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| 云母鈦珠光顏料生產工藝及研究趨勢 |
| 來源：中國粉體技術網 更新時間：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顏料，由于這類物質具有無色透明、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、化學性質穩定，加上品種多、著色力強、色相范 圍廣、機械強度高、完全無毒，它的出現為珠光顏料的研發開辟了一條新的道路標志著人工合成珠光顏料進入了一個成熟化和實用化的新時期。現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、建筑材料和汽車工業等領域，其發展前景十分廣闊。
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生多次反射、折射、透射，產生光的干涉作用，形成高質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感。
云母鈦珠光顏料大致可分為三大類：銀白色型、虹彩（幻彩）型、著色型。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有透射，因而只呈現單一的銀白色相。虹彩型是通過控制和調節氧化物膜層的厚度或層次而獲得的，表面膜層通過光的多次反射、折射、和透射產生干涉作用形成極好的珠光效應和視覺閃光效應，而產生眩目璀璨的虹彩效果。
2、云母珠光顏料的生產工藝和制備方法
2.1 氣相包覆法
該方法是以可揮發的金屬有機物為物源，反應物以氣態形式與流化狀態的云母薄片在一定條件下發生氣相反應，金屬有機物以原子形式進行分解，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。該方法工藝技術要求高,國外還未達到工業化程度。
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攪拌使其充分分散，在一定條件下，通過溶液反應在云母薄片表面上沉積一層水合氧化物薄膜，再經過濾、洗漆、干燥、焙燒等后序工藝處理而制得。該方法自20世紀60年代問世至今，主要工藝未有大的變動，只在個別條件上有所調整，其工藝技術已經成熟，云母鈦珠光顏料的工業化生產主要采用這種方法。
通常是選用5-50微米且是經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，這個過程必須緩慢進行，常用的鈦鹽為TiCl4和TiOSO4，利用鈦鹽易水解的特點，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，再經過濾、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→過濾→洗滌→干燥→焙燒→后期處理→產品
這里，簡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，在反應過程中，鈦鹽水解會產生酸，故需隨時加堿控制其溶液 pH 值恒定。
這個制備過程中，pH值是影響TiCl4水解的關鍵，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。
為了得到高質量的產品，此制備過程需要緩慢進行，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，它是同時以2種或2種以上的形式進行包膜處理。一種為內包覆層是無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光的相同或不同的金屬氧化物的復合物膜層，對顏料起著色和增強遮蓋力的作用；另一種與此相反。
此包膜過程需要在 pH 值和溫度穩定的條件下進行，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程中生成的酸發生反應，來控制溶液的pH值。根據緩沖劑的不同類別一般可分為：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少，工藝流程簡單，無須控制溶液的 pH 值，易于實現工業化生產，制取的產品亮度高，但由于使用有機酸，使生產成本增加,產品色澤發黃。
?。?）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，工藝流程簡單，無須控制pH值,產物顆粒均勻細小，包覆率高，顏料珠光效果佳，外觀色澤好。但要求體系反應溫度適宜(最好控制在90℃)，對生產設備要求較高。
對于以上方法，綜合考慮工藝條件、技術要求、產品質量、經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，經大量小試、中試，證明加堿中和法更好。通過查閱資料，德國默克和美國邁爾公司的產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。
3、我國云母珠光顏料的研發趨勢
云母鈦珠光顏料是國外20世紀60年代發展起來的一種新型珠光顏料，它的開發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發始于20世紀80年代，90年代投入生產，還處于初級發展階段。產品的產量、質量、制備和應用技術水平都處于一個較低的層次。因此，許多高檔產品所需的珠光顏料長期依賴國外進口，尤其是目前需求量較大的虹彩型產品存在一個很大的缺口。
要改變這種現狀，就要充分利用我國豐富的云母礦資源，大力改善國產產品光澤度低、色純度差、色相不鮮亮等缺點，努力提高生產工藝技術，采取相應措施加強我國云母鈦珠光顏料工業的研究、開發和應用，縮短與工業國家同類產品的差距。
（中國粉體技術網/遠志）
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