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金屬銀涂布的玻璃基效果顏料及其制備方法

文檔序號(hào):1936627閱讀:358來源:國(guó)知局
專利名稱:金屬銀涂布的玻璃基效果顏料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及基于玻璃薄片包覆金屬銀的效果顏料和涉及生產(chǎn)該顏料的方法。該顏料具有強(qiáng)烈的銀白反射光亮度和閃爍效果,可作為效果顏料在任何顏料領(lǐng)域使用,其中廣泛使用于化妝品,裝飾材料,油墨,涂料等。
背景技術(shù)
作為效果顏料的通常代表,珠光顏料是在片狀基材上涂覆金屬氧化物而構(gòu)成,目前應(yīng)用最廣泛的金屬氧化物為二氧化鈦和氧化鐵等。由于光的折射和反射以及光的吸收作用和光的干涉作用,使珠光顏料能呈現(xiàn)出從銀白色至各種顏色的珠光光澤。由于云母本身的透明度不理想,從而導(dǎo)致了這類顏料的光亮度和閃光效果差。多年來,研究者試圖尋找云母的相應(yīng)替代物,增強(qiáng)效果顏料的光澤效應(yīng)。在文獻(xiàn)專利中,已經(jīng)提出各種其它的片狀材料作為云母的替代物。這些包括玻璃等含硅物質(zhì),正例如在美國(guó)專利 No. 3123485,No. 3219734,No. 3616100,No. 3444987,No. 4552593和No. 4735869中提及玻璃作為一種可能性,是由于玻璃片的透光性,要優(yōu)于傳統(tǒng)的云母。美國(guó)專禾IjNo. 3331699,No. 5436077,No. 6800125 和 No. 6821333,歐洲專利EP09U640B1,中國(guó)專利 No. 200710108707, No. 200710142472 和 No. 02813847 等公開了以玻璃薄片為基材,涂覆一層或多層金屬氧化物。當(dāng)光線穿過這些透明或半透明的氧化物薄膜,經(jīng)過透射,反射和折射,形成干涉色或隨角異色的光學(xué)效應(yīng),但不能形成強(qiáng)烈的反射光和閃爍效應(yīng)。主要的原因是由于這類的金屬氧化物薄膜是由納米級(jí)的金屬氧化物顆粒定向排列構(gòu)成的。當(dāng)顆粒的尺寸小于可見光的波長(zhǎng)的一半時(shí),就顯現(xiàn)出透明的狀態(tài)。所以當(dāng)光線到達(dá)由這類薄膜涂覆的玻璃片表面,部分光線反射,部分光線穿透,所以不能形成強(qiáng)烈的反射光線。在專利CN1738869A的實(shí)例1中,提及了用氨水作為絡(luò)合劑將金屬銀沉積在玻璃薄片上。此方法的主要弊端就是,由于大量的使用氨水,對(duì)于環(huán)境有較大的破壞作用,不利于工業(yè)化的生產(chǎn)。而且,該專利的效果顏料包括高度反射層和間隔顏料層,沒有提到僅僅包括銀涂層的玻璃薄片效果顏料,也沒有其他文獻(xiàn)提到直接在玻璃薄片上形成銀涂層的效果顏料。US2003091813A1公開一種雜混無機(jī)/有機(jī)隨角異色效應(yīng)顏料,它包括薄片狀基材、高度反射光的第一種涂層、透明的第二種有機(jī)聚合物層和透明的第三種涂層,其中在基材上的第一涂層是濺射或非電解沉積層,第二涂層是通過聚合反應(yīng)形成的聚合物層,和第三涂層是用葡萄糖、硝酸銀和2-氨基-2-甲基丙醇AMP作為原料通過反應(yīng)形成的。該專利的產(chǎn)品制備十分復(fù)雜,成本高,并且該產(chǎn)品與本發(fā)明的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上差異較大,色彩效果差異大。并且該效果顏料也不是直接在玻璃薄片上形成銀涂層
