【技術】雲母珠光顏料的製備及應用

1、什麼是雲母珠光顏料

雲母鈦珠光顏料俗稱雲母鈦珠光粉。它是以天然或人工合成雲母薄片為核，在其表面包覆一層或交替包覆多層二氧化鈦及其他金屬氧化物形成的微粉，是一種在結構上與天然珍珠極為相似的平面夾心體。可以把每一片珠光顏料都視為一個微細的三稜，因此它也能像普通的三稜鏡一樣，將白色的複合光分解成五顏六色的單色光，從而顯示出極其美麗的珍珠光澤和金屬光澤。

珠光顏料所產生的顏色是由光的折射形成的，因而是典型的偽彩色。從反射光的強度而言，粒度較粗的珠光顏料能產生如星光閃爍的金屬視感；粒度較細的珠光顏料則呈現類似絲綢和軟緞般細膩、柔和的珍珠光澤。當光線入射時，一部分光線被表面膜層反射，另一部分光線通過折射透過膜層照到白雲母基質後再次被反射出來。當光線在界面發生多次折射、反射及部分吸收、部分穿透作用時，平行光線發生幹涉現象，從而形成了珠光效應，其珠光效應正是來自於光的幹涉。
　　

由此可見，作為珠光顏料的基本構造與天然珍珠十分相似，其差別僅僅是雲母鈦珠光顏料是平面夾心體，而天然珍珠是球面夾心體。雲母鈦珠光顏料之所以帶有珍珠光澤，是由於珠光顏料晶片平行地分布在載色劑中而引起光的多重反射的效果。同天然珍珠一樣，當光線照射雲母珠光顏料的表面時，它總是在反射大部分入射光的同時，把剩餘的光透射到下一層顏料晶片上，又重複一次光的反射和透射，如此反覆，對入射光多次幹擾，使白色的複合光分解成五顏六色的單色光，呈現斑斕的色彩。

由於在雲母微片上沉積包覆的物質的種類以及沉積物質含量的不同，使雲母珠光顏料的構造也就有所不同，進而產生性質上的變化及用途上的差別，主要體現在以下幾個方面。
　　

（1）珠光效應
　　

珠光效應是指珠光顏料具有珍珠般的柔和光澤。珍珠光澤是由包覆於雲母薄片上的二氧化鈦多晶膜對入射光產生多重反射和透射的結果，即光的幹涉現象所致。對於粒徑小的珠光顏料，由於包覆雲母薄片表面的二氧化鈦多晶膜像天然珍珠那樣，分成許多微小層次，這樣當入射光照射到其表面時，就會呈現類色絲綢那樣的光澤。這種光澤稱為「珠光」。雲母鈦珠光顏料的這種光學效應，稱為「珠光效應」。
　　

（2）金屬閃光效應
　　

平滑的金屬表面對光的鏡面反射給人眼產生的閃爍視感稱為「金屬閃光效應」。雲母薄片通過包覆鈦或其他金屬、非金屬氧化物，或者對已製成的雲母鈦珠光顏料進行表面金屬化處理，可以獲得一系列金屬光澤。例如，單純用二氧化鈦包覆的雲母鈦珠光顏料能顯示注目的銀白色金屬光澤；銀白色珠光顏料用炭黑或石墨包覆，能產生色調深沉的鉛金屬效果；用氧化銀、氧化鉍包覆的雲母鈦珠光顏料呈現烏亮的黑色金屬光澤；二氧化鈦和石墨混合包覆雲母鈦珠光顏料能獲得深灰色珠光；用氧化鐵著色的黃幹涉色珠光顏料，具有很強的黃金光澤。
　　

