默克和珠光颜料

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珠光颜料的历史
1656年天然鱼鳞提取物 1935年碱式碳酸铅晶体 1968年氯氧化铋晶体 1963年云母珠光颜料-Iriodin ® 2000年水晶效应颜料-Xirallic ® 2002年多重色彩颜料-Colorstream ® 2004年星光效应颜料-Miraval ® 2007年高彩度效果颜料-PyrismaTM 2007年Effect Pigments
反射光线 1
由透射光线形成的 反射光线 2
λ
半个波长的相差
} }
增强: n x d = λ/2
参数: d= 片层厚度 n= 折射率
抵消: n x d = 3/4 λ
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珠光颜料的基本原理
涂覆厚度决定颜色
40-60 nm
60-80 nm
80-100 nm
100-140 nm
120-160 nm
Fe2O3 TiO2 Mica
Metallic Pigments
Bronze
Fe2O3 Mica
Copper
Fe2O3 Mica
Red
TiO2 Mica
Silver-Grey
FeTiO3 TiO2 Mica
Red
Fe2O3 Mica
Blue
TiO2 Mica
Red-Violet
Fe2O3 Mica
Green
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珠光颜料的基本原理
生产流程
天然云母 云母研磨 云母分级 涂覆过程 颜料过滤 颜料干燥 颜料煅烧
颜料过筛
混合 & 包装 仓库
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珠光颜料的基本原理 SEM of Iriodin ® 颜料
典 型 的 珠 光 颜 料电子 显 微 镜 照 片
概况
截面
TiO2涂层 云母
TiO2涂层
太阳
人眼
大脑
物体
400 nm
700 nm
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珠光颜料的基本原理
波长 λ
振幅
蓝光波长为 450 到 500nm之间, 绿光为 500 到 580 nm ， 红光为 610 到 700 nm.
波长影响产生的颜色,
振幅影响颜色的强度.
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珠光颜料的基本原理
不同物质的折光系数
真空 (空气) H2O 聚合物 MICA 鱼鳞 LEAD CARBONATE BiOCl TiO2 - ANATASE TiO2 - RUTILE Fe2O3
1.0 1.3 1.4 – 1.6 1.6 1.85 2.1 2.15 2.5 2.7 2.9
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珠光颜料的基本原理
光线穿过珠光颜料的作用方式
干涉
n1 n2
层厚 在可见光波长范围之内
高折射率层, 例如 TiO2 (n =2.5 锐钛型, n = 2.7 金 红石型)
不同折射率的媒介, 例如 聚合物系统: n ≈ 1.5
人工合成的基材 ⇒ 精确控制基材特性
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Iriodin®的基材特点
基材来自天然的云母矿 基材表面的不规则性 基材透明 基材厚度的不可控制性 对光的折射和干涉
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Iriodin® 的特性
由天然云母薄片包覆金属氧化物(Fe2O3/ TiO2)薄层制成. 不仅可以达到银白色和彩色的珠光效果,而且可以产生金属色 和金色效果. 不同粒径的Iriodin® 颜料可以产生从丝绸光泽到强闪烁的不 同效果. 虹彩效果使得随角异色的色彩设计成为可能. Iriodin® 具有透明性,在不同的底色上使用能够达到不同的设 计效果. Iriodin ®在与不同的有机颜料混合使用时,还能在不透明底材 上产生多重色彩效应.