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的技術(shù)問題,提供具有應(yīng)用性能的帶有高光亮度和閃爍效應(yīng)的環(huán)保新型效果顏料。即,本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案[1] 一種金屬銀涂布的玻璃基效果顏料,其包括作為基片的平均厚度在0. 1微米至5微米范圍和平均粒度在1-1000微米范圍的玻璃片,所述的玻璃片用一層或多層的金屬銀包覆。優(yōu)選,玻璃基片的平均粒度在2-800微米范圍,更優(yōu)選在3-500微米范圍,進(jìn)一步優(yōu)選在4-250微米,再進(jìn)一步優(yōu)選在5-100微米范圍。優(yōu)選,玻璃基片的平均縱橫比,即對(duì)應(yīng)于平均直徑的平均長(zhǎng)度測(cè)量值與平均厚度測(cè)量值的比率,通常是5-200,優(yōu)選20-150和尤其優(yōu)選30-120。[2]根據(jù)第[1]項(xiàng)所述的玻璃基效果顏料,其中,所述金屬銀是使用由硝酸銀、去離子水和作為絡(luò)合劑的2-氨基-2-甲基丙醇(AMP)制備的吐倫試劑(Tollens' reagent)溶液進(jìn)行包覆的。[3]根據(jù)第[1]或[2]中任一項(xiàng)所述的玻璃基效果顏料,其中,所述金屬銀的包覆厚度為2-100納米的范圍,更優(yōu)選為5-75納米的范圍,進(jìn)一步優(yōu)選為10-60納米的范圍,尤其優(yōu)選為15-50納米的范圍。[4]根據(jù)第[1] [3]中任一項(xiàng)所述的玻璃基效果顏料,其中,所述玻璃片是以選自A玻璃、C玻璃、E玻璃、ECR玻璃和石英中的一種或多種為原料的玻璃片。優(yōu)選,所述玻璃片的折光指數(shù)是在1.5-1. 9的范圍內(nèi)。所述玻璃片是透明的片狀材料。所述玻璃片的軟化點(diǎn)彡400°C。[5]根據(jù)第[1] [4]項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的玻璃基效果顏料,其中,金屬銀占整個(gè)效果顏料的重量比為5% -60%,更優(yōu)選為8% -50%,再更優(yōu)選10-40%,進(jìn)一步優(yōu)選12-;35%,最優(yōu)選 15-30% ο ο[6]生產(chǎn)[1] [5]項(xiàng)中任何一項(xiàng)的玻璃基效果顏料的方法,該方法包括以下步驟(A)將平均厚度在0. 1微米至5微米范圍和平均粒度在1-1000微米范圍的玻璃片分散在水中,攪拌升溫到70-80°C,并加入SnCl4水溶液進(jìn)行預(yù)處理;(B)將處理后的玻璃片放置于葡萄糖水溶液中進(jìn)行攪拌,并使體系的溫度保持在70-80 0C ;(C)加入由硝酸銀,去離子水和2-氨基-2-甲基丙醇制備的吐倫試劑(Tollens' reagent)溶液;(D)過濾、洗滌和干燥所得的顏料。葡萄糖水溶液的濃度一般為lg/L-30g/L,優(yōu)選2g/L-25g/L,更優(yōu)選3g/L_20g/L,進(jìn)一步優(yōu)選6g/L-10g/L。例如20g/L對(duì)應(yīng)于2%濃度。吐倫試劑溶液是按照硝酸銀去離子水2-氨基-2-甲基丙醇=1 1.5 4.5 1.5 4.5(重量比)來配制的。SnCl4水溶液的濃度一般是10-30%,優(yōu)選15_25%。SnCl4的用量是現(xiàn)有技術(shù)中常用的量,一般是基于玻璃基片的重量的0. Olwt% -IOwt%,優(yōu)選0. I-Iwt%。在本申請(qǐng)中“平均粒度”與“平均直徑”可互換使用。本發(fā)明的有利特點(diǎn)是,通過化學(xué)液相沉積法,以綠色環(huán)保物質(zhì)(葡萄糖,硝酸銀和2-氨基-2-甲基丙醇(它簡(jiǎn)稱AMP))作為生產(chǎn)原料,將金屬銀顆粒均勻的涂覆在玻璃片的表面,形成5-100納米厚,優(yōu)選10-75納米厚的致密薄膜。當(dāng)光線遇到這層薄膜,光線的絕大部分會(huì)被反射,幾乎沒有透射,從而形成鏡面效果,達(dá)到高光亮度和閃爍效果。此法特別的優(yōu)點(diǎn)就是AMP的使用,它是一種較好的分散劑,無毒無味,大量的被化妝品工業(yè)所使用。同時(shí),AMP的化學(xué)結(jié)構(gòu)中包含有氨基,易與銀離子形成絡(luò)合物,并具有緩釋絡(luò)合和釋放銀離子的作用,對(duì)于控制金屬銀在玻璃表面形成致密的包覆膜有重要的作用。AMP分子與銀離子按照1 1的摩爾比率進(jìn)行絡(luò)合,在實(shí)際中AMP相對(duì)于Ag稍微過量使用。
