珍珠光泽颜料广泛应用于各种应用程序,从化妆品到塑料和汽车面漆的油墨。珍珠光泽颜料的目的是模拟的固有线和天然珍珠光泽。这是通过利用微观血小板的光反射特性和优化他们的衍射和扩散性质。有几种类型的珍珠颜料商用,包括天然珍珠精华,氯氧化铋晶体和敷氧化物云母。还有一些其他类型的基质,可以氧化涂层,如玻璃片状、板状氧化铝。

最常用的类型是敷氧化物云母;这也包括合成云母或fluorphlogopite。他们是平板状的云母片涂有二氧化钛(TIO的薄层₂)和/或铁氧化物,和潜在的其他金属氧化物。血小板的宽脸的范围可以从4微米到1000微米,约0.5微米厚,尽管合成云母可以实现厚度小于0.25微米。包覆云母的血小板很光滑,所以他们光反射,同时保持高度的透明度,这意味着只有一部分光被反射。没有反映的部分是通过血小板传送到下一层,它可以进一步反映(图1)。

结果从许多层多次反射。眼睛不能专注于任何一层,建立了深度的感觉,如图1所示。因此,一种特殊的闪烁的光泽叫做pearlescence观察。

除了提供一个光芒四射的或有光泽的看,某些dioxide-coated钛云母能够显示颜色通过干涉的光学效果。大的折射率不同二氧化钛(n≈2.7)和云母(n≈1.5)允许很大程度上不仅反射的光线弯曲和光波的相位偏移。颜色发展当从一层特定波长的光反射干涉或抵消相同波长从另一层。结果是,只有一个波长的窄带反射和一个颜色。这是同样的颜色出现在电影的油在水或肥皂泡沫。每个干扰颜色是由二氧化钛层的厚度在云母。提高二氧化钛厚度导致干扰的开端,改变反射颜色黄色。增加它进一步转变颜色红色,其次是蓝色和绿色的(图2)。

白色珍珠反射颜色是由非常薄,二氧化钛涂层不均匀,导致颜色的混合物被反映出来。反射光线的添加剂和重新结合形成白光。

重要的是要注意,因为这些类型的色素不吸收光线,只有重定向(反射、折射和传输),他们会根据加色方案。这是不同于典型的减色方案传统颜料使用。加色,反射的光的三原色(红、绿、蓝)可以“增加”白光(图3)。

传统上,蓝色和黄色混合创造绿色,但如果一个蓝色的干扰和黄色干扰珍珠光泽颜料混合,创建一个白色反射。出于这个原因,不建议混合干扰颜色除了轻微的阴影。

铁氧化物涂层表现出相同的干扰特性二氧化钛涂料,除了氧化铁由于吸收贡献自己的颜色。青铜颜色对应于一个黄色的组合吸收由于铁₂O₃和一个黄色的干涉色由于铁的厚度₂O₃层。铜和黄褐色的颜色是由类似的效果(图4)。

由于其固有的透明度,珠光颜料的颜色可以影响材料的颜色在应用它们。在白色背景时,传播角度,可以看到颜色和干扰颜色不明显。黑色或深色底物时,传输颜色由基质吸附和干涉色强和明亮的镜面角度。在镜子的角度,观察到干涉色。在扩散的角度,干涉色的互补色是见过的,因为光通过这部电影。

例如,当一个干扰红色颜料涂层中存在的电影,一个红色镜面角度和一个绿色的扩散角。白色珍珠是白色的镜面,将传输衬底或着色颜色扩散角。深度的感觉,颜色变化在不同的视角,使珍珠光泽颜料不同金属片状颜料。

在金属片状颜料,如铝、铝薄片是不透明的光;没有光传播。所有的反射的光线一层如一面镜子,和一个不了解的深度与珠光颜料色素。当吸收色素添加到光芒四射的颜料,光可以穿透透明血小板着色剂,然后反射回来。因此,改善和增强吸收颜料的颜色。

如果着色剂添加金属片状颜料,不透明的金属薄片不允许光线穿透,颜色柔和。在铝、铝本身有一种灰颜色,和吸收色素的颜色实际上是使。

金属颜料,类似于他们的大小和形状,珍珠光泽颜料反射光线镜面的方式。即光在45°角将退出在45°角。随着观察角度增加,反射的颜色是暗的。当一个人看着包含金属颜料涂层的不同视角,只有明度的变化,而不是看到的颜色和珠光颜料。

外观

有几个因素影响了涂料的光泽和外观。片定位、颗粒大小、色素浓度和涂膜透明度是最重要的。

颗粒大小

珍珠光泽颜料提供几个高度控制的粒度分布。大小会影响光泽,覆盖和涂层的外观。表1的功能的列表常见分布及其明显的效果。

的光泽通常会随着粒径的增加而增加,然而,最优分布是10到60微米(图5)。

这个粒子大小分布紧足以确保统一的氧化物涂层在所有的粒子,有助于进一步推动颜色强度。它还创建了一个最佳的D50用最小的边缘散射光反射。这种类型的产品的一个例子是SunMICA高色蓝色,281 - 1257。较大的分布将出现闪亮的星状并提供或者至少覆盖,而小分布将出现缎效应和有更多的报道。

