云母珠光颜料的制备及应用

1、什么是云母珠光颜料

云母钛珠光颜料俗称云母钛珠光粉。它是以天然或人工合成云母薄片为核，在其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形成的微粉，是一种在结构上与天然珍珠极为相似的平面夹心体。可以把每一片珠光颜料都视为一个微细的三棱，因此它也能像普通的三棱镜一样，将白色的复合光分解成五颜六色的单色光，从而显示出极其美丽的珍珠光泽和金属光泽。

珠光颜料所产生的颜色是由光的折射形成的，因而是典型的伪彩色。从反射光的强度而言，粒度较粗的珠光颜料能产生如星光闪烁的金属视感;粒度较细的珠光颜料则呈现类似丝绸和软缎般细腻、柔和的珍珠光泽。当光线入射时，一部分光线被表面膜层反射，另一部分光线通过折射透过膜层照到白云母基质后再次被反射出来。当光线在界面发生多次折射、反射及部分吸收、部分穿透作用时，平行光线发生干涉现象，从而形成了珠光效应，其珠光效应正是来自于光的干涉。

由此可见，作为珠光颜料的基本构造与天然珍珠十分相似，其差别仅仅是云母钛珠光颜料是平面夹心体，而天然珍珠是球面夹心体。云母钛珠光颜料之所以带有珍珠光泽，是由于珠光颜料晶片平行地分布在载色剂中而引起光的多重反射的效果。同天然珍珠一样，当光线照射云母珠光颜料的表面时，它总是在反射大部分入射光的同时，把剩余的光透射到下一层颜料晶片上，又重复一次光的反射和透射，如此反复，对入射光多次干扰，使白色的复合光分解成五颜六色的单色光，呈现斑斓的色彩。

2、云母珠光颜料的性质

由于在云母微片上沉积包覆的物质的种类以及沉积物质含量的不同，使云母珠光颜料的构造也就有所不同，进而产生性质上的变化及用途上的差别，主要体现在以下几个方面。

(1)珠光效应

珠光效应是指珠光颜料具有珍珠般的柔和光泽。珍珠光泽是由包覆于云母薄片上的二氧化钛多晶膜对入射光产生多重反射和透射的结果，即光的干涉现象所致。对于粒径小的珠光颜料，由于包覆云母薄片表面的二氧化钛多晶膜像天然珍珠那样，分成许多微小层次，这样当入射光照射到其表面时，就会呈现类色丝绸那样的光泽。这种光泽称为“珠光”。云母钛珠光颜料的这种光学效应，称为“珠光效应”。

(2)金属闪光效应

平滑的金属表面对光的镜面反射给人眼产生的闪烁视感称为“金属闪光效应”。云母薄片通过包覆钛或其他金属、非金属氧化物，或者对已制成的云母钛珠光颜料进行表面金属化处理，可以获得一系列金属光泽。例如，单纯用二氧化钛包覆的云母钛珠光颜料能显示注目的银白色金属光泽;银白色珠光颜料用炭黑或石墨包覆，能产生色调深沉的铅金属效果;用氧化银、氧化铋包覆的云母钛珠光颜料呈现乌亮的黑色金属光泽;二氧化钛和石墨混合包覆云母钛珠光颜料能获得深灰色珠光;用氧化铁着色的黄干涉色珠光颜料，具有很强的黄金光泽。

(3)视角闪色效应

云母钛珠光颜料是由透明的云母薄片表面沉积一层透明的，其折射率较基材云母高出许多的金属氧化物所构成。当光线在折射率不同的透明层界面发生多次光的折射、折射及部分吸收、部分穿透作用时，平行的各种反射光之间必将产生光的干涉现象，因而产生珍珠般的光泽和色彩。当珠光颜料制成涂膜或塑料薄膜后进行观察，对观察者而言，当处于光线的反射角时，能看到最强的干涉色;当偏离反射角时，只能看到珠白色或其他颜色。这种随观察者观察角度的不同而看到不同干涉色的现象称为“视角闪色效应”。

(4)色彩转移效应

采用干涉色云母钛珠光颜料制成的涂膜或塑料薄膜，能同时显示两种不同的颜色。这种颜色的变化称为色彩转移效应或双色效应。正面看到颜料的反射色，侧面能看到其透射色，且色相总是互为补色。例如，采用干涉色幻彩珠光颜料着色的珠光汽车涂料涂装的轿车，其色彩会随着轿车车身的曲率而发生变化。色彩转移效应表现为从黄变到紫，从蓝变到橙，从绿变到红，亦即从一种颜色变到它的互补色。这种特殊的光学现象称为“色彩转移效应”。正是由于珠光颜料的这种光学特性，才使得涂配色师能根据不同的审美要求，来设计和创造各种奇妙和梦幻般的装饰效果。

