[发明专利]涉及珠光颜料的方法和组合物

说明书

                       本发明的背景

本发明涉及珠光颜料领域。模拟天然珍珠效果的珠光颜料包含片状基材，如涂有单层或多层具有高折射指数的金属氧化物或混合金属氧化物的云母。这些颜料的光学性质在于，具有不同折射指数的两层状介质之间的各界面能够部分反射和部分透过入射白光。在该界面上反射(或透过)的光束相长或相消地复合，取决于这些反射束的相位关系，结果仅增强某些波长的强度。这样在观察角度上观察到对应于这些增强波长的颜色。根据金属氧化物层的光学厚度(物理厚度×折射指数)，可见光区中不同波长范围内的光束进行相长干涉并观察到不同颜色。涂覆材料的折射指数越高，在界面上反射的光束强度越高且观察到的光泽和颜色效果更大。

最广泛用于片状基材上的涂覆材料是二氧化钛，因为其折射指数高。最广泛使用的基材是通过湿研磨法制成的具有高纵横比的云母片。一般来说，二氧化钛涂覆通过钛盐，通常氯氧化钛溶液的控制水解，以及水解形成的水合TiO₂颗粒在悬浮于水解体系的基材片上的同时沉积而实现。煅烧之后，水合TiO₂层转化成高反射TiO₂，为锐钛矿或金红石相(参见例如美国专利3087828、美国专利3418146和美国专利3437515)。

具有金红石相结构的TiO₂层一般由于其导致较强光泽和颜色效果的较高折射指数、及其在户外风化中的较高稳定性而优选。但包括云母表面的许多基材表面有利于锐钛矿相结构的结晶。水合TiO₂在这些片上的直接沉积一般导致锐钛矿涂层，即使产物在高至900℃的温度下煅烧。为了生产金红石TiO₂涂层，需要用作为金红石引发剂的水合SnO₂的薄层预涂云母的表面(参见例如美国专利4038099和美国专利4086100)。水合Fe₂O₃与少量Zn、Ca和/或Mg物质一起的预涂层也能够促进金红石结构(参见美国专利5433779)。

尽管SnO₂和Fe₂O₃都可用于生产高光泽的干涉颜料，但缺点是存在对这些颜料的用途的限制。在某些国家中，在食物接触场合或在化妆品产物中不允许在塑料中添加SnO₂。另外，Fe₂O₃具有本征黄色，即使量非常少，这可造成某些产品，尤其是白色产品的变色。因此，为了获得较好的产品质量和较宽的用途，没有这些限制的其它金红石促进物质是非常理想的。

美国专利4623396描述了一种用钛化合物第一涂层和在第一涂层上的二氧化钛第二涂层涂覆云母颗粒的方法。沉积在第一涂层中的钛是钛的低价氧化物和/或氧氮化钛。但第一涂层的X-射线衍射图表明，第一涂层中的二氧化钛具有锐钛矿结构。

                        本发明的综述

按照本发明，已经发现，包含片状基材和基本上没有任何外来金属物质的金红石TiO₂涂层的珠光颜料产品可通过首先沉积作为金红石结构引发剂的Ti(III)沉淀物的薄层，然后沉积具有所需厚度的一层Ti(IV)沉淀物而制成。不愿局限于形成结构的任何特定机理，本发明人相信，水合Ti(III)氧化物薄层(可能与直接相邻的水合Ti(IV)二氧化物层部分一起)形成短程有序类型，有助于形成能够导致金红石结构的短程有序的水合Ti(IV)二氧化物层。较低电荷的Ti(III)与Ti(IV)相比，Ti(III)因此需要较少的O^2-和OH^-阴离子来平衡电荷，这可解释更紧密金红石结构的成因。Ti(III)物质在稍后的生产阶段转化成Ti(IV)物质，这使得引发剂Ti层不能区别于稍后的TiO₂层。在产品完成工艺，即，干燥、煅烧等的过程中，Ti(III)层和随后的Ti(IV)层转化成金红石TiO₂，得到高折射的纯金红石涂层。

一般来说，本发明的方法包括以下步骤：(1)将Ti(III)盐沉淀到片状基材上以形成涂有Ti引发层的一次涂覆基材；(2)将Ti(IV)盐沉淀到Ti引发层上以形成涂有Ti引发层和重叠Ti涂层的二次涂覆基材；(3)在足以将Ti引发层和Ti涂层中的Ti都转化成具有金红石结构的TiO₂的温度和时间下，热处理二次涂覆基材。