具體實(shí)施例方式以下具體說明本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明提供了一種金屬銀涂布的玻璃基效果顏料,其包括作為基片的厚度在0. 1微米至5微米范圍和平均粒度在1-1000微米范圍的玻璃片,所述的玻璃片用一層或多層的金屬銀包覆。本發(fā)明的玻璃片可以是本領(lǐng)域常用的玻璃片,例如是以選自A玻璃、C玻璃、E玻璃、ECR玻璃和石英中的一種或多種為原料的玻璃片,該玻璃片的厚度為< 5微米,通常為0. 10 5微米,優(yōu)選為0. 5 3微米。另外,優(yōu)選的是,玻璃片的折光指數(shù)是在1. 5-1. 9的范圍內(nèi)。還優(yōu)選的是,所述玻璃片是透明的片狀材料。還優(yōu)選的是,所述玻璃片的軟化點(diǎn)彡400°C。所述玻璃片使用由硝酸銀、去離子水和作為絡(luò)合劑的2-氨基-2-甲基丙醇制備的吐倫試劑(Tollens' reagent)溶液進(jìn)行包覆。在該溶液中,硝酸銀、去離子水和2-氨基-2-甲基丙醇的含有比例例如可以為硝酸銀去離子水2-氨基-2-甲基丙醇=1 1.5 4. 5 1. 5 4. 5(重量比)。取決于想要獲得的光亮度和閃爍效果,硝酸銀的用量相對(duì)于玻璃片的重量一般為 rIwt0A 85wt %,8wt % 75wt %,優(yōu)選 9wt % 60wt %,更優(yōu)選 10_50wt %,進(jìn)一步優(yōu)選1 l-40wt %,再進(jìn)一步優(yōu)選 12-35wt %,最優(yōu)選 15_25wt %。在理論上一個(gè)葡萄糖分子能夠使兩個(gè)銀離子被還原成金屬銀,所以在還原反應(yīng)中葡萄糖與硝酸銀的理論摩爾比是1 2。但是,為了使相對(duì)昂貴的硝酸銀中的銀離子被充分還原,相對(duì)廉價(jià)的葡萄糖稍微過量使用,一般情況下,葡萄糖的用量與硝酸銀的用量之比是在1 1.5-1. 95 (摩爾比)之間,更優(yōu)選是在1 1.6-1. 9之間,更優(yōu)選是在1 1.7-1.88之間。本發(fā)明的效果顏料的制備方法包括以下步驟(A)將一定量的作為基片的平均厚度在0.1微米至5微米范圍和平均粒度在1-1000微米范圍的玻璃片加入去離子水中,攪拌制成懸浮液,并加熱升溫至70-80°C后,滴加SnCl4水溶液。一定量SnCl4溶液十分鐘內(nèi)添加完畢,有利于金屬銀的包覆,同時(shí)提高包覆的膜致密性和強(qiáng)度。(B)經(jīng)過上述處理的玻璃片,放入葡萄糖水溶液(一般濃度為lg/L_30g/L,優(yōu)選3g/L-25g/L,更優(yōu)選5g/L-20g/L,進(jìn)一步優(yōu)選6g/L-15g/L ;例如20g/L對(duì)應(yīng)于2%濃度)中進(jìn)行攪拌,并保持溫度70-80°C。
(C)在上述的體系中加入由硝酸銀,去離子水和95%純度的商購AMP制備的吐倫試劑(Tollens' reagent)溶液。根據(jù)包覆率的不同,添加不同量的吐倫試劑。包覆率越高,顏料的光亮度及閃爍效果越強(qiáng)。金屬銀占整個(gè)效果顏料的重量比(即包覆率)為5% -60%,更優(yōu)選為8% -50%,再更優(yōu)選10-40%,進(jìn)一步優(yōu)選12-35%,最優(yōu)選15-30%。優(yōu)選地,硝酸銀的用量相對(duì)于玻璃片的重量為7wt% 85wt%。(D)制備好的效果顏料經(jīng)過濾,洗滌和120°C烘干1小時(shí)。這里所述的包覆率是金屬銀占整個(gè)效果顏料的重量比,以%或表示。在本發(fā)明的方法中,由于使用AMP作為絡(luò)合劑,能夠?qū)⒔饘巽y顆粒均勻的涂覆在玻璃片的表面,形成致密薄膜。當(dāng)光線遇到這層薄膜,光線的絕大部分會(huì)被反射,幾乎沒有透射,從而形成鏡面效果,與使用氨水或氫氧化銨作為絡(luò)合劑的情況相比,可以達(dá)到更高高光亮度和閃爍效果。這是因?yàn)椋珹MP是一種較好的分散劑,生成的銀良好地分散在玻璃片的表面上,同時(shí),AMP的化學(xué)結(jié)構(gòu)中包含有氨基,易與銀離子形成絡(luò)合物,并具有絡(luò)合、緩釋銀離子的作用,對(duì)于控制金屬銀在玻璃表面形成致密、平整的包覆膜有重要的作用,而致密、平整的包覆膜產(chǎn)生了強(qiáng)烈的鏡面反射效果和閃爍效果。