專利名稱：一種隨角異色的多層變色顏料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變色顏料，尤其涉及一種具有隨著觀察角度的不同而呈現(xiàn)出不同干涉色的變色顏料；本發(fā)明還涉及這種變色顏料的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
多層變色顏料會隨觀察角度不同在二種或多種強干涉色之間呈現(xiàn)顏色變化。目前隨角異色顏料多是在基片的表面通過氣相法、等離子飛濺或濕化學(xué)方法包覆金屬氧化物和非金屬氧化物形成多層的結(jié)構(gòu)，由于基片的不同，其顏料的生產(chǎn)方法也不同，但都存在工藝復(fù)雜、價格昂貴、顏色變化范圍小等問題。
1、以不透明金屬箔或金屬氧化物為基片的多層變色顏料，是采用真空鍍膜的方法，在一定目數(shù)網(wǎng)上，或在可溶解膜上形成的基片，再在金屬箔的一面，或二面包覆金屬氧化物，此金屬氧化物是低折射率和高折射率的材料交替包覆，通過控制其包覆層光學(xué)厚度得到不同顏色變化和變色范圍，然后剝離脫落下來的，此工藝要求設(shè)備精度高，化學(xué)品純度高，工藝控制要求也高，而且產(chǎn)量小，因而生產(chǎn)成本高，從而限制了它的大量應(yīng)用；另外此顏料的顏色及變化范圍不易控制。
2、以鋁粉或人工合成的氧化鐵片(制備該氧化鐵片是采用高溫高壓法)為基片的多層變色顏料，采用氣相沉積法在基片的表面交替包覆低折射率和高折射率金屬氧化物，此金屬氧化物是通過用惰性氣體將有機金屬化合物帶進沸騰床，有機金屬化合物吸附在基片上，并在一定的溫度下分解為金屬氧化物而沉積在基片上，在基片表面形成所需要厚度的包覆層。此工藝存在基片在反應(yīng)釜內(nèi)有效分散難的問題，計量控制加入也困難，另外采用有機金屬化合物，也存在環(huán)保問題。此顏料制造工藝復(fù)雜，設(shè)備要求高，基片制備成本高，工藝控制精度高等，因此產(chǎn)品也同樣存在價格高而限制廣泛使用的問題。
3、以人工合成的二氧化硅為基片的變色顏料(此基片是通過涂覆一定濃度的水玻璃于一個特制設(shè)備上，并通過干燥、剝離而制備的)，通過濕化學(xué)工藝，水解可溶無機金屬化合物和可溶非金屬化合物，生成水合金屬氧化物，沉積于基片上，并且可以是交替在基片上包覆低折射率的金屬氧化物和高折射率的金屬氧化物，此工藝由于是濕化學(xué)方法，所以易于操作和控制所需包覆層的光學(xué)厚度，工藝簡單，易于大規(guī)模生產(chǎn)，也可以只在二氧化硅基片表面包覆一層高折射率的金屬氧化物而獲得隨角異色效果，但由于基片要求的厚度小于1微米，一般是在200-500nm范圍，這就給制備基片帶來了很大的困難，制備基片的成本很高，產(chǎn)量也低，因而該顏料也存在成本高、應(yīng)用不廣泛的問題。
4、美國專利US 6,692,561是以云母為基片的強色彩干涉色顏料。該顏料是在云母基片上包覆第一層是低折射率金屬氧化物，第二層是是高射率金屬氧化物，由于沒有給出氧化物厚度的最佳值，可以認為該發(fā)明沒有解決實質(zhì)問題。而且從其測試的數(shù)據(jù)分析，該發(fā)明測試是采用一個固定的角度?？梢娝念伾兓秶呛苄〉?，仍屬于普通變色顏料范疇，沒有解決隨角異色的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種價格低廉、制造工藝簡單、具有隨著觀察角度的不同而呈現(xiàn)出不同強干涉色的變色顏料。
本發(fā)明的另一目的是提供一種上述變色顏料的生產(chǎn)方法。
