[发明专利]多层结构智能控温功能型云母珠光颜料及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层结构智能控温功能型云母珠光颜料及其制备方法，该功能颜料能根据环境温度自动调节太阳光中的红外光线的透过率，从而实现对其覆盖空间温度的智能控制。特别涉及一种采用多层金属氧化物薄膜包覆片状云母微粉得到的智能控温功能型珠光颜料，颜料由片状云母微粉和覆盖在其表面的多层透明金属氧化物薄膜复合而成。其属于功能型无机材料制备领域。

背景技术

20世纪70年代，美国杜邦化学公司的化学家在研究中发现，采用天然云母薄片在其表面包覆一层透明的钛金属氧化物时，能使其成为一种具有很强珠光效应的新材料，即为珠光颜料。几十年来，通过不断改变云母片表面金属氧化物的成分和其结构层次，具有各种不同色彩效应的珠光颜料被开发出来。功能性珠光颜料保持了一般珠光颜料高的装饰性特点之外，还使珠光颜料具有了某种特殊功能，如导电性珠光颜料，导磁性珠光颜料和电磁波屏蔽珠光颜料，光致变色珠光颜料，长余辉珠光颜料等，都是通过在云母微片表面沉积不同的金属氧化物来实现的。

单晶VO₂在68℃会发生明显的从单斜晶型半导体相到四方金红石晶型金属相的一级相变，伴随相变过程会发生晶体导电率和红外光透射、反射率突变。利用这些性能，VO₂粉体及薄膜材料能应用在空间温度控制、传感、光存储、光控、激光防护等领域。伴随相变过程发生，VO₂材料红外透过率产生突变，当温度高于相变温度时红外透过率较低，在低于相变温度时具有较高的红外透过率。由于红外光是太阳光能量辐射的主要形式，太阳光中近红外光能量占其总能量的50％，故而VO₂材料能维持其覆盖的空间温度在其相变温度附近。而实际需要控制的温度可以通过适当离子掺杂改变VO₂材料的相变温度来实现。F.Guinneton等(J.Phy.Chem.Solids 2001，62：1229-1238)研究了VO₂薄膜和VO₂颗粒在红外光区域的光学性能。结果说明，连续的VO₂薄膜比均匀分散于介质中的VO₂微纳米粉体颜料在相变前后拥有更大的红外透过率变化和更高效率的光学开关效应。但是由于制备工艺的限制，大面积的VO₂薄膜的制备工艺成本高，难度大。本发明提出采用片状云母粉为载体，在其表面包覆VO₂薄膜，高厚径比的云母薄片在应用介质中具有能平行分布的特性，形成连续的保护层，与传统的球状VO₂颜料相比，片状的功能型云母珠光颜料能提高涂层高温下对红外光的屏蔽作用，将该片状功能颜料应用在油漆、玻璃、塑料薄膜等产品中时可以产生更好的智能控温效果。如果在云母薄片表面只包覆一层透明的VO₂薄膜，虽然生产工艺相对简单，制造成本较低，但是颜料可能存在遮盖力和着色力差的缺点，导致使用范围受到一定的限制。为了得到更好的颜料珠光效应，同时得到本发明需要得到的智能控温功能性，本发明在云母片表面包覆多层透明金属氧化物，但是其中至少包含有一层为+4价氧化钒薄膜。Sebastien Saitzek等(Thin Solid Films，2004，449：166～172)发现，在VO₂薄膜表面沉积一层薄的CeO₂薄膜后，CeO₂薄膜起到了保护VO₂不被氧化的作用，故而采用多层包覆还能延长功能型珠光颜料的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种多层结构智能控温功能型云母珠光颜料及其制备方法，该颜料通过采用溶胶凝胶法和高温退火在片状云母粉表面依次沉积多层透明金属氧化物薄膜而成。本发明提供的颜料保持了传统珠光颜料独特的色泽效应，提高了其遮盖力，着色率和金属闪光效应，同时赋予了颜料智能控温的功能性，当温度低于V_1-xM_xO₂薄膜相变温度时，颜料的红外透过率较高，当温度高于相变温度时，V_1-xM_xO₂薄膜的红外透过率降低，从而通过环境温度的变化控制红外热辐射，实现智能控温。通过本发明提供的方法可制备具有智能控温功能和不同珠光色彩的多层结构云母珠光颜料，从而满足国内外市场的不同需求。

本发明提供的多层结构智能控温功能型云母珠光颜料是通过下列技术方法来实现的：