(5)附加色彩效应

云母钛珠光颜料可以和透明的无机和有机颜料相混合，或直接用这些颜料对珠光颜料进行着色，所产生的色彩效果非常迷人。如用铜酞菁蓝和铜酞菁绿对珠光颜料进行着色，其色彩不但不会消弱，反而会增强。这是珠光颜料所特有的“附加色彩次奥应”，也叫“增色效应”。闪光铝粉类常规金属颜料的一个严重缺点是，一旦与这类颜料相混合，再对树脂进行染色，其色彩的亮度和饱和度会大幅度地哀减，从而使颜料变得深沉和暗淡。这是普通金属颜料在涂料、塑料着色时经常遇到的技术难题。而珠光颜料则不然，经配色后的涂料或经施工后的涂膜色彩反而变得更加鲜艳和亮丽。这一光学特性称为“附加色彩效应”或“增色效应”。

(6)三维空间效应

不论是何种类型的珠光颜料，它总是透明或半透明的薄片。当光线照射到薄片表面时，它总是反射大部分入射光，而把剩余的光透射到下一层颜料晶片上，于是重复一次光的反射和透射，这样反复多次，直到穿过基底材，达到颜料片背光面的二氧化钛多晶膜上，才被完全吸收和反射。

这一光学特性使得珠光颜料在透明性的涂膜或塑料薄膜中，具有深远的三维空间质感。薄膜几何厚度虽然很薄，但给人的视感却总是厚膜。这是珠光颜料不同于一般颜料的重要光学特性。这种给人的三维空间质感称为“三维空间效应”。

(7)背景衬度效应

由于云母珠光颜料总是透明或半透明的晶片，它的遮盖力远不如常规二氧化钛。因此，可以在有色物体的表面覆盖由颜料晶片组成的透明涂膜，使底层的色彩透明或半透明的珠光颜料面涂层显露出来。这种光学特性称为“背景衬度效应，是普通颜料和金属颜料所没有”。

3、云母珠光颜料的质量影响因素

目前，国内的研究工作主要集中在对于液相包覆工艺的探索，确定和改进影响云母珠光颜料质量的各种工艺因素及参数，以其发现如何提高云母珠光颜料的白度、色彩效果以及珠光光泽的方法。影响云母珠光颜料质量的因素概括起来有以下几个方面：

(1)基质云母粉的颗粒形态及径厚比

基质云母粉是沉积包覆纳米二氧化钛颗粒薄膜的载体，基质云母粉的颗粒形态及径厚比对最终云母珠光颜料的质量有很大影响。通常用来制备云母珠光颜料的基质云母粉的径厚比要求大于50。

(2)基质云母粉的粒度分布

云母粉的粒度分布对云母珠光颜料的质量也有很大影响。基质云母粉粒度分布较宽，云母片粒度大小不均匀，粒度小的云母片极易粘附在大片上而造成叠片相对较多，可使光的散射增强，光泽下降，并导致云母表面光洁度，平整性不理想。另外，粒径参差不齐的云母粉制备的云母珠光颜料，在颜料的使用中产生的大颗粒造成的亮点与小颗粒造成的光泽不足等光学效果的不均匀，也会降低其珠光光泽;对干涉色云母珠光颜料而言，粒径不同的云母基片，其比表面积存在较大差异，这样在沉积二氧化钛的过程中，同一反应条件下，在云母薄片上会产生厚薄不匀的二氧化钛层，就不能获得均一色的干涉色艳光。研究表明，基质云母粉的粒度分布越窄，粒径均匀性越高，得到的最终颜料的光泽越强。

(3)云母薄片中的夹杂物

天然绢云母原料的化学组成复杂，特别是其中的铁、锰、铬、钒等致色金属离子氧化物，不仅直接影响到云母薄片的原始白度和光泽，也影响经过化学沉积反应包膜后的珠光颜料的白度和光泽。特别是当制造白度和光泽较高的银白珠光颜料时，这种影响更加突出，表现为颜料的白度低，光泽差，颜色发灰、泛黄或发黑。如果用这些杂质含量很高的云母薄片制造幻彩和着色珠光颜料，表现为颜料的色调偏移，彩度下降。

(4)镀膜过程的工艺因素

对于化学液相沉积工艺而言，沉积包覆过程的工艺因素与钛盐的水解反应、水解产物在云母基质上沉积形成纳米颗粒包覆膜以及膜的生长密切相关。尤其是pH值、温度、搅拌速度、药剂滴加速度等因素影响最大。试验中，就是确定这些因素的参数来调节和控制上述各工艺环节进程。

研究表明，不论是制造何种类型的云母珠光颜料，都要求反应在一个pH值，温度等反应条件相对恒定的环境下进行，使钛盐的水解速率和水合二氧化钛粒子的成核与生长速率都较稳定且相互协调，这样才能获得均匀光滑而致密的二氧化钛颗粒包膜层。粗糙不平的颜料粒子表面，会向各个不同的方向漫反射光，其结果是反射光相互干扰，使光泽降低。只有平滑的物体表面才可获得单一方向的光反射，平行的反射光使光泽得到加强。

