珠光顏料基材的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于材料領域，涉及一種利用復合鋁鹽制備薄片狀a-Al2O3珠光顏料基材 的方法。
【背景技術】
[0002] 天然云母由于含有雜質且經研磨后出現徑厚比不均勻導致傳統的云母鈦珠光顏 料在顏色、色彩飽和度等珠光性能上存在缺陷，而人工合成的片狀基材（如薄片狀氧化鐵、 薄片狀氧化鈦、薄片狀氧化鋁）由于具有高折射率而成為珠光顏料基材新的研宄熱點。特 別地，薄片狀a-Al2O3由于高熔點、高硬度、高穩定性以及合成過程的晶體形貌、徑厚比可 控等優點成為優質珠光顏料的理想基材，可通過涂覆金屬氧化物（如氧化鈦）進一步制備 得到優質的薄片狀a-Al2O3基珠光顏料。
[0003] 人工合成薄片狀a-Al2O3珠光顏料基材的方法主要包括熔鹽法、水熱（醇熱）法、 高溫燒結法和機械法。由于a-Al2O3熔點高達2054°C且機械強度高，使得高溫燒結法和 機械法等均無法得到尺寸合適的薄片狀a-Al2O3;水熱法和醇熱法均通過高溫高壓使氧化 鋁晶體在水或醇的臨界條件下解理溶解，同時在晶體生長調節劑的作用下重結晶生成片狀 a-Al2O3 (日本專利特開平3-131517、特開平7-331110,美國專利US0043910)，但制備得到 的片狀a-Al2O3粒徑和徑厚比均較小，易形成孿晶，不適合用作珠光顏料基材，且高溫高壓 條件需要昂貴的高壓反應器；熔鹽法合成薄片狀a-Al2O3是采用一種或數種低熔點鹽類 作為反應介質，降低氧化鋁晶體的生長轉變活化能，氧化鋁晶體經晶體生長調節劑的作用 各向異性生長為薄片狀a-Al2O3。由于液體熔鹽為a-Al2O3晶體生長提供了一個優良的 化學反應場所，因此熔鹽法制備得到的薄片狀a-Al2O3粒徑分布均勻，徑厚比大，可用作優 質珠光顏料的基材，具備工程化應用前景。然而，涉及的國內發明專利（CN1150165A、CN 101541681A、CN1936114A和CN101660204A)所采用的方法大多選擇簡單無機鋁鹽作為鋁 源，如硫酸鋁，并需要額外添加硫酸鉀與硫酸鈉混合物作為外加熔鹽介質，硫酸氧鈦、硫酸 錫、硫酸鋅和磷酸鈉中的一種或二種為晶體生長調節劑，然后高溫煅燒，流程較為復雜，制 備得到的片狀a-Al2O3性質良莠不齊，高溫煅燒得到的薄片狀a-Al2O3性質基本滿足作為 珠光顏料基材的條件，而添加粉末a-Al2O3晶種經700°C煅燒得到的a-Al203顆粒粒徑較 小，不能用作珠光顏料基材。綜上所述，目前薄片狀a-Al2O3的制備方法均需要外加大量熔 鹽，既增加原料成本，又使制備流程復雜化，煅燒溫度大多為900-1200°C，能耗較高，而簡單 添加粉末狀晶種再經煅燒得到的片狀氧化鋁粒徑小，不能滿足作為珠光顏料基材的要求。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種利用復合鋁鹽制備薄片狀a -Al2O3珠光顏料基材的方 法。
[0005] 本發明提供的制備片狀a-Al2O3的方法，包括如下步驟：
[0006] 1)向水溶性復合鋁鹽的飽和水溶液中加入晶體生長調節劑，混勻得到懸濁液a;
[0007] 2)向碳酸鹽的水溶液中加入Na3PO4 ? 12H20,混勻得到溶液b;
[0008] 3)在持續攪拌的情況下，將步驟2)所得溶液b加入到步驟1)所得懸濁液a中，進 行水解反應，反應完畢將所得凝膠混合物烘干，研磨成粉末后煅燒，得到所述片狀a-A1203。
[0009] 上述方法的步驟1)中，水溶性復合鋁鹽選自十二水合硫酸鋁鉀和十二水合硫酸 鋁鈉中的至少一種；
[0010] 所述晶體生長調節劑為水溶性鈦鹽；
[0011] 所述水溶性鈦鹽具體選自硫酸氧鈦和四氯化鈦中的至少一種；
[0012] 所述晶體生長調節劑的加入量與所述水溶性復合鋁鹽的摩爾比為1:50-1:300,具 體可為 1:300、1:150 或 1:50。
[0013] 所述步驟2)中，碳酸鹽選自碳酸鈉和碳酸鉀中的至少一種；
[0014] 所述碳酸鹽的加入量為步驟1)中所述水溶性復合鋁鹽飽和水溶液完全水解所需 的量，即碳酸鹽與水溶性復合鋁鹽的摩爾比為3:2 ;
