效果颜料过去现状和前景二效果颜料过去现状和前景二陈建颖

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4.无层结构效果颜料——无基底颜料效果颜料基本可以分为两类：－仅包括一种光学均一材料的片状；－具有层状结构，由至少两种不同光学性能材料组成；－无层结构颜料就是大家熟知的金属效果颜料，例如铝片或者铜锌片。透明效果颜料像薄片状的单晶BiOCl或者多晶TiO2也属于这一类。这些非金属薄片大多数非常薄从而达到一定的干涉颜色和基于基底片的薄片比起来，这将导致更低的机械稳定性。目前已知仅只有少数材料能够形成无论形状和厚度都适合做效果颜料的薄片。不能以这种方式结晶的物质，只有当与支撑片共同作用时才能被用作效果颜料。支撑片就是前面所讲的能够沉积所要研究的材料的基底或者模板。最好的例子就是基于自然或者涂覆了TiO2或者Fe2O3薄层的云母片的珠光颜料。基于透明基底的颜料，比如云母基产品即使涂层较厚，也能很轻易的与吸收颜料或者金属效果颜料结合。金属效果颜料的优点在于它们在使用场合中所显示出的较强的遮盖力。透明珠光颜料和更强遮盖力金属颜料的混合物经常被用作汽车漆。当使用于户外场合时，通过表面处理，可以提高很多效果颜料的耐候性。4.1金属效果颜料到目前为止，最重要的无层结构效果颜料是金属效果颜料。它们由铝薄片或者铝薄片，铜和铜锌合金，锌或者其他金属构成。这种金属效果是由颜料粒子表面对光的反射引起的。当部分反射光在粒子的边缘和角落被散射时，所能观察到的光泽效果就会降低。越大的粒子，其反射性也就越好，因而也就具有更好的光泽和亮度。表现出的金属效果也取决于在应用场合中金属薄片的取向，粒子形状，结合混合料的透明度以及其他着色剂的存在情况。所需要的颜料离子的尺寸取决于其最终用途。粒子尺寸大小可以从几微米到中等尺寸和粗糙级别。薄片的厚度可以在小于0.1－1微米的范围内变动。在市场上的金属颜料分为脱落和非脱落两种。由于在颜料的生产过程中使用了可以造成高表面张力的硬脂酸，所以脱落颜料就浮在油漆或者印刷油墨表面。相反，非脱落颜料被应用介质完全浸透，并且被均匀地分散到整个涂覆层中。非脱落性是由于使用了含有含支链或者不饱和的脂肪酸或者极性物质的润滑剂。金属效果颜料是使用冲压机器处理金属粒子得到的。使用干磨或者湿磨球磨机绝大多数被用来生产金属薄片。在球磨过程中，常加入润滑剂来防止冷聚变并且来达到理想的脱落或者非脱落性。依据起始粒子的性质和形状以及磨制条件，标准的铝粉颜料被制成玉米片状或硬币形状。一个特殊的种类就是PVD铝，也被叫做VMP(真空金属化颜料)，是通过将铝沉积到网上的一个真空过程制得的。将沉积的铝从网上取下之后，就会得到非常薄的薄片，将其混于涂覆层中就会显示出改良后的镜面效果。三种不同铝颜料的电子显微镜照片见图1。目前世界市场年产金属效果颜料2000吨以上。由于生成过程和使用环境，市场上供应的颜料主要是粉末状或者含有溶剂的配制品。含水或水溶性溶剂的稳定化铝银浆可以用于水溶性涂料或者印刷油墨。用特殊的有机或者无机材料包覆的颜料可以用于粉末涂料。(a)Alucar?(玉米片状),(b)Alushine?(硬币状),(c)Decomet?(PVD-型);所有颜料来自SchlenkMetallpulverGmbH&Co.KK.4.2天然珍珠质颜料天然珍珠质，也即所谓的鱼鳞银，是一种源于鱼鳞、鱼皮或者鱼鳔的颜料悬浮物。在该悬浮物中的颜料粒子是一种高纵横比的片状粒子。它们含有75－95％的鸟嘌呤和3－25％的次黄嘌呤。这两种嘌呤的比率取决于鱼的种类。一吨鱼只能产出不到250克的鸟嘌呤。工业上还没有制备这种嘌呤晶体的工艺。因此，鱼鳞的水悬浮液是通过有机溶剂萃取以便溶解并移除其中的蛋白质。剩下的悬漂液含有嘌呤晶体和鱼鳞，二者可以通过复杂的洗涤和相转变过程分离开来。颜料片状粒子趋于团聚，因此只能当作悬漂液来处理。由于价格昂贵，这些悬漂液几乎全部用于化妆品。天然珍珠质颜料粒子显示出一种很强的色泽柔和的光泽）.其密度相对较低，为1.6g/cm3,因此减少了液体配剂种的沉淀物。2004年全世界天然珍珠质颜料的产量估计不到50吨。4.3碱式碳酸铅碱式碳酸铅可以通过从醋酸铅水溶液析出六边形晶片的方式制取。