S
20 - 100 µm
L
10 - 200 µm
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珠光颜料的基本原理 粒径分布以及颜料的外观
粒径分布 (µm)
外观
< 15
低光泽, 良好的遮盖力
5 - 25
丝绸光泽, 遮盖力较好
10 - 40
珍珠光泽, 中等遮盖力
10 - 100*
微微闪亮的珍珠光泽, 低遮盖力
20 - 200**
闪闪发光, 较差遮盖力
透射的部分光线
具有片状结构的透明基材（为了机械稳定性， 例如：云母: n = 1.6)
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珠光颜料的基本原理
简化法研究光线穿透珠光颜料
光线
n1 n2
d
反射光线 1 穿透的光线形成的反射光线 2
干涉
片层的厚度在可见光范围 之内
部分光线穿透颜料
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珠光颜料的基本原理
反射光线和透射光线之间的相互作用
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高彩度水晶效果颜料
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默克公司的珠光颜料
Metal oxide Mica
Metal oxide Al2O3
Metal oxide SiO2
Metal oxide Glass
天然云母为基材 ⇒ 对基材表面特性的控制有限
人工合成的基材 ⇒ 精确控制基材特性
人工合成的基材 ⇒ 精确控制基材特性
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珠光颜料基本原理
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珠光颜料的基本原理
大自然的产物。。。
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珠光颜料的基本原理
蛋白质层 碳酸钙层
珍珠的光学原理
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珠光颜料的基本原理
云母 金属氧化物 (如：TiO2 )
结构剖面图
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珠光颜料的基本原理
颜色如何产生? 结合光源，物体表面，人眼以及大脑产生颜色。
red-violet red-violet red-green
Mica
Fe2O3
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珠光颜料的基本原理 根据涂覆金属氧化物分类
Interference Pigments
Silver
Yellow
TiO2 Mica
TiO2 Mica
Combination Pigments
Gold
Beige
Fe2O3 TiO2 Mica
Silver-white
Interference Green
Interference Gold
Interference Red
Interference Blue
Bright Field
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珠光颜料的基本原理
涂覆的厚度与颜色的关系
bronze bronze
copper copper
red red
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珠光颜料的“加法原则"
吸收型颜料 减法
珠光颜料 加法
蓝+黄=绿
蓝+黄=灰
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加法原则－红色和绿色混合 （珠光颜料）
Green
Red
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减法原则－红色和绿色混合 (吸收型颜料)
Green
Red
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珠光颜料的分散
• 珠光颜料非常容易分散－常规的搅
拌已经足够。
基材
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珠光颜料的基本原理 银白色系
Ir (9)111 < 15 µm
Ir (9)119/ (9)121 5-25 µm
Ir (9)103 10- 40 µm
Ir (9)163 10-200 µm
Ir (9)153 20-100 µm
200x, Bright Field
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珠光颜料的基本原理 干涉系列厚度与颜色的关系
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显微镜下的Iriodin® 珠光颜料
Iriodin® 103 纯银珠光粉
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Iriodin ® 的系列产品
Iriodin ® 100 银白色系列 Iriodin ® 200 彩虹干涉色系列 Iriodin ® 300 金色系列 Iriodin ® 500 金属彩光系列 Iriodin ® 7000 超级彩虹干涉色系列 Iriodin ® PC 系列(户内级) Iriodin ® PC 系列(户外级)
• 与透明的有机或无机颜料相混合
• 与碳黑相混合。
• 与金属颜料相混合。
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搅拌速度和时间
对于中低粘度的涂料系统:
线速度 V (搅拌器的外周) 最大 2.6 m/sec
n
(V = Π · d · 60 )
d = diameter n = RPM
搅拌时间: 5 - 10 min
Examples: d = 1 m ---> n = 49,6 RPM d = 5 cm ---> n = 993 RPM
人工合成的基材 ⇒ 精确控制基材特性
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基材: Al2O3 薄片
Al(OH)3
Na2SO4
粉末混合
Al2O3: 平坦的表面, 不同的厚度
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珠光颜料的基本原理
吸收性颜料
金属效果颜料
三类颜料的 成色原理
珠光颜料
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珠光颜料的Байду номын сангаас本原理
天然云母
未涂覆
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珠光颜料的基本原理
电子显微镜下研磨后的白云母
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珠光颜料的基本原理
粒径分布
M
< 15 µm
F
5 - 25 µm
N
10 - 40 µm
厚度: 0.1 - 0.5 µm
• 禁止使用三辊机或砂磨机分散云母
颜料（片状结构遭破坏）
• 避免高剪切力
• 注意油漆的粘度不能太高
√
?
