珠光云母颜料的研制及其复合机理的研究

摘要

云母珠光颜料凭借其在可见光照射下可以赋予物体贴近自然的璀璨珠光效应和深邃三维空间质感这一特性,同时又因具有优异的化学稳定性、多彩及无毒害等优点得到越来越广泛地应用.国内珠光颜料每年的市场需求量正以30％的速度递增.但是,国产云母珠光颜料普遍存在光泽较差,颜色不够鲜艳,润湿性、分散性不好等问题,这也是国内云母珠光颜料生产企业研究的热点和难点.本课题试验选用广泛用于云母珠光颜料制备的印度进口白云母粉为原料,运用国内普遍采用的化学液相沉积法制备云母珠光颜料.通过探索和完善制备工艺过程,掌握和调整影响珠光颜料质量的制备工艺因素和参数来改善云母珠光颜料的光泽和色彩效果.试验首先通过对影响云母珠光颜料光泽的镀前预处理工艺因素的探索试验,采取在水解镀膜工艺之前增加镀前煅烧,碱洗、酸洗清洁表面和精细分级预处理工艺环节,并进一步确定每个工艺的较好条件,分别为:850℃镀前煅烧2h;用20％(质量百分含量)Na<,2>CO<,3>溶液于80℃搅拌清洗20min;用12％(体积百分含量)HCl溶液于80℃搅拌清洗30min.结果表明,加入预处理工艺可使最终颜料产物的平均反射率值提高10.71％,白度值提高10.14％.其中,镀前煅烧工艺的作用为本试验过程的新发现,并取得较好的试验效果.通过对影响云母珠光颜料质量的关键工艺环节——镀膜过程工艺因素的探索试验,确定了镀膜工艺较好因素条件为:pH=1.5(镀钛时),T=80℃,TiCl<,4>溶液初始浓度10％(质量百分含量),搅拌速度240-300rpm,钛液滴加速度0.3ml/min.为了进一步提高产品的光泽,进行了TiO<,2>晶型转化的研究,将云母基质上沉积的锐钛矿型的TiO<,2>转化为折射率更高的金红石型.试验采用三种晶型转化剂配合作用的方法,得出获得较好转型效果的较好配比参数为:Al<,2>O<,3>:ZnO:SnO<,2>:TiO<,2>=3:1:4:20.结果表明,使用较好配比用量的复合晶型转化剂可以使TiO<,2>的晶型转化率达到90％以上,且无其他折射率低的杂质晶体出现,极大地提高了产品的光泽.通过对后处理煅烧工艺因素的探索试验,确定了采用程序控温煅烧的方式.根据煅烧过程中发生的化学反应及反应进程采用不同的升温速率和恒温时间.对液相沉积复合机理的探讨认识到,水解反应初期,[Ti(H<,2>O)<,6>]<'4+>靠双电层的特性吸附与云母表面结合,而在水解反应的后期,则是物理吸附与化学吸附双重因素共同作用促进钛盐水解产物在云母基质上的沉积以及水合二氧化钛粒子的成核与生长.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1前言

1.2白云母的矿物学性质

1.2.1云母的晶体结构

1.2.2白云母的性质

1.3 TIO2的晶体结构和性质

1.3.1 TiO2的晶体结构

1.3.2 TiO2的物理化学及光学性质

1.4云母珠光颜料的构造

1.5影响云母珠光颜料质量的因素

1.6国内外研究现状

1.7课题研究的目的、内容及意义

第2章试验原料、试剂、仪器与研究方法

2.1试验原料

2.2试验主要试剂

2.3试验主要仪器

2.4试验研究方法

2.4.1试验原料分析

2.4.2镀前预处理影响因素试验

2.4.3镀膜过程影响因素试验

2.4.4后处理煅烧工艺影响因素试验

2.4.5试验产物性能的测试与表征

第3章试验结果及分析

3.1试验原料分析

3.1.1粒度组成分析

3.1.2原始白度测试

3.1.3扫描电镜分析

3.1.4 X射线衍射分析

3.2镀前预处理影响因素试验

3.2.1云母粉粒度分布对珠光颜料光泽的影响

3.2.2碱洗预处理对珠光颜料光泽的影响

3.2.3酸洗预处理对珠光颜料白度及光泽的影响

3.2.4镀前煅烧预处理对云母珠光颜料白度及光泽的影响

3.3镀膜过程影响因素试验

3.3.1 TiCl4溶液浓度对产物光泽的影响

3.3.2温度对产物光泽的影响

3.3.3 pH值对产物光泽的影响

3.3.4搅拌速度对光泽的影响

3.3.5 TiCl4溶液滴加速度对产物光泽的影响

3.3.6晶型转化剂对光泽的影响

3.4颜料后处理煅烧工艺因素对产物性能的影响

3.4.1煅烧时间对产物白度及光泽的影响

3.4.2煅烧方式对产物白度及光泽的影响

3.5云母珠光颜料产物的结果及分析

3.5.1云母珠光颜料的电镜结果及分析

3.5.2工艺流程推荐

第4章化学液相沉积过程复合机理探索

4.1液相沉积过程TIO2/白云母复合机理的推断模型

4.2试验过程中的化学反应及对机理的解释

第5章云母珠光颜料光学作用机理及呈色机理

5.1云母珠光颜料的珠光效应产生机理

5.2云母珠光颜料的呈色机理

结论

参考文献

致谢