本發(fā)明制備成的效果顏料可產(chǎn)生強(qiáng)烈的銀白反射光亮度和閃爍效果,可作為效果顏料在任何顏料領(lǐng)域使用,其中廣泛使用于化妝品,裝飾材料,油墨,涂料等。在本發(fā)明中,玻璃基片的平均粒徑是通過使用馬爾文公司的Master Sizer 2000來測(cè)量的。測(cè)定包覆率的方法將在玻璃基片上包覆銀的顏料產(chǎn)品IOg(干基)用濃度的硝酸完全溶解,過濾,用0. 1濃度的稀硝酸洗滌,干燥,稱量,計(jì)算包覆率。顏料產(chǎn)品的金屬銀的包覆厚度測(cè)定取樣品用作為粘結(jié)劑的聚氨酯樹脂和作為溶劑的乙醇調(diào)配成涂料進(jìn)行刮涂,干燥,用微切片機(jī)進(jìn)行切片,然后用SEM(掃描電子顯微鏡)測(cè)定切片中每個(gè)包覆粒子的銀包覆厚度,針對(duì)隨機(jī)選取的10個(gè)顆粒的測(cè)定值取平均值。亮度的測(cè)量通過測(cè)量顏料的反射(Y值,該值隨亮度的增加而增加,即Y值越高,亮度越高)來比較顏料的亮度。按照下面的方法進(jìn)行測(cè)量。即,使用聚氨酯樹脂(作為粘結(jié)劑)和乙醇(作為溶劑)來分散顏料使其濃度達(dá)到3wt. %。制作刮涂卡(draw-down card)并以45°入射角和45°的測(cè)量角使用分光測(cè)角儀GCMS-3 (Murakami Color Research Laboratory制造)測(cè)量Y值。實(shí)施例實(shí)施例1將832克的平均粒徑為40微米,5微米平均厚度的玻璃片放入帶有攪拌的5升容器中,加入2. 07升的去離子水并在75°C下高速攪拌。配制包含4. 16克的SnCl4, 3. 5毫升的1 1的HCl和20克的去離子水的一種溶液。將配制好的溶液加入到上述的帶有玻璃片的液體中,保持?jǐn)嚢?小時(shí)。過濾上述的液體,并用2升的去離子水洗滌。過濾后的玻璃片,轉(zhuǎn)移到一個(gè)12升帶有攪拌的容器中,隨后加入由186. 8克葡萄糖在6. 5升水中所形成的水溶液,保持體系的溫度75 °C和攪拌速度控制在250轉(zhuǎn)/分鐘。用166. 5克的AgNO3, 540克去離子水和270克95%純度的商購AMP (約含5%水)配制溶液。將配好的溶液以lOml/min的速度加入上述含有玻璃片的溶液中,添加完之后,保持體系的溫度于75°C進(jìn)一步反應(yīng)2小時(shí),最后得到高亮度的閃光玻璃片。為了確保獲得滿意的產(chǎn)品,通常采用以下簡(jiǎn)單的取樣觀察和補(bǔ)加料的過程從上述制備的效果顏料取出少量樣品,洗滌并在120°C干燥,加入聚氨酯(PU)樹脂和溶劑乙醇配制漿狀的涂料進(jìn)行刮漆,干燥以制作刮漆卡,然后變換角度觀察涂層(或稱作漆層)的色澤和亮度,與標(biāo)準(zhǔn)樣品(從多批次的樣品中選擇的最優(yōu)質(zhì)的樣品)做對(duì)比。如果比標(biāo)準(zhǔn)樣品的差,就向上述的體系中添加各(基于基片的重量)的葡萄糖和AgNO3固體,進(jìn)一步反應(yīng)1小時(shí)。這一取樣觀察和補(bǔ)加料的過程可以進(jìn)行一次或多次,直到經(jīng)過取樣觀察得到符合要求的效果顏料為止。最后將滿意的效果顏料,過濾,用去離子水洗滌,在120°C烘干得到最后的成品。獲得921克顏料產(chǎn)品。包覆率為約13. 6%。平均包覆厚度為約60nm。實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1,只是用516克的平均粒徑為40微米,1微米平均厚度的玻璃片代替實(shí)施例1中的玻璃片,其他的反應(yīng)條件不變,最后得到576克的成品顏料。實(shí)施例3重復(fù)實(shí)施例1,只是將AgNO3的用量由166. 5克變更為130克,最后得到905克的顏料產(chǎn)品。對(duì)比例1將832克的平均粒徑為40微米,5微米平均厚度的玻璃片放入帶有攪拌的5升容器中,加入2. 07升的去離子水并在75°C下高速攪拌。配制包含4. 