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的變色顏料是以人工合成的玻璃薄片為基片，在該玻璃薄片的表面交替包覆有折射率大于1.8的金屬氧化物層和折射率小于1.8的氧化物層，這種包覆層至少為三層，并且折射率小于1.8的氧化物層總是位于兩折射率大于1.8的金屬氧化物層之間。
上述的玻璃薄片是厚度為0.1-10微米、粒徑為5-1500微米的硅酸鈣鈉玻璃薄片。
上述折射率大于1.8的金屬氧化物層干涉厚度為5-165nm。
上述折射率小于1.8的氧化物層干涉厚度為10-900nm。
上述折射率大于1.8的金屬氧化物為TiO2、SnO2、Fe2O3、Fe3O4、CoO、Co2O3、ZrO2、Cr2O3或它們的混合物、復(fù)合物。
上述折射率小于1.8的氧化物為SiO2、Al2O3、Al(OH)3、B2O3或它們的混合物、復(fù)合物。
本發(fā)明的隨角異色的多層變色顏料具有如下的優(yōu)點1.本發(fā)明的顏料由于是采用人工合成玻璃薄片為基片，取材方便、價格便宜，比起不透明金屬箔或金屬氧化物、合成二氧化硅、有機硅液晶片為基片，價格低得多，大大降低了顏料價格，拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。
2.本發(fā)明的顏料是在玻璃薄片的表面先包覆一定厚度的高折射率的金屬氧化物，使玻璃薄片表面的活性基團得以均勻分布，并取得一致光學(xué)性質(zhì)，然后再直接包覆水合二氧化硅至所需厚度，再包覆其它的高折射率的金屬氧化物，從而獲得隨角異色效果。
3.本發(fā)明顏料的基片是玻璃薄片，而玻璃薄片是單層結(jié)構(gòu)，光照射到其上面，光線的折射次數(shù)就遠遠少于以云母作為基片的顏料，反射強度卻大得多，從而宏觀表現(xiàn)它的顏色的鮮艷性和亮度遠遠高于以云母為基片的顏料。
本發(fā)明還提供一種上述變色顏料的生產(chǎn)方法，該方法依次包括如下步驟(1)將一定規(guī)格要求的玻璃薄片投入到一定量的去離子水中，攪拌分散成懸浮液；將此懸浮液升溫至60-90℃，用稀鹽酸或氫氧化鈉將此懸浮液的pH調(diào)到2-9；計量加入一定量的折射率大于1.8的可溶性的無機鹽溶液，同時通過加入一定濃度的氫氧化鈉或鹽酸溶液來維持其pH恒定，當(dāng)加料完畢后，恒溫攪拌10-30分鐘；(2)用氫氧化鈉溶液將步驟(1)懸浮液的pH值調(diào)到6-14，再計量加入一定量的折射率小于1.8的可溶性的無機金屬鹽溶液，同時用稀鹽酸來維持此懸浮液的pH值恒定，當(dāng)加料完畢后，恒溫攪拌10-30分鐘；(3)用稀鹽酸或氫氧化鈉，將步驟(2)懸浮液的pH值調(diào)到2-9，再計量加入折射率大于1.8的可溶性無機金屬鹽溶液，同時加入一定濃度的氫氧化鈉或鹽酸溶液來維持其pH恒定，當(dāng)加料完畢后，恒溫攪拌30分鐘；(4)將步驟(3)的懸浮液過濾、用去離子水洗滌、干燥、煅燒，過篩。
上述的步驟(1)、(2)、(3)可重復(fù)交替進行。
上述折射率大于1.8的可溶性無機金屬鹽為氯化鹽，如TiCl4、TiOCl2、SnCl4、SnCl2、FeCl3、FeCl2、CoCl2、ZrOCl2、CrCl3等。
上述折射率小于1.8的可溶性的無機鹽為水玻璃、硅酸鹽、AlCl3、NaAlO2、硼砂等。
上述步驟(4)的干燥溫度為100～150℃，煅燒溫度為250～1000℃。
本發(fā)明的方法由于采用濕化學(xué)水解工藝，在玻璃薄片基片表面交替包覆高折射率氧化物層和低折射率氧化物層，這種交替包覆可以是多次，也可以是一次，十分靈活，因而可以制備出多種色調(diào)和不同的變色區(qū)間，此變色區(qū)間可以是雙色、三色或更多的顏色的變化，直至涵蓋所有的顏色區(qū)間；水解包覆過程可通過控制所添加無機鹽溶液的量來控制所包覆金屬氧化物的光學(xué)厚度，從而達到控制顏料的色相變化。