（3）視角閃色效應
　　

雲母鈦珠光顏料是由透明的雲母薄片表面沉積一層透明的，其折射率較基材雲母高出許多的金屬氧化物所構成。當光線在折射率不同的透明層界面發生多次光的折射、折射及部分吸收、部分穿透作用時，平行的各種反射光之間必將產生光的幹涉現象，因而產生珍珠般的光澤和色彩。當珠光顏料製成塗膜或塑料薄膜後進行觀察，對觀察者而言，當處於光線的反射角時，能看到最強的幹涉色；當偏離反射角時，只能看到珠白色或其他顏色。這種隨觀察者觀察角度的不同而看到不同幹涉色的現象稱為「視角閃色效應」。

　　

（4）色彩轉移效應
　　

採用幹涉色雲母鈦珠光顏料製成的塗膜或塑料薄膜，能同時顯示兩種不同的顏色。這種顏色的變化稱為色彩轉移效應或雙色效應。正面看到顏料的反射色，側面能看到其透射色，且色相總是互為補色。例如，採用幹涉色幻彩珠光顏料著色的珠光汽車塗料塗裝的轎車，其色彩會隨著轎車車身的曲率而發生變化。色彩轉移效應表現為從黃變到紫，從藍變到橙，從綠變到紅，亦即從一種顏色變到它的互補色。這種特殊的光學現象稱為「色彩轉移效應」。正是由於珠光顏料的這種光學特性，才使得塗配色師能根據不同的審美要求，來設計和創造各種奇妙和夢幻般的裝飾效果。
　　

（5）附加色彩效應
　　

雲母鈦珠光顏料可以和透明的無機和有機顏料相混合，或直接用這些顏料對珠光顏料進行著色，所產生的色彩效果非常迷人。如用銅酞菁藍和銅酞菁綠對珠光顏料進行著色，其色彩不但不會消弱，反而會增強。這是珠光顏料所特有的「附加色彩次奧應」，也叫「增色效應」。閃光鋁粉類常規金屬顏料的一個嚴重缺點是，一旦與這類顏料相混合，再對樹脂進行染色，其色彩的亮度和飽和度會大幅度地哀減，從而使顏料變得深沉和暗淡。這是普通金屬顏料在塗料、塑料著色時經常遇到的技術難題。而珠光顏料則不然，經配色後的塗料或經施工後的塗膜色彩反而變得更加鮮豔和亮麗。這一光學特性稱為「附加色彩效應」或「增色效應」。
　　

（6）三維空間效應
　　

不論是何種類型的珠光顏料，它總是透明或半透明的薄片。當光線照射到薄片表面時，它總是反射大部分入射光，而把剩餘的光透射到下一層顏料晶片上，於是重複一次光的反射和透射，這樣反覆多次，直到穿過基底材，達到顏料片背光面的二氧化鈦多晶膜上，才被完全吸收和反射。
　　

這一光學特性使得珠光顏料在透明性的塗膜或塑料薄膜中，具有深遠的三維空間質感。薄膜幾何厚度雖然很薄，但給人的視感卻總是厚膜。這是珠光顏料不同於一般顏料的重要光學特性。這種給人的三維空間質感稱為「三維空間效應」。
　　

（7）背景襯度效應
　　

由於雲母珠光顏料總是透明或半透明的晶片，它的遮蓋力遠不如常規二氧化鈦。因此，可以在有色物體的表面覆蓋由顏料晶片組成的透明塗膜，使底層的色彩透明或半透明的珠光顏料面塗層顯露出來。這種光學特性稱為「背景襯度效應，是普通顏料和金屬顏料所沒有」。

目前，國內的研究工作主要集中在對於液相包覆工藝的探索，確定和改進影響雲母珠光顏料質量的各種工藝因素及參數，以其發現如何提高雲母珠光顏料的白度、色彩效果以及珠光光澤的方法。影響雲母珠光顏料質量的因素概括起來有以下幾個方面：
　　

（1）基質雲母粉的顆粒形態及徑厚比

基質雲母粉是沉積包覆納米二氧化鈦顆粒薄膜的載體，基質雲母粉的顆粒形態及徑厚比對最終雲母珠光顏料的質量有很大影響。通常用來製備雲母珠光顏料的基質雲母粉的徑厚比要求大於50。
　　