粒度可以通过几种方法来衡量,包括视觉观察使用显微镜、筛分和激光光散射,这是最常见的方法。在这种方法中,色素样品分散在液体激光是液体样本训练,使血小板散射光束。准确定位探测器测量散射光。大颗粒分散窄角和小颗粒大角度。计算机计算基于散射光强度的大小分布在不同的角度。

激光仪器提供几条信息。他们可以提供微分或总大小分布,百分比低于指定的大小,大小低于指定的百分比(例:D50),和一个分布模式(最多的大小间隔)。每一块描述不同的属性。没有单一的块能够完全描述大小分布或它将生产涂料的影响。因此,常常需要使用几个数据点。

光散射仪器很重要的一点在于,他们认为粒子被测量是一个球体;不是一个血小板。因此,大小分布是相对的而不是绝对的尺寸测量。此外,不同大小仪器给不同的结果。大颗粒强调,因为它需要成千上万的小颗粒的重量等于一个大粒子。

取向

最大反射和颜色旅行仅仅是实现当血小板均匀取向平行于衬底。这是实现主要是通过电影收缩和涂料干燥时的水准。它也可以影响粒子的大小。

膜收缩直接相关的总固体涂层。低固涂料缩水超过高固体含量的涂料,从而改善方向和颜色旅行。这是其中一个主要原因为什么高固体涂料含有云母不同颜色与低固水性,即使色素是相同的。更好的颜料分散,缓慢蒸发溶剂使用的涂料配方,再闪烁一次,或一个梯子烘烤计划也将提高颜料的取向,实现最大的光泽。图6演示了这两种不同的固体制剂的影响。

除了程度的取向,取向一致性影响外观也是一个因素。可怜的取向统一称为斑点状阴影。结果是光明与黑暗的颜色,通常可见的大平面区域。黑暗的区域是血小板躺在边缘部分的结果。这个问题是很常见的片状颜料,包括金属。可能有几个原因,包括色素洪水或浮动,和对流由溶剂蒸发。色素洪水可以解决通过适当的分散,这将在稍后讨论。

对流是由于溶剂蒸发生产冷却表面的涂层。作为额外的溶剂和热从涂层内,他们创建一个电流可以倾斜板边。斑点状阴影可以减少使用模式控制代理。醋酸丁酸纤维素(出租车),流浪者(非水乳液)和蜡是常用的。

这些高分子量添加剂增加油漆的粘度牛顿的方式在flash和烘烤。牛顿粘度增加阻止片被弱者倾斜对流但允许片东方涂层薄膜收缩。触变剂通常是无效的,因为他们喷洒后导致粘度增加过快。他们倾向于锁定或冻结的雪花在随机取向,不允许他们流出和水平。

色素浓度

虽然一定量的颜料是需要创建一个颜色效果,合理的隐藏,过多的色素会很快降低外观。当添加太多的色素,色素颗粒相互接触,防止血小板的自由取向,导致减少光泽。另一个因素是边缘散射。边缘散射是由光被散射引起的血小板的边缘,增加了漫反射而不是明亮,镜面反射。

最优加载通常是10 - 20%基于总固体量油漆颜料。一个较低的数额可以用来创建微妙,柔软效果。有时,可能更有利于减少使用色素(1 - 1.5%)为了获得一个光芒四射的效果在一个彩色的底漆。

同样重要的是要考虑颜料的粒径选择颜料时加载。Larger-particle颜料是最好使用较低的载荷,以避免过度饱和。这将导致更高的闪耀效果,个别血小板等间距的和微弱的反射光可以更容易看到的眼睛。颜料在> 200微米范围内可以使用载荷低至0.1%。

电影的透明度

鉴于珍珠光泽颜料的光学,重要的是,光进入和退出电影通畅。因此,任何色素和添加剂,提供光传输(即不透明度或减少。通过电影,光散射)将减少或消除光泽。一些例子是颜料的二氧化钛,碳酸钙和滑石粉。

发展中隐藏

珍珠光泽颜料的透明度的缺点是缺乏报道。这是有可能的,然而,制定颜色相当程度的报道15 - 25微米的干膜厚度。有几种方法可以提高隐藏在配方。

1。小粒度的珍珠光泽颜料可用于增加隐藏,但它会产生更多的缎和灿烂的光泽。最少的外观变化,部分大型珍珠颜料(不超过20%)可以被一个小的珍珠颜料所取代。

2。因为不透明的特性,金属颜料,如铝或铜薄片可以添加到涂料提高隐藏。量通常是5 - 10%的珍珠颜料。

3所示。制定一个黑暗的颜色时,少量的炭黑会给自己提供很好的隐藏。的黑色珍珠的干涉色将会增加。

4所示。浅色,TiO₂是一个不错的选择来提高隐藏,虽然灿烂的光泽的珍珠光泽颜料会减少。相对大量的珍珠颜料使用建议,以便在镜面角度干涉色更强,和TiO的最小数量₂需要隐藏。

