中國新型涂料網(wǎng)訊：
珠光顏料的基本原理
珠光顏料主要類型有：天然魚鱗珠光顏料、氯氧化鉍結(jié)晶珠光顏料、云母涂覆珠光顏料。
應(yīng)用最為普遍的是氧化物涂蓋云母片珠光顏料。它們是極薄的云母片，表面覆蓋著薄薄的二氧化鈦、氧化鈦、或者其他金屬氧化物。云母的尺寸從4微米到120微米，厚度約為0.5微米。
珠光顏料依據(jù)鏡面效應(yīng)反射光線，因此在反射角可以看到干涉色，而在散射角度反向，由于部分光線穿過了表面涂層，干涉色的互補(bǔ)色仍然可以看到。例如：一個(gè)干涉紅色的珠光顏料，在反射角可以看到紅色 ，而在散射角度則可以看到綠色。白色珠光顏料在反射角為白色，而在散射角就會(huì)透露出基材的顏色，或者書著色劑的顏色。
顏色有富有層次立體感和因不同角度觀察有不同的顏色效果等特性，像在鏡面一樣，在最表面一層被反射，因此不具有珠光顏料多層反射的立體深度效果 。當(dāng)某種吸光顏料加入到珠光顏料時(shí) ，由于珠光顏料本身是透明的，允許光線穿透并到達(dá)吸光顏料，再被反射，所以吸光顏料的顏色由此而來被加強(qiáng)，更加明亮。如果把吸光顏料加到金屬顏料中，由于金屬顏料本身不透明，光線不能穿過金屬片而到達(dá)顏料 ，因此顏色減弱。例如用鋁粉，其本身是灰色，吸光顏料的顏色因此變?yōu)榘档幕疑�，如同泥漿一般。
金屬顏料在形狀和尺寸上同珠光顏料相近。依鏡面原理反射光線，即光線從45°角入射，再以45°角反射 。隨著觀察角度增大 ，反射光線減弱顏色變暗 。當(dāng)你在不同的角度觀察金屬顏料涂層時(shí) ，顏色只有深淺的變化，不會(huì)像珠光顏料那樣有不同的顏色變化。
（箭頭向上為反射色，向下為透過色）
圖1 珠光顏料的彩色相
金屬氧化物涂蓋的云母片表面十分小，因此具有良好的多重光光反射性能、而且具有透明性 。這意味著光線中只有一部分波長被表面涂層反射，其余部分的光線穿過層表面涂層到達(dá)云母片及下一層，不同波長繼續(xù)被反射，結(jié)果形成了許多層面的多次反射。令眼睛很難在某一層面上聚焦，并由此而來而建立起光反射的深度。所以可看到一種奇妙的有深度的閃亮光澤，我們稱之為“珠光”。
此外，某類有二氧化鈦涂蓋的珠光顏料，能通過光干涉現(xiàn)象而得到比較特別的顏色。來自不同薄片層的反射光線，互相干涉而形成特別的顏色，就如同水面上的油層或肥皂泡表面的色彩一樣。稱之為干涉色。
每一種珠光顏色均由云母片上的二氧化鈦涂層的厚度所決定。白色珠光是由最薄的二氧化鈦層反射形成的，隨著涂層厚度的增加，反射光分別呈白、黃、金、紅、藍(lán)、綠。
氧化鐵涂層除了它本身的顏色以外，也具有以上的性能 。青銅色由三氧化二鐵吸收黃色光而形成 ，而干涉黃色是由三氧化二鐵的厚度產(chǎn)生。用同樣的道理可得出紅銅色、紅色等。
表1為云母鈦珠光顏料二氧化鈦多晶膜的幾何厚度、光學(xué)厚度與其干涉色之間的關(guān)系包覆于云母薄片之上的二氧化鈦的光學(xué)厚度與幾何厚度之間存在如下關(guān)系：
幾何厚度=光學(xué)厚度／折射率
二氧化鈦的折射率，銳鈦型為2．52；金紅石型為 2．71。
表1 珠光顏料二氧化鈦膜厚與色相
珠光顏料二氧化鈦膜厚與色相">
圖2為不同厚度的云母薄片其二氧化鈦附著率 與反射色相之間的關(guān)系。
