珠光颜料的性能、生产工艺及应用趋势

财富 2024-12-25 17:01 北京

珠光颜料的结构，品种和性能

云母钛珠光颜料是由透明性的云母薄片表面包覆一层或交替包覆多层二氧化钛及其他金属氧化物所构成的。金属氧化物涂覆的云母片十分光滑，因此具有良好的光反射性能，而且具有透明性，就意味着只有一部分光线被反射，透射部分的光线穿过云母片到达另一层，可以继续被反射，结果形成了许多层面的多次反射。眼睛很难在某一层上聚焦，并由此而建立起光反射的深度。所以可以看到一种奇妙的有深度的闪亮光泽，我们称之为“珠光”。

珠光颜料是以片状形式存在，平均粒径从5微米到500微米不等。珠光颜料发展迅速，目前有近十个系列和数百个品种，而且还在不断地增加。

(1)云母钛珠光颜料是由透明性的云母薄片表面包覆一层或交替包覆多层二氧化钛及其他金属氧化物所构成的“夹心体”；

(2)在片基上涂覆二氧化钛，首先形成银白色的珠光颜料,根据片晶的大小不同，珠光颜料在塑料中表现出的效果也不同。珠光颜料的珠光闪烁效果，遮盖力与粒径有关，粒径越小，遮盖力越高，闪烁效果越差；

(3)随着二氧化钛涂层的厚度增加，颜色会从银白色变成干涉幻彩色；

(4)如果在片基上进行双层涂覆，即先涂覆一层二氧化钛，再涂覆一层氧化铁，可以生产出金色的珠光颜料；

(5)如果在片基上直接涂覆氧化铁，可以生产从青铜色，红色，向红紫色变化珠光颜料；

(6)珠光颜料产品对人类健康,对环境的影响，无显示有害作用；

珠光颜料生产工艺及趋势

01生产工艺

珠光颜料的生产工艺是由珠光颜料的种类不同而不同。现以金属盐为主要原料生产珠光颜料的工艺为例，描述它的工艺流程和简单的说明。其工艺流程见图1。

用水解涂钛法生产珠光颜料也是比较典型的一种工艺流程。其流程是将钛盐（如TiCl₄）加入到云母悬浮液中，在一定的酸性条件下，经加热使钛盐水解，然后在云母片中沉积而成形成TiO₂薄膜，这一薄膜经洗涤、过滤、干燥和煅烧后形成 TiO₂薄膜，其反应式：

TiCl₄+4H₂O→H₄TiO₄+HCl

H₄TiO₄→TiO₂+2H₂O

H₄TiO₄是属于无定型结构的一类酸，能吸收大量的游离酸、水和Fe³⁺等的杂质。由于它不稳定，经加热后就生成了 TiO₂混积在云母微晶片的表面上。在水解涂钛过程中，由于加入了Sn²⁺ （锡）后，可促使TiO₂向金红石型转化，从而提高了颜料的耐光、耐候等性能，有效的防止了薄膜的裂纹，保持了珠光颜料表面的光滑性能。

02生产珠光颜料的原理

生产珠光颜料的原理，由物理光学基础可知，在两个反射面反射的光线会相互作用，而相互作用的结果则取决于相位差、入射角、折射率等因素，从而形成干涉特征的珠光现象。珠光现象是连续的、稳定的。云母钛珠光颜料可分为三大系列：即银白色云母钛系列（不同的粒径范围会显示出不同的色调），干涉色云母钛系列和着色云母钛系列。干涉色云母钛系列和着色云母钛系列中的每一个系列又根据其粒径范围的不同和色调的不同又可分为若干个型号的产品。另外还有一类云母钛系列是在云母片表面包覆上氧化铁。由于氧化铁有多种结构型和色调型，所以云母钛珠光颜料系列也有多种类型。

珠光颜料的化学结构决定了它的优良的分散性。通常透明性越好的树脂越能充分的展现珠光颜料特有的光泽性及色彩效果。对于不太透明的树脂（PC/PVC），由于这些树脂的加工特性，也同样使珠光颜料的光泽和色相得到充分的展现。珠光颜料是印刷中最常用的一类颜料，其物质结构的内核为低光学折射率的云母，包裹在其外层的是高光学折率的金属氧化物，其性能较好。因此，珠光颜料又被称为变色颜料和荧光颜料等。

