鋁基珠光顏料的研究進展

楊育兵，覃海萍，劉 洋，李 科

（廣西科技大學鹿山學院食品與化學工程系，廣西 柳州 545000）

珠光顏料是一種具有廣泛用途的顏料，由于它具有跟天然珍珠類似的獨特光澤而得名。天然珍珠的形成是通過蚌類無節(jié)肢軟體動物在代謝過程中，產生了一些對固體異物的物質，其形成條件相當苛刻，來源和數(shù)量上非常少，因此天然珍珠的價格相對比較昂貴。

隨著珠光行業(yè)的向前發(fā)展，客戶對珠光顏料的質量和色澤度等指標的要求也是越來越高，目前已經出現(xiàn)了除云母鈦珠光顏料以外的珠光顏料，比如金屬氧化物包覆片層基質材料三氧化二鋁基材型珠光顏料，各種珠光顏料基質材料的研究也成為我國的科研工作者的關注熱點［1-2］，相繼出現(xiàn)了一些新型基材的珠光顏料，比如近些年來有科研工作者提出用玻璃鱗片、鋁片、氧化物薄片等為基質材料，這些新基質的材料研究為推動珠光顏料的發(fā)展和大范圍的使用，起到非常重要的意義。

1 珠光顏料的分類概述

1.1 無機化合物基材型

無機基化合物基材型珠光顏料主要包括鉛類化合物，如砷酸鉛、碳酸鉛、磷酸鉛等。由于含鉛型的化合物自身具有一定的毒性，并且在化學穩(wěn)定性方面也較差，這些不足限制了其使用范圍，因此對于無機化合物類型的化合物，一般在珠光顏料的應用中不受待見。

1.2 天然云母基材型

天然云母作是一種優(yōu)良的珠光顏料基材，因其具有資源豐富、價格低廉等優(yōu)點被廣泛應用于各個領域中。云母基材通過云母礦原料加工后，呈現(xiàn)出片狀結構，在具有優(yōu)良的耐水性、電絕緣性、抗化學性［3］等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。通過結構分析，天然云母呈現(xiàn)平板片狀結構，其化學成分是一種鉀鋁硅酸鹽礦物，立體結構是由硅氧四面體和鋁氧八面體構成。當然，自然界中天然云母的種類非常多，最常見的分類包括金云母、白云母、絹云母和鋰云母等。

1.3 鋁薄片基材型

鋁薄片是一種具有金屬光澤的金屬薄片，由于它表面光滑，研究發(fā)現(xiàn)，可以通過在其表面進行包覆處理，包覆后的鋁材表明會呈現(xiàn)出迷人的光澤度，常見的包覆層為金屬或非金屬化合物，因此有科研工作者提出用鋁基材來取代云母基材的觀點。

Zhang Yingchao等［4］通過溶膠凝膠法制備珠光顏料，其過程是先在鋁表面包覆SiO2，再通過蠕動泵將FeCl3溶液緩慢加入，溶液的pH值采用自動控制系統(tǒng)進行控制，等沉淀完全后，可以制備出一種藍色型珠光顏料。

同時，Zhang Yingchao［5］也嘗試用濕化學法制備彩色珠光顏料。過程是在片狀鋁粉表面包覆SiO2和Fe2O3雙層薄膜，通過對實驗中的影響因素涂層比例、涂層效率和動態(tài)閃光指數(shù)，研究出其制備的最佳工藝條件；產物并通過SEM和原子力顯微鏡進行表征，得出其包覆產物的表面形貌。研究表明，包覆產物的表面存在一層納米結構層，測得其平均粒徑約為34.8nm，使用五角度分光光度計對其顏色進行觀察，發(fā)現(xiàn)Al／SiO2／Fe2O3珠光顏料具有三種不同的顏色，從五個角度表現(xiàn)出隨角異性。