圖2 二氧化鈦附著率與云母薄片厚度的關(guān)系
珠光顏料的顏色與基材底色有關(guān)。在白色的基材上，任何角度都可以看到透射光，干涉色是不明顯的 。若是在黑色或深色基材上，透射光被基材吸收，在反射角上干涉色就變的強(qiáng)烈了。
外觀
當(dāng)珠光顏料被應(yīng)用到涂料中之后，有以下幾個(gè)因素會(huì)影響涂層的整體光澤和外觀：顏料晶片的定向排列 、粒徑、珠光顏料的用量、以及漆膜本身的透明性。
一 定向排列
只有在顏料片均勻的平行排列于基材表面時(shí)，才能達(dá)到最大的光反射和透明。在漆膜干燥時(shí)，通過控制漆膜的受挫和流平來達(dá)到這種效果。
如圖：表明了不同基材的三種漆膜的干燥收縮過程。
漆膜的固含量越低，在干燥過程中，收縮性越高。漆膜收縮由此而改變了顏料片在基材上的定向排列。
良好的顏料分散、在配方中使用慢揮發(fā)容劑、延長干燥時(shí)間或采用階梯烘烤都能獲得較好的顏料定向排列，取得最大的光澤效果。
定向排列是否均勻也是影響外觀的一個(gè)因素 。排列不均勻或積聚都會(huì)形成顏色深淺不一，像補(bǔ)丁一樣。
這種現(xiàn)象通常在大而平的區(qū)域會(huì)看到地，由于顏料片堆積在邊緣部分而形成暗色區(qū)。這個(gè)問題普遍存在于所有片壯顏料中，包括金屬顏料。
形成以上現(xiàn)象的原因有幾種，最主要的原因是顏料流動(dòng)、漂移和溶劑揮發(fā)引起的對(duì)流。顏料的流動(dòng)問題可以通過改善分散狀況來解決 ，我們稍后回討論。
溶劑揮發(fā)產(chǎn)生對(duì)流，并使漆膜表面降溫，溶劑及熱量的揮發(fā)是漆膜形成流動(dòng)，把顏料片推向邊緣。如圖：
以上都是高分子量的助劑。在油漆干燥和烘烤時(shí)可以增加油漆的粘度。這種因分子間牛頓力的作用而造成的粘度提高，可以阻止因溶劑揮發(fā)對(duì)流而形成的顏料片傾斜，但又不會(huì)妨礙顏料片在漆膜收縮時(shí)的定向排列。
觸變劑的效果不太理想，因?yàn)樗鼈儠?huì)使粘度在噴漆后增加太快，幾乎凍結(jié)了顏料片的無序排列，使得它們不能流動(dòng)和作平行排列。
二 粒徑
珠光顏料有不同的粒徑分布范圍。粒徑的不同會(huì)影響油漆的光澤 、遮蓋力和外觀。
顏料片的粒徑增大 ，閃光度就會(huì)增加 。最理想的粒徑分布是5微米-48微米，我們稱這個(gè)粒徑范圍作Z級(jí)或“超級(jí)”。
三 珠光顏料用量
適當(dāng)?shù)闹楣忸伭嫌昧靠梢赃_(dá)到理想的顏色效果和遮蓋力出。過量的使用珠光顏料對(duì)外觀并無好處。因?yàn)轭伭掀嗷頂D ，妨礙各自的定向排列，反而降低了光澤。
另外一個(gè)因素是邊緣效應(yīng)。所謂的邊緣效應(yīng)是指在顏料片的邊緣部分光線散射，光線的發(fā)散導(dǎo)致顏色發(fā)白和光澤降低。
最好的珠光粉用量是油漆總固量的10 - 20 % 。 而少量的珠光顏料能造出柔和及細(xì)致的感覺 。有時(shí) ，在有顏色的基材上使用少量的珠光顏料（ 1-1．5%）亦能獲得良好的珠光效果。
四 漆膜透明度