本發(fā)明的方法易于操作，易于控制產(chǎn)品質(zhì)量，而且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。另外，由于采用了濕化學(xué)水解包覆工藝，可以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，而采用可溶的無機金屬化合物水解反應(yīng)后的產(chǎn)物，幾乎沒有環(huán)保問題，處理簡單。
具體實施例以結(jié)構(gòu)為Fe2O3/SiO2/Fe2O3/玻璃薄片/Fe2O3/SiO2/Fe2O3的顏料為例；取100g厚度為1-5微米，粒徑為30-150微米的硅酸鈣鈉玻璃薄片粉，被懸浮于1000毫升的去離子水中，攪拌并加熱到75℃。
懸浮液的pH值用18％的鹽酸調(diào)為3.5，接著計量加入200毫升的10％的三氯化鐵溶液，在此過程中懸浮液的pH值通過逐滴地加入15％氫氧化鈉溶液保持恒定，當(dāng)加料完畢后，恒溫繼續(xù)攪拌15分鐘。
用32％氫氧化鈉溶液將懸浮液的pH調(diào)高到9.5，再攪拌15分鐘。
將3升硅酸鈉溶液(13克/升的SiO2)逐滴計量加入，在此過程中逐滴加入15％的鹽酸來使其pH恒定，當(dāng)加料完畢，再攪拌30分鐘。
用18％的鹽酸將懸浮液的pH調(diào)到3.5，攪拌30分鐘，再逐滴加入70毫升的濃度為120克/升的三氯化鐵溶液，在加入過程中，懸浮液的pH值通過加入濃度為15％的氫氧化鈉來保持恒定，加料完畢，再攪拌15分鐘。
懸浮液被過濾，過濾后產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌，在120℃下干燥，在500℃下煅燒，然后過100目篩，得到所需變色顏料。
將上述顏料與無色透明的硝酸纖維素制成的膠粘劑按一定比例混合，然后在有黑白底的刮樣紙上刮樣，它示出色彩值是從紫紅色——黃綠色的色彩流動，從垂直到水平視角觀察。
上述高折射率的金屬氧化物和低折射率的金屬氧化物的包覆可以交替重復(fù)進行，形成不同的結(jié)構(gòu)，如Fe2O3/SiO2/Fe2O3/SiO2/Fe2O3/SiO2/Fe2O3/玻璃薄片/Fe2O3/SiO2/Fe2O3/SiO2/Fe2O3/SiO2/Fe2O3或TiO2/Fe2O3/SiO2/Fe2O3/TiO2/玻璃薄片/TiO2/Fe2O3/SiO2/Fe2O3/TiO2；從而制備出多種色調(diào)和不同變色區(qū)間的顏料。
權(quán)利要求
1.一種隨角異色的多層變色顏料，其特征在于所述變色顏料是以人工合成的玻璃薄片為基片，在該玻璃薄片的表面交替包覆有折射率大于1.8的金屬氧化物層和折射率小于1.8的氧化物層，這種包覆層至少為三層，并且折射率小于1.8的氧化物層總是位于兩折射率大于1.8的金屬氧化物層之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變色顏料，其特征在于所述的玻璃薄片是厚度為0.1-10微米、粒徑為5-1500微米的硅酸鈣鈉玻璃薄片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變色顏料，其特征在于所述折射率大于1.8的金屬氧化物層的干涉厚度為5-165nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變色顏料，其特征在于所述折射率小于1.8的