珠光颜料中基底材料的专利技术分析

珠光颜料中基底材料的专利技术分析

摘要：珠光颜料是一种具有珍珠光的颜料，其基底材料的种类和结构决定了珠

光颜料所具有的性质，一直是国内外研究热点之一。文摘介绍了珠光颜料基底材

料的种类，并对国内外相关专利进行了收集和分析，探讨了其发展趋势，为颜料

领域的研发主体在拓宽研究思路方面提供参考信息。

关键词：珠光颜料；基底；专利

珠光颜料的技术发展主要集中于基底材料、包覆材料及包覆方法这三个方面，但由于包覆方法并不是珠光颜料特有的，其在许多材料改性过程中经常被应用，

且大多数涉及珠光颜料包覆方法的专利也同时也涉及包覆材料和基底材料，两者

密不可分[1-2]。本文重点介绍了基底材料为云母、氯氧化铋、二氧化钛、二氧化硅、玻璃薄片这五个技术分支的专利发展情况。

1云母

1962年6月27日杜邦公司申请了一种涉及云母基底珠光颜料的专利申请

（公开号GB974874A，公开日1964年11月11日），这是最早记录云母基底珠

光材料的专利。该专利进入全球15个国家，其公开了一种包覆型云母珠光颜料，即在片状云母表面包覆一层半透明金属氧化物层，其中，金属氧化物层由二氧化钛、二氧化锆、铁氧化物、氧化铬，氧化钒其中一种或几种组成。该专利权利要

求1-21对珠光颜料的产品进行了保护，而权利要求22-32对珠光颜料的制备方法

进行了保护。使用珠光颜料可实现彩虹光泽效应，已开发出各种替代技术产生颜

色/光泽效应，迄今为止，几乎唯一使用的载体是湿式研碎的白云母。它便宜、容易获得且易于劈开成光滑和非常薄的片晶。这些可分类成任何所需的粒度分布。

另外，基于云母的颜料对化学、机械或热处理非常稳定。

但云母的缺点为，它是一种天然产品，所以它的各种来源以及甚至它的各次

批料均显示出不一致性。这必须通过调节加工参数来克服。同时，天然云母含有

杂质如石英或Fe、Mn、Cu，其中石英使加工更复杂（研磨工具的磨损，废物），而Fe、Mn、Cu使主色变为黄灰色，而不是白色，对最终产品的颜色纯度有不利

的影响。

2氯氧化铋

FRANCISEARLELABINC于1958年2月7日提交了一份涉及氯氧化铋（BiOCl）

作为基底的珠光颜料专利申请（公开号US2974053A，公开日1961年3月7日），这是最早记录氯氧化铋作为珠光颜料基底的专利。氯氧化铋（BiOCl）是所有珠光

颜料中第一种合成的，非毒性珠光颜料并且与此同时已成为珠光颜料中最重要的

代表类型之一，它由在氯离子的存在下酸性铋盐溶液的水解制备。柔和的平光光

泽和生理学可接受性也使BiOCl对于装饰性化妆品是不可缺少的。低的光稳定性（变灰色），快速沉降行为和低机械阻力是BiOCl的主要缺点，它们限制或完全

排除这些珠光颜料在许多应用中的使用。

为了解决上述技术问题，默克公司通过在BiOCl上涂覆有一种或多种聚合物

和硅的氧化物、氧化物水合物或氢氧化物（公开日EP1661952A2，公开日2006年5年31日），该颜料可以应用于表面涂料、水基涂料、粉末涂料、油漆、印刷油墨、安全印刷油墨、塑料、混凝土中。