鑒于珠光顏料的光學(xué)特性 ，令光線暢通無阻的進(jìn)出漆膜是十分重要的。因此播，任何不透明的或者會(huì)降低光線透射的顏料或添加劑都會(huì)使光線發(fā)散、從而減弱珠光效果，例如二氧化鈦、碳酸鈣和滑石粉等都避免與珠光顏料同時(shí)使用。
顏色
一 概述
調(diào)配顏色時(shí)話 ，應(yīng)充分利用珠光顏料的透明性。珠光顏料可以與普通顏料結(jié)合使用，從而創(chuàng)造出各種各樣色彩鮮艷、色品純度高的顏色。事實(shí)上，人們常用珠光顏料結(jié)合其他顏料結(jié)合其他顏料來增強(qiáng)視覺效果。一些透明度高的有機(jī)顏料，如鈦青藍(lán)、鈦青綠、奎丫啶紅等，配合珠光顏料可以創(chuàng)造出非常明亮鮮艷的顏色。同時(shí)，當(dāng)珠光顏料有很好的排列時(shí)，反射光的顏色會(huì)更強(qiáng)烈，而散射光的顏色就相對(duì)減弱很多了。在較薄的漆面里，這種顏色鮮艷的效果就會(huì)更加明顯。
要注意的是：混合兩種珠光色與混合兩鐘普通顏色的概念完全不同。對(duì)一般顏料來說，每種顏色會(huì)吸收其互補(bǔ)；但珠光色則會(huì)將互補(bǔ)色加到總題顏色效果上去。例如：普通的紅色加上綠色就會(huì)得到黑色，但家干擾色類的珠光紅加上干擾色類的珠光綠就會(huì)得出一個(gè)珠光黃色，而且這個(gè)黃色會(huì)很弱。故此，我們不建議將兩種干擾色珠光顏料混合，但可將一種干擾色珠光色與單純的白色珠光混合來配制顏色。
調(diào)配珠光色時(shí)，應(yīng)盡量避免用太多的著色劑，因?yàn)檫^量的吸光性顏色會(huì)在反射角遮蓋珠光色。
二 調(diào)配顏色
珠光漆的顯著特點(diǎn)就是漆膜顏色隨觀察角度而改變。當(dāng)調(diào)和一個(gè)漆時(shí)，其顏色應(yīng)分為兩部分：正視角或反射角顏色；射角或散射角顏色。以下介紹配制珠光色的幾個(gè)步驟：
1. 干涉色珠光顏料
基于它們特殊的光學(xué)性能，可以將涂層顏色分為兩部分：正視角顏色（占大部分）和射角顏色（占小部分）。所以，當(dāng)配合一般顏色時(shí)，如鈦青藍(lán)、鈦青綠和奎叨紅等，著些顏色就成了涂層的主要顏色。
2． 吸收光珠光顏料
吸收色，既有干涉色效果又有吸收光顏色效果，它們使涂層顏色在正視角呈干涉珠光色，而在掠射角呈普通吸收光顏料的顏色。
例如，要調(diào)一個(gè)正視角為紅色的紫/藍(lán)色，就要用鈦青藍(lán)作主基調(diào)，再用超高紅光來提供正視角的紅色，得出來的顏色便是紫色帶紅色，如果用超級(jí)銹紅代替超高光紅的話，便得出棕色。因?yàn)槌?jí)銹紅是氧化鐵涂覆云母而成，正視角呈紅色，而掠射角呈棕色。
超級(jí)銹紅正視角的紅色，提供給涂層一個(gè)高光紅的效果，而它的吸收紅色，則與鈦青藍(lán)混合了，藍(lán)色加紅色就成了棕色。
如果要調(diào)配一個(gè)金屬紅色，配方要一奎叨紅作主基調(diào)，再利用超級(jí)銹紅的兩個(gè)不同角度（正視角及掠射角）紅色，來加強(qiáng)涂層的紅色效果。吸收光珠光顏料通常用來調(diào)配有深度的、色彩強(qiáng)烈的顏色，其正視角及掠射角顏色一致。例如深綠色，金屬紅色都可以這樣調(diào)出來。
三 遮蓋力