一般颜料是对于色光进行选择性的吸收后，将剩余的色光进行反射或者透射而呈色，而云母钛珠光颜料则是靠干涉而呈色的。云母钛珠光颜料是以云母薄片为基底物，在光滑的云母表面包裹上透明的高折射率的TiO₂和氧化铁组成的薄层。当光线照射在云母片上时，就像透明的小镜子，部分光线被反射出去，剩下的部分光线以折射的方式透射过去，而透和崖是去的光线折射到下一个界面上时，又可发生第二次的部分反射和部分透射，依次下去反复进行。

03云母氧化铁珠光颜料的制备方法

氧化铁珠光颜料的制备过程分为前处理、包膜、干燥和煅烧几个环节，基保包膜过程是关键环节。按包膜方法的不同可将其制备工艺又可分为化学液相沉积、气相化学沉积法、夹心层包膜法和混合包膜法等。

化学液相沉积法

化学液相沉积法是目前珠光颜料生产工艺中广泛采用的主要主法。其基本过程是选择合适的可溶性较好的金属盐类，按所制备的材料组成配制一定的溶液，再使用添加沉淀剂进行沸腾和水解等工艺过程，使金属粒子均匀的沉积在金属氧化铁云母基材上，最后将沉淀物进行脱水和煅烧分解，从而得到覆盖有氧化层的珠光颜料。化学液相沉积法又可分为以下几种：

（1)加热中和法

加热中和法是在云母氧化铁悬浮液中加入金属盐溶液（TiCl3），使金属盐分解后释放出H+，然后再加入碱（NaOH）进行中和 H+，并使PH值维持在一定的范围内，以利于水解反应的顺利进行。反应析出的氢氧化物和氧化物在基质表面上沉积而形成薄膜，然后再将这些物料进行过滤、干燥和煅烧后即可得到云母氧化铁珠光颜料。

(2)沸腾水解法

沸腾水解法是在云母氧化铁悬浮液中加入金属盐，然后加热至沸腾，使金属盐发生水解反应生磁氢氧化物，包覆在云母氧化铁表面形成薄膜。再将反应生产物进行洗涤、干燥和煅烧后即可得到云母氧化铁珠光颜料产品。在这一反应过程中，即使是一些在常温常压下反应速度很慢的物质，在这一沸腾条件下，也可快速进行化学反应。但在这样的沸腾温度条件反应下，所获得的云母珠光颜料的色相就会出现发黄或光泽度较差的情况。因此，这一方法基本上很少使用。

(3)缓冲剂法

缓冲剂法是在包膜过程中加入缓冲剂来调节PH值，缓冲剂可抵抗外加的少量的酸、碱或释释剂，而使溶液能够保持PH值基本不变，这样就稳定了溶液中的PH值。

(4)有机酸法

有机酸（如酒石酸、柠檬酸）和可溶性盐混合加入到反应溶液中，当加热时，使可溶性盐缓慢水解而完成包膜过程。用该方法制得的颜料具有粒子细，产品的亮度高，工艺简单，PH值易控制等优点。但由于使用了有机酸而对产品也带来了一些不良后果，如使获得的产品出现色泽不亮或发黄等现象，从而影响了产品的外观。

04行业趋势

珠光颜料是“珠光效果颜料”，是在天然或人工云母表面覆盖具备高析射率的金属氧人贯彻执行而产生的珍珠光泽的新型颜料。珠光颜料质地透明，表面光滑，通过折射、反射和透射光线而产生多种色彩，可再现自然界珍珠、贝壳和金属所具有的光泽。珠光颜料具备珠光的光泽效应、金属闪光效应、三维空间效应等光学特性。在和有机颜料和有机溶剂、高分子聚合物混合时，可使有机颜料的色彩更加鲜艳，所以它的应用前景是非常可观的。不仅如此，而且它在战略新兴产业中，珠光颜料又是个新材料应用领域的市场，它不仅局限于化妆品领域，还包括汽车、油墨、塑料、涂料等。作为全球珠光颜料市场最大的合成云母珠光颜料的生产商，环球新材料国际正在加快力度进一步研发珠光颜料。因为珠光颜料企业由于拥有成本优势，正在不断替代国际巨头企业，在未来几年中，随着国内企业的技术进步，新品种的研究开发，国内企业就会赶上或替代国际大型企业的趋势将从中低端逐渐过渡到高端产品。