在精细的控制条件下，二氧化碳可以与这些溶液反应。合成出的片状粒子还不到0.05μm厚，直径大约20μm，其纵横比约为200。由于它们具有2.0的高折射率以及具有的平滑的表面，片状粒子显示出了一种很强的光泽。通过改变反应条件来增加粒子厚度可以产生带有干涉颜色的颜料。这些晶体都非常脆并且它们的密度高达6.4g/cm3，这使它们在悬浮液中很快沉淀。由于它的团聚倾向，碱式碳酸铅被用来做稳定分散剂。考虑到毒性问题，这种颜料的用途日益受到限制。全世界每年生产的碱式碳酸铅不到1000吨。4.4氯氧化铋氯氧化铋效果颜料是在有氯化物存在的条件下水解强酸性铋盐得到的。晶体性质可以通过反应参数的选择来调节。这些参数比如，铋盐的浓度、温度、PH值、反应器形状以及表面活性剂的添加。通常为四角形的双锥晶体被压成高纵横比的片状粒子。纵横比在10－15之间的颜料光泽度较低，但却有非常好的皮肤感觉，常被用作化妆品填充物。具有较高纵横比的颜料晶体显示出很强的光泽性，因此主要被用于指甲油。光学稳定性较低，由于密度高达7.73g/cm3因而其沉淀速度很快，以及缺乏机械稳定性种种这些限制了氯氧化铋在技术场合中的应用。因此，氯氧化铋主要用于化妆品，也用于纽扣和珠宝类。目前，其世界年产量为400吨。4.5云母状铁氧片云母状铁氧片包含纯的或含有杂质的α氧化铁。在自然界中已经发现了云母状铁氧片的片状形式。这种密度约为4.6－4.8g/cm3的暗灰色低光泽天然产品几乎专门用于防侵蚀保护涂层。也可以通过在碱性介质中的热液反应得到片状云母状铁氧片。如果将大量的含有杂质的材料混合在一起，纵横比可以增加到100以上，这样会得到更好的光泽度。其颜色也会从暗晦涩的暗色调提升到吸引人的红棕色，因而使其能够用于装饰性场合。Al2O3,SiO2.和Mn2O3是最重要的掺杂成分。SiO2加强了小薄片的形成，Al2O3促使更大薄片的生成，而Mn2O3起到减小厚度的作用。使用ZrO2,B2O3,P2O5,SiO2或者再加上Al2O3都能够减少使用环境中的结块现象。Fe(OH)3或者更好的FeOOH作为起始物质在碱性悬浮液与掺杂物质一起被加热到170℃以上，一般是在250－300℃。含有杂质的云母状铁氧片薄片在几分钟到几小时后就可以形成。在第二个反应阶段，进一步增加的PH值会导致平坦基体面的增加。4.6二氧化钛薄片二氧化钛薄片可以通过将连续的TiO2薄膜破碎来得到。这种薄膜可以通过一种网涂覆工艺得到。该工艺中，TiOCl2在网状结构表面热水解。无基底TiO2.薄片也可以通过在强酸或强氢氧化物溶液中消溶掉云母基TiO2颜料的基底部分而得到。按上述方法得到的二氧化钛薄片不是单晶而是多晶，并且略微有孔。在大多数情况下，它们的机械稳定性有限，因而无法用于受力场合。4.7薄片状有机颜料有些颜料也可以被强制结晶成薄片状。典型例子是1,4-二酮基-3,6-二芳基吡咯并(3,4-c)-吡咯(DPP)[1,4-diketo-3,6-diarylpyrrolo(3,4-c)-pyrrole]，2,9-dichlorochinacridone和金属酞花菁。然而，它们的折光率的差异和典型应用介质的差异都太小，因而不能产生很强的干涉颜色和光泽效果。在大多数情况下，这些晶体的纵横比也要比无基底和有基底无机效果颜料的纵横比小得多。4.8液晶高分子颜料液晶高分子也可以以薄片或者大片薄膜的形式用来产生干涉特别是基于角度的干涉颜色效果[10]。这些材料的结构是由平行列向的手性胆缁列向的）液晶层所组成。这种液晶层的导向偶极子绕相邻层以一定角度旋转，建立起一种螺旋状的排列。由于每一层的折射率不同，这种螺旋排列会对干涉效果产生影响。它也有可能通过螺旋上层结构得到这种效果。[11]。许多的LCP颜料和薄膜是基于聚硅醚的。制备的第一步是形成薄的交叉结构的液晶高分子薄膜。在紫外固化聚合以后，形成的固体膜被磨碎成小片状。在大多数情况下，当这些粒子的厚度达到4μm以上时，这些粒子可以用来产生基于角度变化的颜色效果。由于厚度以及一些稳定性问题，这些颜料的应用至今都受到限制。

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