（2）基質雲母粉的粒度分布
　　

雲母粉的粒度分布對雲母珠光顏料的質量也有很大影響。基質雲母粉粒度分布較寬，雲母片粒度大小不均勻，粒度小的雲母片極易粘附在大片上而造成疊片相對較多，可使光的散射增強，光澤下降，並導致雲母表面光潔度，平整性不理想。另外，粒徑參差不齊的雲母粉製備的雲母珠光顏料，在顏料的使用中產生的大顆粒造成的亮點與小顆粒造成的光澤不足等光學效果的不均勻，也會降低其珠光光澤；對幹涉色雲母珠光顏料而言，粒徑不同的雲母基片，其比表面積存在較大差異，這樣在沉積二氧化鈦的過程中，同一反應條件下，在雲母薄片上會產生厚薄不勻的二氧化鈦層，就不能獲得均一色的幹涉色豔光。研究表明，基質雲母粉的粒度分布越窄，粒徑均勻性越高，得到的最終顏料的光澤越強。
　　

（3）雲母薄片中的夾雜物
　　

天然絹雲母原料的化學組成複雜，特別是其中的鐵、錳、鉻、釩等致色金屬離子氧化物，不僅直接影響到雲母薄片的原始白度和光澤，也影響經過化學沉積反應包膜後的珠光顏料的白度和光澤。特別是當製造白度和光澤較高的銀白珠光顏料時，這種影響更加突出，表現為顏料的白度低，光澤差，顏色發灰、泛黃或發黑。如果用這些雜質含量很高的雲母薄片製造幻彩和著色珠光顏料，表現為顏料的色調偏移，彩度下降。
　　

（4）鍍膜過程的工藝因素
　　

對於化學液相沉積工藝而言，沉積包覆過程的工藝因素與鈦鹽的水解反應、水解產物在雲母基質上沉積形成納米顆粒包覆膜以及膜的生長密切相關。尤其是pH值、溫度、攪拌速度、藥劑滴加速度等因素影響最大。試驗中，就是確定這些因素的參數來調節和控制上述各工藝環節進程。

研究表明，不論是製造何種類型的雲母珠光顏料，都要求反應在一個pH值，溫度等反應條件相對恆定的環境下進行，使鈦鹽的水解速率和水合二氧化鈦粒子的成核與生長速率都較穩定且相互協調，這樣才能獲得均勻光滑而緻密的二氧化鈦顆粒包膜層。粗糙不平的顏料粒子表面，會向各個不同的方向漫反射光，其結果是反射光相互幹擾，使光澤降低。只有平滑的物體表面才可獲得單一方向的光反射，平行的反射光使光澤得到加強。
　　

（5）沉積劑中的雜質
　　

這裡所指的沉積劑包括鈦液和其他一切可以通過水解在雲母薄片表面形成金屬或非金屬氧化物包膜的物質。在製造銀白珠光顏料時，鈦液中的鐵，鉻、錳、釩、鑽等致色金屬離子，在一定的pH值、溫度和壓力下，都將與鈦離子一起，形成多種有色金屬氧化物混合膜沉積於雲母薄片之上，從而形成幹擾產品的色調。

　
雲母珠光顏料具有耐酸、耐鹼、耐熱等特性；本身有不自燃、不助燃、不導電，優良的耐光性、耐候性，不溶於水，無毒的特性。目前，珠光顏料的應用非常廣泛，在塗料、塑料、油墨、印刷、化妝品，汽車工業、玩具、皮革、橡膠、裝潢、裝飾品等領域都有應用，這些領域無一不是和我們生活息息相關。
　　