16克的SnCl4, 3. 5毫升的1 1的HCl和20克的去離子水的一種溶液。將配制好的溶液加入到上述的帶有玻璃片的液體中,保持?jǐn)嚢?小時(shí)。過濾上述的液體,并用2升的去離子水洗滌。過濾后的玻璃片,轉(zhuǎn)移到一個(gè)12升帶有攪拌的容器中,隨后加入6. 5升包含有186. 8克葡萄糖的水溶液,保持體系的溫度75°C和攪拌速度控制在250轉(zhuǎn)/分鐘。在上述含有玻璃片的溶液中添加166. 5克的AgNO3和MOg去離子水,并滴加氫氧化銨水溶液,生成沉淀之后繼續(xù)滴加,在溶液再次澄清之后,停止滴加,得到閃光玻璃片。對(duì)比例2重復(fù)對(duì)比例1,只是使用玻璃基片的平均粒徑為40微米和平均厚度是1微米。得到閃光玻璃片。亮度評(píng)價(jià)試驗(yàn)
權(quán)利要求
1.一種金屬銀涂布的玻璃基效果顏料,其包括作為基片的平均厚度在0. 1微米至5微米范圍和平均粒度在1-1000微米范圍的玻璃片,所述的玻璃片用一層或多層的金屬銀包覆。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃基效果顏料,其中,所述金屬銀涂層是使用由硝酸銀、去離子水和作為絡(luò)合劑的2-氨基-2-甲基丙醇制備的吐倫試劑溶液進(jìn)行包覆的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃基效果顏料,其中,所述金屬銀的包覆厚度為2-100納米的范圍,更優(yōu)選為5-75納米的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的玻璃基效果顏料,其中,所述玻璃片是以選自A玻璃、C玻璃、E玻璃、ECR玻璃和石英中的一種或多種為原料的玻璃片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的玻璃基效果顏料,其中,金屬銀占整個(gè)效果顏料的重量比為5% -60%,更優(yōu)選為8% -50%。
6.生產(chǎn)權(quán)利要求1 5中任何一項(xiàng)的玻璃基效果顏料的方法,該方法包括以下步驟(A)將平均厚度在0.1微米至5微米范圍和平均粒度在1-1000微米范圍的玻璃片分散在水中,攪拌升溫到70-80°C,并加入SnCl4水溶液進(jìn)行預(yù)處理;(B)將處理后的玻璃片放置于葡萄糖水溶液中進(jìn)行攪拌,并使體系的溫度保持在70-80 0C ;(C)加入由硝酸銀、去離子水和2-氨基-2-甲基丙醇制備的吐倫試劑溶液;(D)過濾、洗滌和干燥所得的顏料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法,其中吐倫試劑溶液是按照硝酸銀去離子水2-氨基-2-甲基丙醇=1 1.5 4. 5 1.5 4.5(重量比)來配制的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法,其中硝酸銀的用量相對(duì)于玻璃片的重量為7wt% 85wt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法,其中葡萄糖水溶液的濃度一般為lg/L-30g/L,優(yōu)選2g/L-25g/L,更優(yōu)選 3g/L-20g/L。
10.權(quán)利要求1-5的顏料或由權(quán)利要求6-9的方法所制備的顏料用于化妝品、油墨、涂料、裝飾材料中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于玻璃薄片包覆金屬銀的效果顏料和涉及生產(chǎn)該顏料的方法。該顏料具有強(qiáng)烈的銀白反射光亮度和閃爍效果,可作為效果顏料在任何顏料領(lǐng)域使用,其中廣泛使用于化妝品,裝飾材料,油墨,涂料等。
文檔編號(hào)C03C17/36GK102391687SQ20111025937
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者王莉瑋, 袁占輝, 謝秉坤 申請(qǐng)人:福州坤彩精化有限公司
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