从现有的珠光颜料的发展来看，合成云母珠光颜料的重要性将与日俱增。从长远发展的变化来看，珠光颜料是由数种金属氧化物的薄层包覆云母的过程构成的，改变金属氧化物的薄层就能够产生不同的珠光颜料。珠光颜料与其他颜料相比，其特有的柔和的珠珍光泽，有着无可比拟的效果。珠光颜料的表面结构，高折光指数和良好的透明度，使其在透明的介质中展现出了珠光色泽如同珍珠一样的鲜丽效果。珠光颜料是高档颜料，它基于光的干涉后减色而颠覆了传统的颜料，珠光颜料具有良好的分散性，优越的物理化学特征等，因此被广泛用于涂料工业中。另外，珠光颜料还具有无毒性，不含有重金属和保持于绚丽的自然珍珠的光泽等。珠光颜料的发展和渗透力度在不断上升，促使了珠光颜料的生产规模快速增长。

珠光颜料主要应用市场及发展

珠光颜料呈粉状物，无毒、无味、耐酸碱，不燃烧、不导电、不迁移、易分散，具有较高的耐热性与耐候性，符合环保要求。珠光颜料具有金属颜料的闪光效果，又能产生天然珍珠的柔和色泽，可以广泛用于塑料、涂料、印刷、化妆品等应用领域。是当今色彩领域里的全新思路，可赋予相关产品更高的商品价值。珠光颜料现已广泛应用于许多领域，如汽车、摩托车、自行车的涂料、粉末涂料、建筑涂料、珠光油墨、珠光皮革、珠光塑料制品、珠光化妆品，以及用于造纸、印染、印花、橡胶、陶瓷等行业。

01珠光颜料的分类

无机基材珠光颜料

无机基材珠光颜料主要有，氯化高汞、碱式碳酸铅、酸式砷酸铅、酸式磷酸铅、氢氧化铋等。然而此类珠光颜料不是存在着潜在的毒性就是存在着化学稳定性差等弊端，因此，使其使用范围受到了很大的限制。

云母基材的珠光颜料

云母基材的珠光颜料是天然云母制成的，所以天然云母是制备云母颜料的优良基材，因其资源丰富，制造成本较低而被广深入使用。云母钛珠光颜料是研究最广深入，技术最成熟，成本最低的一类珠光颜料。由于二氧化钛和云材的折射率不同，其通过光线的多重反射与干涉作用，从而产生较好的珠光颜料效应、彩色效应和视角闪色效应。

其他基材的珠光颜料

随着对珠光颜料的不断深入研究，其他一些基质材料也相应地被发现和被使用到珠光颜料的制备过程中了，例如玻璃基材的珠光颜料、高岭土基材的珠光颜料、陶瓷基材的珠光颜料、石墨薄片等基材的珠光颜料等。

02珠光颜料的特性

珠光颜料中的重金属含量低，符合相关的安全技术要求标准，因而可用于食品包装和儿童玩具等。同时珠光颜料在常温下酸和碱都不能侵蚀珠光颜料。不仅如此，它还具有不燃烧、不自燃、不导电、能耐受600 ℃~800 ℃的高温。珠光颜料可用于辐射固体化体系中（电子束固化、光固化）的反应体系中，由于珠光颜料的表面化学结构的特殊性，使其具有优良的亲水性，因此，可使用于水性涂料中。但是它的亲油性差，因此如用在有机体系中时，就会出现分散性差的现象，这就需要对珠光颜料进行表面处理后，也能够很好的应用在有机体系中。

珠光颜料是一种光学效应颜料。因为它能呈现一定的金属光泽，被广泛的应用在面部、唇、眼和指甲的美容化妆中，也是最重要的着色剂。珠光颜料的使用已经从经典的色彩化妆品扩展到个人护理用品中，其中包括皮肤储备眼睛、头发等护理产品，并提供了独特的审美效果。