(5)沉积剂中的杂质

这里所指的沉积剂包括钛液和其他一切可以通过水解在云母薄片表面形成金属或非金属氧化物包膜的物质。在制造银白珠光颜料时，钛液中的铁，铬、锰、钒、钻等致色金属离子，在一定的pH值、温度和压力下，都将与钛离子一起，形成多种有色金属氧化物混合膜沉积于云母薄片之上，从而形成干扰产品的色调。

4、云母珠光颜料的应用

云母珠光颜料具有耐酸、耐碱、耐热等特性;本身有不自燃、不助燃、不导电，优良的耐光性、耐候性，不溶于水，无毒的特性。目前，珠光颜料的应用非常广泛，在涂料、塑料、油墨、印刷、化妆品，汽车工业、玩具、皮革、橡胶、装潢、装饰品等领域都有应用，这些领域无一不是和我们生活息息相关。

(1)云母钛珠光颜料在涂料和油漆中的应用

云母珠光颜料在涂料工业中应用较多，它在涂料的基料浆液中容易均匀分散，润湿性好，不会发生沉淀。珠光涂料比其它涂料有较好的耐候性和光稳定性，同时容易保持闪光效果，它适用于装潢涂料、金属涂料、保护性涂料及建材涂料等，具有成本低、耐擦洗、珠光好等特点。

无论是溶剂型涂料还是水性涂料，若使用了云母钛，其作用不仅仅是遮盖和装饰，更重要的是能够改善涂料的物化性能，增强化学稳定性能，提高遮盖力，消色力，防腐蚀性，耐光和耐候性，增强涂膜的机械强度和附着力，可以防止开裂或脱落，防止紫外线和水分透过，延长物体的使用寿命。同时还可以节省用料，提高生产效率。

(2)云母钛珠光颜料在塑料中的应用

近些年来，云母钛珠光颜料已开始在一些塑料制品中获得越来越多的应用，例如用于高档化妆品和药品包装的珠光塑料瓶、盒;用于高级糖果、冰棋淋包装的珠光塑料薄膜：珠光塑料凉鞋、钮扣、玩具、桶、浴室部件等日用品和工艺品;各种家电与计算机外壳，珠光塑料和建筑装饰材料等等，越来越受到广大消费者的喜爱。云母钛在塑料制品中的应用，不仅仅利用它的安全性、无毒性和珠光效应之外，它还能提高塑料制品的耐热、耐光和耐候性能使塑料制品免受UV光的侵袭，改善塑料制品的质量和延长塑料制品的使用寿命。

(3)云母钛珠光颜料在油墨中的应用

云母钛是当前油墨制造业中最优良的白色颜料，它不仅具有良好的物理化学稳定性，还具有各种耐抗性良好和与其他油墨用材料比较相对廉价等特点。随着世界经济发展和国内外包装、出版印刷工业的技术进步，云母钛珠光颜料在人们的日常生活中应用越来越广泛。

云母钛珠光颜料具有很强的着色力和光分散性。当云母钛分散在介质中时，可除了使油墨展现出很高的遮盖力。云母钛颜料还具有良好的耐光性、耐热性、耐碱性和耐候性。所以，云母钛颜料在高质量的白色油墨中应用效果特别好，是当今油墨工业中不可缺少的重要材料之一。

(4)云母钛珠光颜料在化妆品中的应用

珠光颜料由于具有独特的光学性能在口红、发胶、眼影、指甲油、护肤霜等化妆品及洗涤用品中广泛应用。珠光颜料加入化妆品中除了增加化妆品的美感外，还有防止紫外线照射引起的皮肤变黑等增效作用。云母钛珠光颜料由于具有耐光、耐酸、耐碱性等作用，因此使用时安全无毒。

(5)云母珠光颜料在汽车工业的应用

当今世界汽车涂料市场上最令人感兴趣的品种就是颜色纯净、柔和并带有一定闪烁珠光效果的涂料，汽车涂料的颜色风格已经成为汽车涂料设计人员艺术风格及特定型号汽车的重要标志之一。实践证明，它在碱性水性涂料中也能保持光泽，不起泡，施工中不流挂，静电喷涂不产生电火花，这些都是金属颜料所不及的。

另外，在汽车面漆的涂装中，罩面清漆会放大底面面漆的一切缺陷，包括着色底面漆的颜色缺陷，而且加金属颜料的闪光底面漆也会产生失色问题，为了克服底面漆的这些缺点，可在底面漆中加入一定量的云母钛珠光颜料和染料，珠光颜料有利于保持金属状外观，还能改善涂层层次、色度和透明度，珠光漆附着力强，固化温度低，流平性佳，漆面光洁如镜，珠光效应强烈。