记住,辉煌的珍珠光泽颜料通常是牺牲当任何不透明颜料或颜色被添加到提高隐藏如上所述。

分散

光芒四射的颜料可以与一般的混合分散,类似于用于金属。效果的一个关键好处颜料、珠光颜料和金属,是没有需要磨或机颜料充分发展他们的颜色/效果。然而,一个适当的分散仍出现最大化的关键。

一个很好的技巧就是25 - 35%的预混色素和车辆65 - 75%。添加色素增加了车辆使用低切、轴向流搅拌器。色素会很快加入,因为相对较大的粒子大小和湿的车辆。额外的部分颜料就可以添加之前的出现完全润湿。另一个15分钟的混合应确保良好的颜料分散。

防止过度分散颜料的血小板或剥离的金属氧化物云母基板,高剪切设备,如球或卵石米尔斯,应该避免。一般来说,光芒四射的颜料应添加到配方混合周期结束时,毕竟其他成分已经彻底混合。可以使用一个径向流,“锯齿”高速分散器(考尔斯溶解器),提供色素荷载低于25%,叶片的尖端速度低于2000英尺/分钟。刀片的高度应该改变混合周期期间分发材料直接低于叶片在死去的地方。

不完整的颜料分散有助于着色力低,可怜的流变特性,外观差异甚至表现不佳。颜料的分散涂料可以验证视觉使用显微镜或相对技术使用珍珠光泽颜料的沉降速率和体积。

在显微技术,视觉的决心是否血小板凝聚,如图7所示。

应采取预防措施在使用这种技术,因为正常情况下完成涂料中的色素浓度太高,准确地确定色散。常常需要减少涂层中的色素浓度与其他车辆或溶剂。这改变了系统和可能导致颜料絮凝或分离,导致错误的结论。

解决技术使用实际完成涂料或改性涂料不含流变学修饰符来确定分散度。几天后安静的站着,缓慢或不完整的结算表明良好的分散,一样的最低沉积物体积。评估包装也被认为是柔软的,因为它是与re-dispersion有关。由于高密度的珍珠光泽颜料,他们将不可避免地解决速度比大多数色素,但如果避免硬填料re-dispersion应该简单。这是最困难的在水系统中。

解决预防

光芒四射的颜料,像大多数无机颜料,比重明显高于他们的车辆分散,导致他们解决和积累在容器的底部。在存储过程中,珍珠血小板将东方相互平行和紧凑的近,挤压的车辆。光滑表面的血小板形成密封,导致硬填料,使分配困难。

这个硬填料层的出现不仅可以减轻通过适当的分散和悬浮技术,而且涂层的物理和化学性质。因为这沉降发生由于静电相互作用,可以采取以下措施促进软沉积物层和允许简单的再分散:添加非极性溶剂,增加盐的浓度,减少大纵横比粒子大小和变化的高等电点完成涂层。

悬架在汽车上

好的悬挂意味着举行的颜料粒子在车辆,提供更多的阻力颜料的沉降趋势。涂料粘度的增加无疑是最简单的方法来防止沉淀色素运动通过提供更多的阻力。然而,它由涂料的应用是有限的,没有什么办法可以改变粘度。此外,增加粘度无助于预防硬填料沉降在长期储存。

另一种方法是建立一个三维网络结构的车辆通过添加一些特殊的添加剂(悬浮剂或触变胶),如气相法白炭黑或有机土。这些功能通过形成氢键彼此和车辆,甚至色素。因此,色素和车辆之间的关系创建一个网络,“陷阱”色素粒子,和减少沉降趋势。此外,粘土或二氧化硅粒子也将作为血小板之间的间隔,如果他们做结算,防止密封的形成。色素可以快速、轻松地re-incorporated到车辆。

这些添加剂的效率依赖于溶剂和树脂的类型。各种不同表面化学添加剂可用来适应不同的系统。通常这些添加剂应包含在wetting-dispersion一步达到最好的效果。然而,一些粘土或硅需要高剪切和/或热量充分有效地激活。这应该是之前pre-grind珍珠颜料分散。应该小心遵守制造商的指导方针。

总结

珠光颜料是一种万能的群效应颜料,广泛应用于许多涂料的应用。它们的颜色是光干涉的结果基于物理结构和组成。他们的半透明性质和镜面反射共同产生珍珠母效果和有趣的颜色组合。珍珠光泽颜料可在大范围的大小和颜色,很容易遵循一些简单的规则制定和适用。

有关更多信息,电子邮件Michael.Venturini@sunchemical.com或Anthony.Rohrer@sunchemical.com。