2 片狀Al2 O3的制備概述

2.1 高溫固相法

高溫固相法在煅燒前的粉料中摻雜適量添加劑，通過降低煅燒溫度，促進Al2O3晶體能朝著各向異性方向生長。該方法使用的Al2O3煅燒溫度的添加劑類型較多，如：氧化鐵、氧化硅、氧化鈦以及氧化鉻等［6］。這些氧化物相同的特點主要是由于其晶格常數(shù)與Al2O3非常接近，在燒結過程中易于形成新相，降低形核及晶體生長的臨界溫度［7］。

2.2 熱壓燒結法

熱壓燒結法是通過加壓成型，同時采用加熱燒結，在高溫高壓的條件下，使得晶粒相互間的接觸面積及擴散效率增大，燒結完畢后，再通過降低燒結溫度，減少燒結時間來制備。學者陳培架通過真空熱壓燒結法與壓力浸滲法成功制備出了金剛石／Al高熔點復合材料，并對該過程中的傳熱模型，對該方法所制備得到材料的導熱機理進行了相關探討［8］。由于該方法在制備過程中需要用到的設備比較昂貴，反應條件比較苛刻，并不能廣泛應用在工業(yè)化生產中。

2.3 水熱法

水熱法是一種制備晶體的經典方法，又被稱為熱液法。該方法是以水或醇作為溶劑，采用加熱加壓，在密封的高壓容器內進行物理化學反應［9］。高溫高壓作用下溶劑電離常數(shù)增加，從而加快了前驅體在放映過程中充分溶解，促進了離子的再分配結晶作用。目前科研工作者采用該方法制備二氧化鋯、二氧化鈦以及三氧化二鋁等氧化物。

周振君等學者采用沉淀法硝酸鋁與氨水反應后得到γ-Al（OH）3，再將水熱法反應中得到的產物作為前驅體，加入納米Al2O3晶種，經過一定時間反應后制備出α-Al2O3粉體，通過平均粒徑統(tǒng)計分析，得出α-Al2O3微粒在反應中過程中其晶核逐漸增大，在該方法中通過控制溫度以及保溫時間，對α-Al2O3晶粒的生長進行了工藝條件研究［10］。

3 Al2 O3珠光顏料的應用

片狀型Al2O3自身具備優(yōu)良的光學性能，在穩(wěn)定性方面也變現(xiàn)優(yōu)異，被廣泛應用于涂料領域，發(fā)揮著巨大的作用，具有非常廣闊的應用前景。同時，Al2O3基顏料對被包覆物也具備良好的保護作用。此外，在光澤度方面也非常優(yōu)異。當前，尤其是在高級珠光顏料的應用領域中，已經出現(xiàn)了人工合成的無機片狀基材，與傳統(tǒng)的云母云母鈦珠光顏料相比，具有更好的表面光滑性、均勻性以及粒徑可操控性，傳統(tǒng)的云母云母鈦珠光顏料正逐漸被取代。片狀Al2O3粉體作為其中之一，是目前最被看好的取代材料，歐美國家對Al2O3基珠光顏料的研究處于領先地位，相關技術也被國外所壟斷，而我國對該材料的研發(fā)尚處于起步階段。

4 結語

目前，隨著科研工作者的研究，第二代珠光效應的顏料在化工實踐應用中陸續(xù)取代云母鈦珠光顏料。在這一領域中片狀Al2O3基材珠光顏料是作為第二代珠光效應顏料的關鍵元素之一，在目前的研究進展中，我國學術界和化工界對于第二代珠光效應顏料的分析、研發(fā)和轉化應用研究甚少，有關第二代珠光效應顏料的報道甚少，我國尚還是起步階段，遠遠不如歐美等發(fā)達國家。為了改變這一領域的空白，筆者認為科研工作者需要在珠光顏料領域中開展更多的研究，在片狀Al2O3基材珠光顏料的研究領域中奮起直追，努力填補第二代珠光顏料領域的技術空白。