珠光顏料的透明性對(duì)調(diào)色有一個(gè)弊端就是遮蓋力弱。不過，我們可以在配方中加入遮蓋力稍強(qiáng)的顏料。
在配方中有幾個(gè)方法可以提高遮蓋力：
1．粒徑細(xì)的珠光粉可以提高遮蓋力，不過其珠光效果是較柔和的緞面效果，而閃爍效果就不明顯了。要得到理想的珠光效果和遮蓋力，可以用較細(xì)的珠光粉來代替一部分粗的珠光粉。
2．基于金屬粉的不透明性，也可以將其加入油漆中以提高遮蓋力，如鋁登、銅粉等，通常用量是珠光顏料的5-10%。
3．調(diào)配深顏色時(shí)，少量的碳黑可以提供很好的遮蓋力，加入黑色可以提高珠光的反射色。
4．調(diào)配淺色時(shí)，使用二氧化鈦對(duì)提高遮蓋力也有很好的幫助。不過珠光效果會(huì)因此而減弱，所以要用二氧化鈦，就要家大珠光顏料的用量，以加強(qiáng)反射光顏色，而二氧化鈦的用量則以最少而又剛夠應(yīng)付遮蓋力為妙。
請(qǐng)記�。翰煌该鞯念伭匣蛉玖蠒�(huì)降低珠光效果。
分散
油漆性能好壞的關(guān)鍵是顏料要有良好的潤濕和分散，防止顏料聚集。潤濕的過程就是使?jié)櫇裰鷦┌伭媳砻�，使其與空氣和水份分開。這個(gè)過程可以通過斥電子或空間位阻機(jī)理來完成。
使用離子型表面活性劑，可以使陽離子或陰離子吸附到顏料表面，當(dāng)極性化了的顏料粒子碰到一塊時(shí)，會(huì)互相排斥，從而使顏料分散系統(tǒng)穩(wěn)定。
用來加強(qiáng)空間位阻的穩(wěn)定劑應(yīng)該是可以將其整結(jié)構(gòu)附著在顏料表面，形成一個(gè)防止顏料片聚集的吸附層。這類穩(wěn)定劑包括有聚合分散劑、非離子型表面活性劑和聚合樹脂。雖然有的時(shí)候，單獨(dú)使用聚合樹脂并不足以充分潤濕顏料，但它們可以與油漆系統(tǒng)中的樹脂交聯(lián)，將顏料片很好的包埋在油漆系統(tǒng)里，使得油漆的整個(gè)生命期有最佳的性能表現(xiàn)�；谶@一點(diǎn)我們還是愿意選擇聚合樹脂。在油性系統(tǒng)里，大多選用空間位阻的潤濕機(jī)理；而在水性系統(tǒng)里，斥電子和空間位阻都會(huì)用到。
珠光顏料可以用普通的攪拌器分散，跟金屬粉相似。正確的攪拌方法應(yīng)該是：將珠光粉加到一個(gè)正在用低剪切力、軸流式攪拌器攪拌著的載體中。顏料不可以一次全部倒入，應(yīng)漸次倒入。當(dāng)先加入的部分已充分潤濕時(shí)，即可繼續(xù)添加，直至全部潤濕。最后還要繼續(xù)攪拌15分鐘，使顏料得到更好的分散。
可以用軸向旋轉(zhuǎn)的齒型攪拌器（Cowles式）混合，顏料的用量應(yīng)低于25%，速度應(yīng)不超過2000ft/分。在攪拌過程中，攪拌漿的高度民主應(yīng)作不同的改變，以防止在攪拌漿正下方的死角攪拌不勻。
除了以上的方法外，還可以先將顏料在相容的溶劑中潤濕，再將它加入到載體中去；或者是先將顏料加入到一部分載體中形成濃縮液，再將它與剩余的載體混合均勻。
為了避免顏料片碎裂，或金屬氧化物從云母片表層脫落，應(yīng)盡量避免使用高剪切力的攪拌器，如球磨機(jī)等。通常，珠光顏料應(yīng)在其他成分完全混合均勻以后再加入。