珠光颜料是由高折光指数的物质构成的，它在低折光指数的环境中可起干涉滤光片的作用。这些将其某一合适的角度到达不同的折光指数材料界面间的入射光分好补色的反射光和透射光部分（其他角度入射光也能被吸收和反射）。这种效应与我们在日常生活中所观察到的如肥皂泡沫、溢出的油类和珍珠的颜色等现象是相同的。

珠光颜料是层状体系，由衬底层和覆盖层所组成，其衬底层一般为天然云母、硅石或铝片；覆盖层则为二氧化钛或氧化铁、颜料蓝27、亚铁氰化铁、以及胭脂红等。衬底必须是片晶状、柔韧、表面较光滑等条件。金属氧化物的厚度和折光指数是决定干涉效应的至关重要的因素。

03珠光颜料的应用领域

纺织行业

珠光颜料与纺织结合在一起时，可以使纤维织物具有优异的珍珠光泽和色彩。将珠光颜料加入到印花色浆中时，就会使印制在纺织品上且经过后处理的织物在日光或其他光源下从各角度多层次产生强烈的珍珠般的光泽。

涂料行业

涂料的应用相当广泛，无论是汽车面漆、汽车零配件、建筑材料、家用电器在等都会采用涂料加以色彩修饰后才能达到一定的保护作用。

油墨行业

珠光油墨在高档包装印刷中的使用越来越广泛，如烟色、高档酒标、防伪印刷等领域。

陶瓷行业

珠光颜料应用于陶瓷之中，可使陶瓷制品具有奇特的光学性能。

塑料行业

云母钛珠光颜料几乎使用于所有热塑料和热固性塑料之中，就不会使塑料制品发生褪色或灰化现象，使这些制品可产生明亮的金属光泽和珠光效应。

化妆品行业

化妆品的种类、性能和颜色的多样性取决于它们所用颜料的多样性。珠光颜料因其有遮盖力强和透明度高、色相好、色普广等特点而被广泛用于化妆品的颜料。

其他行业

珠光颜料在其他行业和日常生活中了有较多的应用。如仿造石铜色的外貌和人造石材中的应用等。

04珠光颜料的发展历史

我国的珠光颜料制造业经过几十年的发展，先后诞生了二十多家珠光颜料的生产企业，其中规模较大、技术较成熟，在市场上占有一定份额的生产企业主要有福建坤彩材料科技股份有限公司、河北欧克精细化工股份有限公司等。在行业内企业市场集中度逐渐提高，不断推出新产品，以满足市场中高端用户，引领市场需求变化趋势，部分企业生产的中高端产品已逐渐延伸到国外市场领域，并逐渐得到市场的接受和认同。

我国不仅是亚洲较大的珠光颜料消费大国，也是亚洲较大的珠光颜料生产国之一。我国珠光颜料制造企业起步较晚，早在80年代末期，我国开始胡部分外资企业或合资企业在相关产品中使用了少量的珠光颜料，市场上的接受程度不高，处于导入期。到了1988年，广东汕头龙华珠光颜料厂的诞生，成为了我国理所当然颜料生产最早的工厂。到90年代，我国的珠光颜料行业才真正起步，但国内的珠光颜料市场基本还是被国外主流厂家所掌握。我国企业的发展基本上还是处于一种跟随状态。到90年代中期，一些科研机构和大专院校也加入到这一项目的开发和研究之中，这才推动了珠光颜料国产化的进程。

我国的珠光颜料产品生产，经过20多年的发展，在品种、质量和稳定性等方面都有了长足的发展，但与发达国家相比，在技术水平、产品质量和品种等方面仍然存在着较大的差距。我国的主要生产企业规模大小相差较为悬殊，在同行业中差距也很大，主要表现在工艺技术、产品质量、产品品种、市场服务能力等。就在是经历了10多年的风雨、成长起来的我国珠光颜料行业也积累了较多的经验，比如节约型的生产工艺，简单化的组织管理，零距离无缝隙销售模式等，都取得了阶段性的成果，以及快速模仿或产品开发能力等，都为各自企业奠定了一定生存基础。

来源：涂料工业

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