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4.无层结构效果颜料——无基底颜料
效果颜料基本可以分为两类:
-仅包括一种光学均一材料的片状(无基底颜料);
-具有层状结构,由至少两种不同光学性能材料组成(层基底颜料或者多层无基底颜料);
-无层结构颜料就是大家熟知的金属效果颜料,例如铝片或者铜锌片。透明效果颜料像薄片状的单晶BiOCl或者多晶TiO2也属于这一类。这些非金属薄片大多数非常薄从而达到一定的干涉颜色。和基于基底片的薄片比起来,这将导致更低的机械稳定性。
目前已知仅只有少数材料能够形成无论形状和厚度都适合做效果颜料的薄片。不能以这种方式结晶的物质,只有当与支撑片共同作用时才能被用作效果颜料。支撑片就是前面所讲的能够沉积所要研究的材料的基底或者模板。最好的例子就是基于自然或者涂覆了TiO2或者Fe2O3薄层的云母片的珠光颜料。基于透明基底的颜料,比如云母基产品即使涂层较厚,也能很轻易的与吸收颜料或者金属效果颜料结合。金属效果颜料的优点在于它们在使用场合中所显示出的较强的遮盖力。透明珠光颜料和更强遮盖力金属颜料的混合物经常被用作汽车漆。当使用于户外场合时,通过表面处理,可以提高很多效果颜料的耐候性。
4.1金属效果颜料
到目前为止,最重要的无层结构效果颜料是金属效果颜料。它们由铝薄片或者铝薄片(“铝青铜”),铜和铜锌合金(“金青铜”),锌或者其他金属构成。这种金属效果是由颜料粒子表面对光的反射引起的。当部分反射光在粒子的边缘和角落被散射时,所能观察到的光泽效果就会降低。越大的粒子,其反射性也就越好,因而也就具有更好的光泽和亮度。表现出的金属效果也取决于在应用场合中金属薄片的取向,粒子形状,结合混合料的透明度以及其他着色剂的存在情况。所需要的颜料离子的尺寸取决于其最终用途。粒子尺寸大小可以从几微米(胶印)到中等尺寸(10-45微米,汽车漆,照相凹版印刷和苯胺印刷术)和粗糙级别(阻蚀体系,塑料)。薄片的厚度可以在小于0.1-1微米的范围内变动。在市场上的金属颜料分为脱落和非脱落两种。由于在颜料的生产过程中使用了可以造成高表面张力的硬脂酸,所以脱落颜料就浮在油漆或者印刷油墨表面。相反,非脱落颜料被应用介质完全浸透,并且被均匀地分散到整个涂覆层中。非脱落性是由于使用了含有含支链或者不饱和的脂肪酸(比如,油酸)或者极性物质(比如,脂肪胺)的润滑剂。
金属效果颜料是使用冲压机器处理金属粒子得到的。使用干磨(哈默塔克铁粉生产法,旋磨法[7])或者湿磨(霍尔球磨制粉法)球磨机绝大多数被用来生产金属薄片。在球磨过程中,常加入润滑剂来防止冷聚变并且来达到理想的脱落或者非脱落性。依据起始粒子的性质和形状以及磨制条件,标准的铝粉颜料被制成玉米片状或硬币形状。一个特殊的种类就是PVD铝,也被叫做VMP(真空金属化颜料),是通过将铝沉积到网上的一个真空过程制得的。将沉积的铝从网上取下之后,就会得到非常薄的薄片,将其混于涂覆层中就会显示出改良后的镜面效果。三种不同铝颜料的电子显微镜照片见图1。
目前世界市场年产金属效果颜料2000吨以上。由于生成过程和使用环境,市场上供应的颜料主要是粉末状或者含有溶剂的配制品(糊状,粒状)。含水或水溶性溶剂的稳定化铝银浆可以用于水溶性涂料或者印刷油墨。用特殊的有机(例如,丙烯酸树脂)或者无机(例如,硅)材料包覆的颜料可以用于粉末涂料。