一種微納米粉體材料及其製備方法與流程
2023-04-25 07:39:16 3
本發明涉及一種微納米粉體材料及其製備方法，尤其是涉及到一種多面體微納米粉體材料及其製備方法。
背景技術：
隨著社會的發展，人們對產品外觀要求的越來越高，具有珠光、閃光效果的特殊色彩越來越來受到人們的青睞。特殊色彩傳統的解決方案是採用噴塗工藝，但是噴塗加工一方面工序複雜，成產成本高；另一方面噴塗加工過程中容易產生環境汙染。因此，目前比較流行的是採用在高光澤塑料基材中直接添加片型金屬顏料、雲母鈦珠光顏料等具有特殊色彩顏料的方案以代替傳統的噴塗方案，其相應製備的樹脂通常可稱為美學樹脂。但由於片型金屬顏料、雲母鈦珠光顏料的加入，使得美學樹脂在應用過程中，尤其是注塑製件，當模具內部熔體料流存在相遇熔接時，由於顏料取向的原因，極易產生熔接線，在製件上形成一條暗紋，即熔接線，極大的影響產品美觀度，這也是免噴塗工藝目前所面臨的一個巨大瓶頸。
多面體微納米粉體材料的提出正是基於片型金屬顏料在應用過程中的外觀瑕疵等缺陷。多面體微納米粉體材料是在基質材料表面鍍附一層具有金屬效果的金屬或其他化合物鍍層，使其具備市面在售鋁粉或銅粉的外觀效果。多面體微納米粉體材料相對片型結構而言，長徑比更接近1，在塑料製品注塑過程中，不會發生取向等現象，因而在熔體結合處不會出現明顯的「熔接線」瑕疵。但多面體微納米粉體材料在儲存和使用的過程中，由於鍍層直接暴漏於空氣中，極易與空氣中的氧氣或其他腐蝕性氣體接觸，造成鍍層腐蝕，粉體發暗的現象，直接影響多面體顏料自身效果及使用效果。同時，現有多面體微納米粉體材料還存在顏色單一等缺點，應用範圍受到約束。
基於上述原因，本專利設計一種複合鍍膜結構的多面體微納米粉體材料。該類複合鍍膜結構一方面可以有效的阻隔鍍層與氧氣或腐蝕性氣體接儲，延長儲存及使用壽命。另外，可以通過調節複合鍍層的種類，改變多面體顏料的外觀效果，如多彩，提亮等。
技術實現要素：
本發明主要涉及一種複合鍍層多面體顏料的製備方法，多面體微納米粉體材料的鍍層結構見圖1，主要實施過程包括：
多面體基體材料表面鍍附一層金屬或金屬化合物效果層。
在鍍附有金屬或金屬化合物效果層的多面體顏料表面，繼續鍍附一層功能層，實現特 殊效果及功能。
其特徵在於：
多面體結構基材至少4個面，若低於4個面，否則該顏料各項異性差異增加，後期使用過程中容易產生外觀瑕疵，影響美觀。
多面體基材包括人造玻璃、石英砂、搪瓷、三氧化二鋁、氮化鋁、立方氮化硼、碳化矽、方解石等。
多面體基材的粒徑為1～500微米，尤其選擇5～200微米粒徑的多面體顆粒。
多面體結構基材的縱橫比介於0.2～1之間，優先0.3～0.9之間。縱橫比指多面體顆粒立體結構中最小直徑與最大直徑之比。
多面體基材製備多面體顏料的工藝可包括物理氣相沉積、化學氣相沉積、液相沉積法等。其中物理氣相沉積工藝包括磁控濺射、真空蒸鍍、真空離子鍍等工藝。化學氣相沉積包括大氣壓化學氣相沉積(APCVD)、低壓化學氣相沉積(LPCVD)、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、金屬有機化合物化學氣相沉積(MOCVD)、雷射誘導和化學氣相沉積法(KICVD)、四氯化鈦氣相氧化法(TOVD)等。
多面體顏料效果鍍層材質(10nm～10um)可包括如下物質：
金屬類：金、銀、銅、鐵、鋁、鉑、鉻、鎳、鋅、鈦、鋯、錫、鉛、鎂、銻、鈷、銦。
合金型：鎳-鉻、鎳-鐵、鐵-鈷、金-銀等。
其他鍍層：氮化鈦(金黃)、碳氮化鈦(銀色)、氮化鉻、氮化鉻鋁、氮化鋁鈦(紫黑)、氮化鋁鈦矽、氮碳化鉻、白金鋁鈦(銀白色)、氮矽鈦化合物(青橙色)、碳化鈦、碳化鉻，碳氮化鉻，氮化鋯。
多面體顏料外層功能層可包含如下種類：
透明保護層：可提高多面體顏料耐酸鹼性能，抗氧化性能，同時提高多面體顏料的耐磨性。透明保護層可包含二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氮化鈦等。
著色功能層：在多面體顏料表面鍍附一定厚度的透明鍍層。通過控制鍍層厚度，利用光的幹涉原理，實現藍色、綠色、紅色等幹涉炫彩效果。著色功能層可包含二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁等。
增白功能層：多面體顏料效果層外層鍍附一層光線反射率高的金屬介質，如銀、鋁等，可有效的提高多面體顏料粉體白度。
附圖說明
圖1為多面體微納米粉體材料的鍍層結構。
具體實施方式
實施例1：
粒徑為20～40微米，縱橫比為0.5～0.8的石英砂，有機溶劑清洗烘乾後作為多面體顏料基材，採用真空蒸鍍的工藝，在石英砂表面包覆一層厚度為20～30nm的鍍鋁層。採用直流磁控濺射，以鋁為靶材，通入氧氣，進行反應濺射，在鍍鋁層外側鍍附一層厚度10nm的氧化鋁鍍層，用於防止鋁鍍層氧化發黑。
將該複合鍍層銀色多面體顏料與單層鋁鍍層多面體顏料共同放置於相同室溫空氣環境中，三個月後，測定兩種多面體顏料L值。測定結果見表1：
從測定結果上看，複合鍍層對於粉體外觀亮度幾乎無影響；同時放置3個月後，單層鍍鋁多面體顏料L值下降明顯，說明放置過程中表層鋁與空氣中其他腐蝕組分發生反應，顏色變暗；而複合鍍層多面體顏料放置3個月後L值幾乎無變化。結果表明，複合鍍層結構可以有效的延長多面體顏料的儲存周期。
實施例2：
以粒徑為20～40微米，縱橫比為0.5～0.8的玻璃粉，採用磁控濺射的工藝，在玻璃粉表面包覆一層厚度為15～30nm的鋁鍍層，同時在鋁層外側鍍附一層厚度約為10nm的銀鍍層。 測定鍍附銀前後銀色多面體顏料L值，結果表明，銀鍍層的添加使得粉體L值由63增加至72，可以有效的提高粉體的亮度。
實施例3：
以為30～50微米，縱橫比為0.6～0.8的玻璃粉，採用磁控濺射的工藝，在玻璃粉表面包覆一層厚度為15～30nm的鋁鍍層，同時在鋁層外側鍍附一層厚度約為192nm的二氧化鈦鍍層。得到一種具有幻彩紅幹涉的多面體金屬顏料。