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| 云母鈦珠光顏料生產(chǎn)工藝及研究趨勢 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-09-09 09:45:03 瀏覽次數： |
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1．云母珠光顏料的合成與性能
珠光顏料是指具有珍珠光澤的一類(lèi)顏料，由于這類(lèi)物質(zhì)具有無(wú)色透明、折射率高、定向薄片層狀結構，使其在光的照射下，能經(jīng)多次折射、反射、透射，而呈現出晶瑩閃爍的珍珠光澤，由此而得名。
1942年，美國人Afwood提出用云母和TiO2合成珠光顏料；1963年，美國的杜邦(Do.Pont)公司以天然白云母為原料，用TiO2·H2O包膜制得一種新型珠光顏料——云母鈦珠光顏料。
這種珠光顏料珠光好且耐光、耐熱、耐硫、耐候、化學(xué)性質(zhì)穩定，加上品種多、著(zhù)色力強、色相范 圍廣、機械強度高、完全無(wú)毒，它的出現為珠光顏料的研發(fā)開(kāi)辟了一條新的道路標志著(zhù)人工合成珠光顏料進(jìn)入了一個(gè)成熟化和實(shí)用化的新時(shí)期?，F今它已廣泛應用于涂料、塑料、紡織、造紙、皮革、玻璃、瓷器、化妝品、裝飾品、建筑材料和汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域，其發(fā)展前景十分廣闊。
云母鈦珠光顏料是以天然云母薄片為基材，在其光滑的表面上以特殊的生產(chǎn)工藝均勻沉積一層或多層對光有高折射率的TiO2或TiO2和其它氧化物（如：Fe2O3、SiO2等）制成的珠光顏料。由于其氧化物膜層與云母基片的折射率不同，且氧化物膜層又是透明的，光在云母鈦粒子上產(chǎn)生多次反射、折射、透射，產(chǎn)生光的干涉作用，形成高質(zhì)量的珠光效應和閃色效應，從而呈現出柔和奪目、絢麗多彩的珍珠色澤，并且給人一種深遠的三維空間質(zhì)感。
云母鈦珠光顏料大致可分為三大類(lèi)：銀白色型、虹彩（幻彩）型、著(zhù)色型。銀白色型是云母鈦珠光顏料的基本型，是由于光在云母鈦表面反射而沒(méi)有透射，因而只呈現單一的銀白色相。虹彩型是通過(guò)控制和調節氧化物膜層的厚度或層次而獲得的，表面膜層通過(guò)光的多次反射、折射、和透射產(chǎn)生干涉作用形成極好的珠光效應和視覺(jué)閃光效應，而產(chǎn)生眩目璀璨的虹彩效果。
2、云母珠光顏料的生產(chǎn)工藝和制備方法
2.1 氣相包覆法
該方法是以可揮發(fā)的金屬有機物為物源，反應物以氣態(tài)形式與流化狀態(tài)的云母薄片在一定條件下發(fā)生氣相反應，金屬有機物以原子形式進(jìn)行分解，分解出的金屬原子氧化為金屬氧化物，沉積在云母薄片表面上，使包膜和晶化一次完成，形成一層致密均勻的透明金屬氧化物薄膜。該方法工藝技術(shù)要求高,國外還未達到工業(yè)化程度。
2.2 液相沉積法
該方法是將預處理的云母薄片在水懸浮液中經(jīng)攪拌使其充分分散，在一定條件下，通過(guò)溶液反應在云母薄片表面上沉積一層水合氧化物薄膜，再經(jīng)過(guò)濾、洗漆、干燥、焙燒等后序工藝處理而制得。該方法自20世紀60年代問(wèn)世至今，主要工藝未有大的變動(dòng)，只在個(gè)別條件上有所調整，其工藝技術(shù)已經(jīng)成熟，云母鈦珠光顏料的工業(yè)化生產(chǎn)主要采用這種方法。
通常是選用5-50微米且是經(jīng)濕法粉碎的白云母基片，將其制成一定濃度的漿液，調節漿液的pH值至2.0左右，升溫至70～80℃，然后以一定速度向溶液加入鈦鹽溶液，這個(gè)過(guò)程必須緩慢進(jìn)行，常用的鈦鹽為T(mén)iCl4和TiOSO4，利用鈦鹽易水解的特點(diǎn)，在控制溫度及 pH值恒定的條件下，讓鈦鹽水解成水合氧化鈦，并均勻沉積在云母薄片光滑的表面上，形成一層高折射率的透明的TiO2·H2O膜層，再經(jīng)過(guò)濾、洗漆、干燥、焙燒使TiO2·H2O脫水生成TiO2，即制得TiO2包膜的云母片粉。 其工藝流程如下：
鈦鹽→ 云母→云母漿→加熱包膜→過(guò)濾→洗滌→干燥→焙燒→后期處理→產(chǎn)品
這里，簡(jiǎn)要介紹幾種同屬于液相沉積法的制備方法，它們之間的差別主要體現在包膜過(guò)程中。