顏料的不完全分散會(huì)導(dǎo)致油漆顏色牢固度減低、流變性差、外觀有差異、性能差等毛病。油漆里的顏料分散可以直接的用顯微鏡來鑒定，或者是通過測(cè)定珠光顏料的沉降速度及沉淀體積來鑒定。
使用顯微鏡，可以直接的檢測(cè)顏料晶片是否聚集成團(tuán)。通常油漆中顏料的濃度回提高，而妨礙我們準(zhǔn)確的觀測(cè)其分散度，所以觀測(cè)前必須先在油漆中加入清漆或溶劑來降低顏料的濃度，但這樣做會(huì)改變油漆系統(tǒng)，使顏料X凝或分離，導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。
用沉降法測(cè)定，則可以直接用待測(cè)油漆或經(jīng)改性但不含流變改性劑的待測(cè)油漆來測(cè)定。靜置幾天之后，慢沉降或不完全沉降以及最少的沉降體積均表示良好的分散程度。鑒定時(shí)還應(yīng)考慮到包裝的軟硬度，因其與再分散有關(guān)。
放沉淀
正如其他無機(jī)顏料一樣，珠光顏料因其比重大于載體的比重，故此會(huì)沉淀在包裝罐底。在存儲(chǔ)過程中，珠光顏料晶片會(huì)一個(gè)挨一個(gè)地平躺，緊密地排在一起，把晶片間的載體擠出去。因?yàn)轭伭暇加泄饣谋砻�，所以它們可以很緊密的接觸及貼合，很難再次分散。
人們都不希望在油漆成品中出現(xiàn)顏料沉淀現(xiàn)象，那樣會(huì)導(dǎo)致顏色遷移、顏色牢固度差及品質(zhì)差。
有兩個(gè)方法可以減少顏料在油漆系統(tǒng)中的沉淀：
1．如前所述，通過良好的潤濕和分散來防止顏料聚集；
2．使顏料很好的懸浮在載體中。
載體中的懸浮力
良好的懸浮就是讓顏料晶片獨(dú)立在載體中，提供更多的阻力防止顏料沉淀。
提高油漆的粘度無疑是最容易的一個(gè)防沉方法。不過粘度受應(yīng)用工藝要求的限制，可調(diào)整的范圍不大，而且提高粘度對(duì)長期儲(chǔ)存在硬包裝里的油漆的防沉作用不大。
另一個(gè)防沉方法是在載體中假如一些特殊助劑（防沉劑或觸變膠），如煙硅膠或有機(jī)粘土等，在體系中建立一個(gè)三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)，通過氫鍵做骨架連結(jié)載體、顏料及助劑本身，增加顏料和載體之間的締合作用，減低沉淀傾向。另外，黏土或硅膠粒子還會(huì)在顏料晶片之間形成一個(gè)栔形結(jié)構(gòu)，從而組織晶片與晶片之間形成緊密的聚集，這樣，顏料就會(huì)很快又很容易被分散在載體中。
以上助劑的功效如何取決于溶劑和樹脂的類型。不同的系統(tǒng)可選用不同的助劑。通常在潤濕分散步驟就應(yīng)加入這些助劑，以達(dá)到最佳效果。但是某些黏土和硅膠需要經(jīng)過高剪力或加熱處理，那就必須先進(jìn)行這個(gè)預(yù)研磨操作，再加到珠光顏料中去。請(qǐng)一定要嚴(yán)格按產(chǎn)品說明書來進(jìn)行操作。
使用過量的硅膠或黏土?xí)䴗p低油漆的透明度。如果是用在面漆的話，還會(huì)降低DOI（影像清晰度）和光澤度。特別是這些助劑沒有正確分散好的話，這種負(fù)面影響就更突出了。它們還會(huì)減弱涂層的防潮性，所以應(yīng)通過試驗(yàn)來決定其使用量，盡量控制在最小用量范圍內(nèi)。