环状效果
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含珠光的涂料生产制程: 润湿/ 混合
预润湿效应颜料 • 推荐的颜料与溶剂/树脂的比例为:约 1:2 - 1:3. • 在搅拌中将溶剂/树脂体系加入颜料中。
搅拌珠光颜料与溶剂和或树脂的混合物，制得珠光浆。 此浆状物（颜料混合溶剂或树脂）确保了与树脂体系间的良 好的分散性能和可使用性能。
珠光颜料的结构
平均粒径: 5-100 µm
平均颗粒厚度 200-1000 nm
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珠光颜料的基本原理
钛液
TiO2-包覆过程
氢氧化钠
基材悬浮于 水中（云母， Al2O3薄片 SiO2薄片)
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珠光颜料的基本原理 涂覆在基材的表面
基材
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珠光颜料的基本原理 涂覆在基材的表面（较厚的涂层）
云母颜料应该当做最后一个组分加入（在可能的情况下）
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涂料中颜料的浓度
• 比例非常依赖于颜色, 难以给出固定的推荐用量。 • 一般而言，在液体涂料中添加2－4％（重量比）（中
/低固体份) • 颜/基比不超过40/100
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珠光效果色彩在涂料中的应用
色彩调配的可能
• 云母颜料 (有时也把不同的云母颜料相混－但是因为干涉颜料的加法原 则，在混合时要小心试验)
TiO2 Mica
Green
Cr2O3 TiO2 Mica
Red-Green
Fe2O3
Mica
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珠光颜料在涂料中的应用
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珠光颜料的涂料应用领域
汽车涂料 塑胶涂料 粉末涂料 乳胶漆 地板涂料 皮革涂料 木器涂料 工业涂料
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珠光颜料的化学特征
无机组成决定了它是化学惰性和耐腐蚀性的。 珠光颜料适用于户外使用以及有腐蚀的场合。 标准的 Iriodin® 颜料主要推荐于室内应用。 耐候级颜料应当使用在对耐候性能有较高要求的场 合。
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高剪切力的效果
1 m/s
破坏=高剪切力磨坏颜料
25 m/s
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默克公司的珠光颜料
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默克公司的产品线
Iriodin ®-云母珠光颜料 Xirallic ®-水晶效应颜料 Colorstream ®-多重色彩效应颜料 Miraval TM-星光效应颜料 PyrismaTM-高彩度效应颜料 Effect Pigments®
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珠光颜料的化学特征
• 无机组成决定了它是化学惰性和耐腐蚀性 的。
• 标准的 Iriodin® 颜料主要推荐于室内应用 • 珠光颜料适用于户外使用以及有腐蚀的场
合。 • 耐候级颜料应当使用在对耐候性能有较高
要求的场合。
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珠光颜料的发展史
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珠光颜料的历史
珠光颜料实际上来自于我们对于自 然界中一类光泽(例如天然珍珠、贝 壳、蝴蝶的翅膀或鸟的羽毛等)的人 工模拟，主要用于丰富我们生活的 视觉环境。 人类的这一工作始于几百年前，但 直到廿世纪六十年代，真正具有良 好光泽和实用价值的珠光颜料才被 创造出来。
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天然云母珠光颜料
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默克公司的珠光颜料
Metal oxide Mica
Metal oxide Al2O3
Metal oxide SiO2
Metal oxide Glass
天然云母为基材 ⇒ 对基材表面特性的控制有限
人工合成的基材 ⇒ 精确控制基材特性
人工合成的基材 ⇒ 精确控制基材特性
默克和珠光颜料
默克(中国)客户技术服务中心 陈美娟
2008.08.27
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默克和珠光颜料
珠光颜料的特点 珠光颜料的发展史 珠光颜料的基本原理 珠光颜料在涂料中的应用 默克公司的珠光颜料 珠光颜料的最新发展
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珠光颜料的色彩特点
珠光颜料的色彩特点 – 高鲜明度 – 纯净的色彩 – 柔和的光泽 – 色彩深度/丰满度 – 色彩流动性
* 有限的使用在汽车涂料中 ** 不推荐使用于汽车涂料中
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珠光颜料的基本原理
粒径不同对效果的影响
• 高闪烁性 • 低遮盖力 • 低散射
• 丝绸般光泽 • 高遮盖力 • 高散射
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珠光颜料的基本原理
表面处理层 厚度: nm
金属氧化物层 厚度: 50-350 nm
白云母层 100-1000nm