3二氧化钛

默克公司首先提出了首先提出了采用二氧化钛替代云母作为基底材料（公开

号EP0837911A1，公开日1998年4月29日），其通过将一种可加热水解的钛化

合物的水溶液固化在连续的带上、剥离所形成的层、通过湿法工艺用另一种二氧

化钛在无中间干燥或有中间干燥的条件下涂覆所获得的二氧化钛片、分离、干燥

以及将所获得的材料煅烧。

珠光颜料改性中，通常是通过对包覆方法的改进来改善涂覆层的厚度等应用

性能，而默克公司通过对基底材料的替换获得了所需性能的珠光颜料（公开号

US5858078A，1999年1月12日），为以后类似技术问题的解决提供了一条新的

改进方向。二氧化钛作为基底材料，提供具有优异稳定性、光泽度、透明性的颜料。同时，在户外耐候性中，金红石型改性必锐钛矿型改性更稳定。

4二氧化硅

为了提高珠光颜料的遮盖力，默克公司于1992年10月12日提交了一份涉及将二氧化硅作为基底的专利申请（公开号EP0608388A1，公开日1994年8月3

日）其通过采用二氧化硅基底来替代透明的云母。

但是，基于SiO2薄片的颜料的缺点在于，它们由于高透明度而没有高遮蔽力。为了克服上述缺点，默克公司公开了一种光稳定，而且具有相对高的遮蔽力、可

以非常好地掺入各自的施用体系并同时仅在轻微程度上影响或完全不影响光学性质，例如特别是光泽和色纯度的基于SiO2薄片的红色珠光颜料（公开号

EP2904052A1，公开日2015年8月12日）。它们在水相和油相中均在化学上非

常稳定，即它们不会渗出。它们因此可用于眼睛以及用于嘴唇区域，其特征在于，它们被厚度30-150纳米的氧化铁层覆盖，且所有SiO2薄片具有相同厚度，且

SiO2薄片的厚度为250-400纳米。

5玻璃薄片

杜邦公司于1963年首先提出采用玻璃薄片作为珠光颜料基底的专利申请（公开号US3331699A，公开日1967年7月18日），其公开了玻璃鳞片可以涂覆有

半透明性的具有高折射率的金属氧化物例如二氧化钛的粒子层，条件是，首先在

玻璃鳞片上沉积有不溶于从中沉积出半透明性的金属氧化物层的酸性溶液中的成

核物质。根据该专利公开的内容可以得知，玻璃的本质不是关键，而成核表面的

存在是关键。该专利同时也公开了，只有少量的金属氧化物化合物不溶于酸性溶

液中，并能在玻璃鳞片上形成成核表面；氧化锡和勃姆石纤维形式的一水合氧化

铝是所公开的唯一两种这样的材料。

虽然US3331699A公开了可以在玻璃鳞片上涂覆金属氧化物以制备珠光颜料，但是上述专利制备得到的产品的质量较差，不能满足工业生产的需求。

EP0289240A1（公开日1988年11月2日）首先提出了合理成本制备具极薄玻璃

基底的方法，但是该专利局限于玻璃组成成份和特定低于0.8μm厚度的玻璃，

US7226503B2（公开日2007年6月5日）公开了通过采用具有（1）厚度≤1μm；（2）高温和机械稳定性；（3）平整表面的玻璃基底以克服天然云母基底的缺陷。

埃卡特有限公司提供一种基于玻璃薄片的耐候珠光颜料（公开号

EP1987104A2，2008年11月5日），其玻璃薄片在涂有高折射金属氧化物，并

在其顶部金属氧化物层上具有保护性涂层，玻璃薄片具有50纳米至500纳米的

平均厚度，在玻璃薄片上施用。该颜料可以对抗紫外线引发的颜料光催化活性，

但基本不会损害光学性质，能够实现珠光颜料在涂覆介质中的极好取向性能及与

粘合剂之间优异的粘合；具有提高的耐光性、与市售着色涂料体系的最佳相容性。 6结论

综上所述，基底材料的技术发展主要集中于材料、粒径尺寸、折射指数的选

择方面，从起初的氯氧化铋逐渐向云母、玻璃薄片、石墨、二氧化硅、二氧化钛、