并保持pH为6.5不变。加完后继续搅拌半小时后,继续加入由200g偏硅酸钠配成的2000ml偏硅酸钠溶液,用盐酸保持pH不变。加完后继续搅拌半小时,然后将pH值升至1.5,继续缓慢加入四氯化钛浓度为160g/L的600ml四氯化钛溶液(其中含有以生成的氧化锑计与生成的二氧化钛质量比为1.5%的氯化锑),用质量浓度30%的氢氧化钠溶液进行恒定pH值不变。反应结束,进行过滤、洗涤后在110℃下烘干12小时,最后在800℃煅烧0.5小时。得到绿色珠光颜料。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同,不同之处仅在于:合成云母粒径范围为10-30μm(平均粒径为15μm);加入由120g六水合氯化铬配制成的600ml氯化铬溶液,加入由150g偏硅酸钠配制成的1500ml偏硅酸钠溶液。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同,不同之处仅在于:氯化锡的加入量以反应得到的氧化锡计,其和片状基材的质量比为1.2%;加入由120g六水合氯化铬配制成的600ml氯化铬溶液;加入由180g偏硅酸钠配制成的1800ml偏硅酸钠溶液;四氯化钛的加入量为500ml,其中混合有以氧化锑计与生成的二氧化钛质量比为1.2%的氯化锑。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同,不同之处仅在于:氯化锡的加入量以反应得到的氧化锡计,其和片状基材的质量比为1.7%;四氯化钛的加入量为700ml,其中混合有以生成的氧化锑计与生成的二氧化钛质量比为1.7%的氯化锑。

实施例5

本实施例与实施例1基本相同,不同之处仅在于:加入的四氯化钛溶液中氯化锑含量以生成的氧化锑计与生成的二氧化钛之比为2.5%。

实施例6

本实施例与实施例1基本相同,不同之处仅在于:未包覆氢氧化锡层。则得到的颜料颗粒不含氧化锡层。

对比例1

本对比例与实施例1相比,所用的四氯化钛溶液中没有掺杂氯化锑。

对比例2

本对比例与实施例1相比,包覆二氧化硅层后不包覆复合层就进行烘干煅烧。

实验例1

将实施例1-6和对比例1-2的绿色珠光颜料进行性能评估,具体评估方式为:

样品的质量评估采用常见的涂布划卡或者喷板的方法。将一定的珠光颜料添加到树脂或者油漆中搅拌均匀后,然后涂布或者喷板,再用X-Rite MA68色差仪测试色泽和光洁度。如下表所示:

表1爱色丽测试颜色数据

通过上表可看出,各实施例制得的颜料与现有产品KC8235色相相近(h°值代表色相),色饱和度(C*值)及亮度(L*值)均得到显著提高。特别是色饱和度(C*值)提高明显。

将实施例1和实施例5对比发现实施例5的饱和度和亮度略差,说明当氧化锑掺杂量在本申请要求的范围内时具有更好的技术效果。将实施例1与对比1对比,饱和度和亮度均明显更好,说明掺杂氯化锑能够提高颜料的饱和度进一步能够说明掺杂氯化锑可以增加氧化钛的灰蓝相;将实施例1与对比例2对比,对比例2不包覆复合层,亮度大大差于实施例1,说明对于绿色珠光颜料来说包覆复合层可以明显提高其亮度。

实验例2

应用实例1:以油漆喷涂为例

准确称量4.00克实施例1制得的珠光颜料,添加4.0克醋酸丁酯及8.0克聚酯汽车涂料树脂,置于搅拌器下搅拌分散10分钟,继续添加汽车涂料树脂体系84.0克搅拌5分钟。喷涂前先调整涂料的黏度至Ford 4号杯14-15秒。喷涂时控制喷涂间的温度为25摄氏度,相对湿度为60%。喷涂两遍,闪干10分钟后罩清漆,再次闪干后于140摄氏度烘烤30分钟。喷漆结果如图1所示,可看出其具有非常优异的色泽和色彩效果。

应用实例2:以注塑应用为例:

准确称取200克105℃下干燥过的聚丙烯(PP)料于塑料密封袋中,加入1毫升的光油(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4.000克的实施例1珠光粉加入塑料密封袋中,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。

综上,本发明提供的绿色珠光颜料及其制备方法,在颜料颗粒外包覆二氧化钛可增加颜料的耐高温性能,提高颜料色牢度和分散性;而氧化锑的掺杂增加了氧化钛的灰蓝相,并且能够增加二氧化钛的结晶度。因此,复合层的包覆可提高颜料的色度、光泽度,提高其耐高温性能和色牢度。因此,本申请提供的绿色珠光颜料具有色度、光泽度高,耐高温性能好,色牢度好,耐色迁移能力好的优点,适合应用于涂料、油漆、塑料、皮革或壁纸中。

以上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。

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