2.2.1加堿中和法
加堿中和法是將云母漿加熱至所需溫度，再滴加TiCl4溶液，在反應過(guò)程中，鈦鹽水解會(huì )產(chǎn)生酸，故需隨時(shí)加堿控制其溶液 pH 值恒定。
這個(gè)制備過(guò)程中，pH值是影響TiCl4水解的關(guān)鍵，直接影響水解速度和云母鈦珠光顏料的珠光效果。因而需要在穩定的 pH 值和適宜的溫度下進(jìn)行，一般以NaOH溶液作為堿液。
2.2.2夾心層包膜法
夾心層包膜法是以加堿中和法為基礎，只不過(guò)所包覆的氧化物不同，多用于制取虹彩型云母鈦珠光顏料。即：將云母漿加熱，向其中交替包覆TiO2層和SiO2層直至呈現所需的干涉色為止。
為了得到高質(zhì)量的產(chǎn)品，此制備過(guò)程需要緩慢進(jìn)行，并且要求反應溫度穩定而適宜，鈦鹽和錫鹽的添加量控制適當。
2.2.3復合包覆法
復合包覆法，同樣是以加堿中和法為基礎，它是同時(shí)以2種或2種以上的形式進(jìn)行包膜處理。一種為內包覆層是無(wú)色透明金屬氧化物膜層，對光有干涉作用，外包覆層是可吸收不同波長(cháng)光的相同或不同的金屬氧化物的復合物膜層，對顏料起著(zhù)色和增強遮蓋力的作用；另一種與此相反。
此包膜過(guò)程需要在 pH 值和溫度穩定的條件下進(jìn)行，以便獲得光滑致密的TiO2膜層。
2.2.4加熱水解法
加熱水解法，是鈦鹽在酸性條件下加熱水解。因為鈦鹽的水解程度直接影響顏料的珠光效果，因而需盡可能的使鈦鹽水解完全。
2.2.5緩沖法
緩沖法是利用緩沖劑與鈦鹽水解過(guò)程中生成的酸發(fā)生反應，來(lái)控制溶液的pH值。根據緩沖劑的不同類(lèi)別一般可分為：有機酸鈦法、酸性緩沖劑法。
?。?）有機酸鈦法。有機酸鈦法所用緩沖劑為有機酸-鈦鹽的混合液。此方法所用的原料簡(jiǎn)少，工藝流程簡(jiǎn)單，無(wú)須控制溶液的 pH 值，易于實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)，制取的產(chǎn)品亮度高，但由于使用有機酸，使生產(chǎn)成本增加,產(chǎn)品色澤發(fā)黃。
?。?）酸性緩沖劑法。酸性緩沖劑法所用緩沖劑為金屬（如：Zn）或金屬氧化物。此方法原料成本低，工藝流程簡(jiǎn)單，無(wú)須控制pH值,產(chǎn)物顆粒均勻細小，包覆率高，顏料珠光效果佳，外觀(guān)色澤好。但要求體系反應溫度適宜(最好控制在90℃)，對生產(chǎn)設備要求較高。
對于以上方法，綜合考慮工藝條件、技術(shù)要求、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟效益等各方面的因素，國內認為加堿中和法和酸性緩沖劑法較好。據稱(chēng)，經(jīng)大量小試、中試，證明加堿中和法更好。通過(guò)查閱資料，德國默克和美國邁爾公司的產(chǎn)品基本上也都采用加堿中和法制備。目前，這種工藝已十分成熟，許多其它制取云母珠光顏料的方法也由是它擴展而來(lái)?！ ?nbsp;
3、我國云母珠光顏料的研發(fā)趨勢
云母鈦珠光顏料是國外20世紀60年代發(fā)展起來(lái)的一種新型珠光顏料，它的開(kāi)發(fā)和應用已引起許多國家的高度重視。我國云母鈦珠光顏料的研制和開(kāi)發(fā)始于20世紀80年代，90年代投入生產(chǎn)，還處于初級發(fā)展階段。產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、制備和應用技術(shù)水平都處于一個(gè)較低的層次。因此，許多高檔產(chǎn)品所需的珠光顏料長(cháng)期依賴(lài)國外進(jìn)口，尤其是目前需求量較大的虹彩型產(chǎn)品存在一個(gè)很大的缺口。
要改變這種現狀，就要充分利用我國豐富的云母礦資源，大力改善國產(chǎn)產(chǎn)品光澤度低、色純度差、色相不鮮亮等缺點(diǎn)，努力提高生產(chǎn)工藝技術(shù)，采取相應措施加強我國云母鈦珠光顏料工業(yè)的研究、開(kāi)發(fā)和應用，縮短與工業(yè)國家同類(lèi)產(chǎn)品的差距。
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/遠志）
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