（1）雲母鈦珠光顏料在塗料和油漆中的應用
　　

雲母珠光顏料在塗料工業中應用較多，它在塗料的基料漿液中容易均勻分散，潤溼性好，不會發生沉澱。珠光塗料比其它塗料有較好的耐候性和光穩定性，同時容易保持閃光效果，它適用於裝潢塗料、金屬塗料、保護性塗料及建材塗料等，具有成本低、耐擦洗、珠光好等特點。

無論是溶劑型塗料還是水性塗料，若使用了雲母鈦，其作用不僅僅是遮蓋和裝飾，更重要的是能夠改善塗料的物化性能，增強化學穩定性能，提高遮蓋力，消色力，防腐蝕性，耐光和耐候性，增強塗膜的機械強度和附著力，可以防止開裂或脫落，防止紫外線和水分透過，延長物體的使用壽命。同時還可以節省用料，提高生產效率。
　　

（2）雲母鈦珠光顏料在塑料中的應用

近些年來，雲母鈦珠光顏料已開始在一些塑料製品中獲得越來越多的應用，例如用於高檔化妝品和藥品包裝的珠光塑料瓶、盒；用於高級糖果、冰棋淋包裝的珠光塑料薄膜：珠光塑料涼鞋、鈕扣、玩具、桶、浴室部件等日用品和工藝品；各種家電與計算機外殼，珠光塑料和建築裝飾材料等等，越來越受到廣大消費者的喜愛。雲母鈦在塑料製品中的應用，不僅僅利用它的安全性、無毒性和珠光效應之外，它還能提高塑料製品的耐熱、耐光和耐候性能使塑料製品免受UV光的侵襲，改善塑料製品的質量和延長塑料製品的使用壽命。
　　

（3）雲母鈦珠光顏料在油墨中的應用
　　

雲母鈦是當前油墨製造業中最優良的白色顏料，它不僅具有良好的物理化學穩定性，還具有各種耐抗性良好和與其他油墨用材料比較相對廉價等特點。隨著世界經濟發展和國內外包裝、出版印刷工業的技術進步，雲母鈦珠光顏料在人們的日常生活中應用越來越廣泛。

雲母鈦珠光顏料具有很強的著色力和光分散性。當雲母鈦分散在介質中時，可除了使油墨展現出很高的遮蓋力。雲母鈦顏料還具有良好的耐光性、耐熱性、耐鹼性和耐候性。所以，雲母鈦顏料在高質量的白色油墨中應用效果特別好，是當今油墨工業中不可缺少的重要材料之一。
　　

（4）雲母鈦珠光顏料在化妝品中的應用
　　

珠光顏料由於具有獨特的光學性能在口紅、髮膠、眼影、指甲油、護膚霜等化妝品及洗滌用品中廣泛應用。珠光顏料加入化妝品中除了增加化妝品的美感外，還有防止紫外線照射引起的皮膚變黑等增效作用。雲母鈦珠光顏料由於具有耐光、耐酸、耐鹼性等作用，因此使用時安全無毒。

　　

（5）雲母珠光顏料在汽車工業的應用
　　

當今世界汽車塗料市場上最令人感興趣的品種就是顏色純淨、柔和並帶有一定閃爍珠光效果的塗料，汽車塗料的顏色風格已經成為汽車塗料設計人員藝術風格及特定型號汽車的重要標誌之一。實踐證明，它在鹼性水性塗料中也能保持光澤，不起泡，施工中不流掛，靜電噴塗不產生電火花，這些都是金屬顏料所不及的。

另外，在汽車面漆的塗裝中，罩面清漆會放大底面面漆的一切缺陷，包括著色底面漆的顏色缺陷，而且加金屬顏料的閃光底面漆也會產生失色問題，為了克服底面漆的這些缺點，可在底面漆中加入一定量的雲母鈦珠光顏料和染料，珠光顏料有利於保持金屬狀外觀，還能改善塗層層次、色度和透明度，珠光漆附著力強，固化溫度低，流平性佳，漆面光潔如鏡，珠光效應強烈。

 

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