可以將防沉劑與聚合劑結(jié)合使用。聚合分散劑與顏料表面偶聯(lián)，而防沉劑提供氫鍵做骨架，分散劑的分子結(jié)構(gòu)比顏料有更多的位置與氫鍵結(jié)合，增強(qiáng)了顏料的防沉能力。
另一類型的助劑通過范德華力（Van der waals force）與載體相互作用而形成三維膠體結(jié)構(gòu)來取代氫鍵。這類助劑就是經(jīng)過特殊有機(jī)處理的超細(xì)碳酸鈣。典型的產(chǎn)品有Lubrizol公司的Ircogel905，使用Ircogel905有一個(gè)好處就是可以在油漆生產(chǎn)過程中任何一個(gè)步驟加入此助劑。
總結(jié)
珠光是多姿多彩的，既有柔和的緞面光澤，又有閃爍星光，還有金屬光澤。依據(jù)以下三個(gè)原則進(jìn)行配方，可達(dá)到最好的珠光效果：
1．加入適當(dāng)份量的珠光顏料，以得到許多反射/透射面，從而產(chǎn)生良好的珠光效果。
2．量使顏料晶片作平行定向排列，以到達(dá)最好的鏡面反射；
3．漆膜要透明，以便光線出入自由，暢通無阻。
附圖一
漆膜收縮對(duì)顏料片排列的影響
1A （低固含量10-30%）涂料
1B （中固含量30-50%）涂料
1C （高固含量50-75%）涂料
附圖二
對(duì)流對(duì)顏料片排列的影響
一個(gè)使用珠光顏料的典型配方
樹脂 （以樹脂總固量為基準(zhǔn)）
|
丙烯酸樹脂
|
50-70%
|
主要成分
|
|
聚脂樹脂/氨基酸樹脂
|
5-15%
|
柔韌性
|
|
三聚氰胺
|
25-35%
|
交聯(lián)，鋼性
|
|
CAB
|
0-10%
|
流平，防下垂
|
顏料 （以顏料總量為基準(zhǔn)）
|
1、藍(lán)色，綠色 P/B=15-25%
|
||
|
珠光顏料
|
50-80%
|
光澤
|
|
太菁藍(lán)
|
10-30%
|
主色
|
|
太菁綠
|
10-30%
|
主色
|
|
0-5%
|
色度，遮蓋性
|
|
|
|
||
|
2、銀色 P/B=15-25%
|
||
|
珠光顏料
|
50-80%
|
光澤
|
|
鋁粉
|
10-30% |
金屬質(zhì)感，遮蓋性
|
|
有機(jī)顏料
|
10-30%
|
色度
|
|
炭黑
|
0-10%
|
色度，遮蓋性
|
|
|
||
|
3、紅色 P/B=25-35%
|
||
|
珠光顏料
|
50-70%
|
光澤
|
|
紅色
|
20-40%
|
主色
|
|
鋁粉
|
0-5%
|
金屬質(zhì)感，遮蓋性
|
|
氧化鐵
|
0-10%
|
色度，遮蓋性
|
|
炭黑
|
0-3%
|
色度，遮蓋性
|
溶劑 （以溶劑總量為準(zhǔn)）
|
丁醇
|
5-10%
|
包裝穩(wěn)定性
|
|
甲苯
|
0-5%
|
主溶劑
|
|
丁基乙酸
|
0-10%
|
溶解性，相容性
|
|
芳香酸
|
10-20%
|
流平性
|
助劑 （以樹脂總量為準(zhǔn)）
|
酸催化劑
|
1-5%
|
加速固化
|
|
紫外線穩(wěn)定劑
|
0-4%
|
增加耐侯性
|
|
其它
|
0-5%
|
按需要定
|