氧化物層的干涉厚度為10-900nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變色顏料，其特征在于所述折射率大于1.8的金屬氧化物為TiO2、SnO2、Fe2O3、Fe3O4、CoO、Co2O3、ZrO2、Cr2O3或它們的混合物、復(fù)合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變色顏料，其特征在于所述折射率小于1.8的氧化物為SiO2、Al2O3、Al(OH)3、B2O3或它們的混合物、復(fù)合物。
7.一種權(quán)利要求1所述變色顏料的生產(chǎn)方法，該方法依次包括如下步驟(1)將一定規(guī)格要求的玻璃薄片投入到一定量的去離子水中，攪拌分散成懸浮液；將此懸浮液升溫至60-90℃，用稀鹽酸或氫氧化鈉將此懸浮液的pH調(diào)到2-9；計量加入一定量的折射率大于1.8的可溶性的無機鹽溶液，同時通過加入一定濃度的氫氧化鈉或鹽酸溶液來維持其pH恒定，當(dāng)加料完畢后，恒溫攪拌10-30分鐘；(2)用氫氧化鈉溶液將步驟(1)懸浮液的pH值調(diào)到6-14，再計量加入一定量的折射率小于1.8的可溶性的無機金屬鹽溶液，同時用稀鹽酸來維持此懸浮液的pH值恒定，當(dāng)加料完畢后，恒溫攪拌10-30分鐘；(3)用稀鹽酸或氫氧化鈉，將步驟(2)懸浮液的pH值調(diào)到2-9，再計量加入折射率大于1.8的可溶性無機金屬鹽溶液，同時加入一定濃度的氫氧化鈉或鹽酸溶液來維持其pH恒定，當(dāng)加料完畢后，恒溫攪拌30分鐘；(4)將步驟(3)的懸浮液過濾、用去離子水洗滌、干燥、煅燒，過篩。上述的步驟(1)、(2)、(3)可重復(fù)交替進行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述折射率大于1.8的可溶性無機金屬鹽為氯化鹽，如TiCl4、TiOCl2、SnCl4、SnCl2、FeCl3、FeCl2、CoCl2、ZrOCl2、CrCl3等。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述折射率小于1.8的可溶性的無機鹽為水玻璃、硅酸鹽、AlCl3、NaAlO2、硼砂等。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟(4)的干燥溫度為100～150℃，煅燒溫度為250～1000℃。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種隨角異色的多層變色顏料及其生產(chǎn)方法，它解決了現(xiàn)有多層變色顏料生產(chǎn)工藝復(fù)雜、價格昂貴、顏色變化范圍小等存在的問題。本發(fā)明的變色顏料是以人工合成的玻璃薄片為基片，在該玻璃薄片的表面交替包覆有折射率大于1.8的金屬氧化物層和折射率小于1.8的氧化物層，這種包覆層至少為三層，并且折射率小于1.8的氧化物層總是位于兩折射率大于1.8的金屬氧化物層之間。生產(chǎn)本發(fā)明變色顏料的方法是采用濕化學(xué)水解工藝，在玻璃薄片表面交替包覆高折射率氧化物層和低折射率氧化物層。本發(fā)明的變色顏料價格低廉、顏色變化范圍大、制造工藝簡單、具有隨著觀察角度的不同而呈現(xiàn)出不同的強干涉色。
文檔編號C09C3/06GK1597793SQ200410051129
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月10日
發(fā)明者付建生, 彭義霆, 田曉輝 申請人:汕頭市龍華珠光顏料有限公司