[0015] 所述Na3PO4 ? 12H20的加入量與步驟1)中所述水溶性復合鋁鹽的摩爾比為 1:70-1:280,具體可為 1:280、1:140 或 1:70。
[0016] 所述步驟3)水解反應步驟中，溫度為室溫，時間為0. 5小時-2小時，具體可為1 小時；
[0017] 所述研磨步驟中，研磨后粉末的粒徑為100ym-200ym;
[0018] 所述煅燒步驟中，溫度為1000-1100 °C，具體可為1000 °C或1100°C;
[0019] 時間為3小時-7小時，具體可為3小時、5小時或7小時。
[0020] 所述方法還包括如下步驟：在所述步驟3)煅燒步驟之后，將所得固體產物經熱水 溶解，過濾，洗滌，干燥。
[0021] 本發明還提供了另一種制備片狀a-Al2O3的方法，該方法包括如下步驟：
[0022] 1)向水溶性復合鋁鹽的飽和水溶液中加入晶體生長調節劑和晶種，混勻得到懸濁 液a;
[0023] 其中，所述晶種為前述本發明提供的片狀a-Al2O3;
[0024] 2)向碳酸鹽的水溶液中加入Na3PO4 ? 12H20,混勻得到溶液b;
[0025] 3)在持續攪拌的情況下，將步驟2)所得溶液b加入到步驟1)所得懸濁液a中，進 行水解反應，反應完畢將所得凝膠混合物烘干，研磨成粉末后煅燒，得到所述片狀a-A1203。
[0026] 上述方法的步驟1)中，水溶性復合鋁鹽選自十二水合硫酸鋁鉀和十二水合硫酸 鋁鈉中的至少一種；
[0027] 所述晶體生長調節劑為水溶性鈦鹽；
[0028] 所述水溶性鈦鹽具體選自硫酸氧鈦和四氯化鈦中的至少一種；
[0029] 所述晶體生長調節劑與所述水溶性復合鋁鹽的摩爾比為1:50-1:300,具體可為 1:300、1:150 或 1:50 ;
[0030] 所述片狀a-Al2O3晶種與所述水溶性復合鋁鹽的摩爾比為I:40-1 :200,具體可為 1:200、1:70 或 1:40 ;
[0031] 所述步驟2)中，碳酸鹽選自碳酸鈉和碳酸鉀中的至少一種；
[0032] 所述碳酸鹽的加入量為步驟1)中所述水溶性復合鋁鹽飽和水溶液完全水解所需 的量，即碳酸鹽與水溶性復合鋁鹽的摩爾比為3:2 ;
[0033] 所述Na3PO4 ? 12H20的加入量與步驟1)中所述水溶性復合鋁鹽的摩爾比為 1:70-1:280,具體可為 1:280、1:140 或 1:70。
[0034] 所述步驟3)水解反應步驟中，溫度為室溫，時間為0. 5小時-2小時，具體可為1 小時；
[0035] 所述研磨步驟中，研磨后粉末的粒徑為100 y m-200 y m ;
[0036] 所述煅燒步驟中，溫度為850°C-1100 °C，具體可為850 °C、900 °C、1000 °C或 IlOO0C；
[0037] 時間為3小時-7小時，具體可為3小時、5小時或7小時。
[0038] 所述方法還包括如下步驟：在所述步驟3)煅燒步驟之后，將所得固體產物經熱水 溶解，過濾，洗滌，干燥。
[0039] 上述兩方法的工藝流程如圖1所示。
[0040]另外，按照上述兩方法制備得到的片狀a -Al2O3及該片狀a -Al203在制備珠光 顏料中的應用及以該片狀a-Al2O3為基材的珠光顏料，也屬于本發明的保護范圍。其中， 所述片狀a -Al2O3的平均厚度為0.2ym-0.5ym，具體可為0.2ym、0.3ym ;平均粒徑為 11^1111-13 1^1]1或111^111-15 1^111，具體可為111^111、121^111、131^111、141^111、151^111;徑厚比>20，具 體可為 47、50、55、60、47-65 或 65。
[0041] 本發明針對現有的薄片狀a-Al2O3熔鹽法制備工藝需要外加大量熔鹽增加原料 成本，流程較為復雜，煅燒溫度較高導致能耗較大，簡單添加粉末狀晶種得到的片狀氧化鋁 粒徑小等問題，提供了制備薄片狀a-Al2O3的新方法。該方法選用硫酸鋁鉀或硫酸鋁鈉，在 添加碳酸鉀或碳酸鈉條件下，經水解反應，同時生成氫氧化鋁凝膠和吸附于凝膠表面的硫 酸鈉或硫酸鉀，上述硫酸鹽在后續煅燒階段起到熔鹽的作用，再添加薄片狀a -Al2O3晶種 和鈦鹽，該凝膠混合物經850-1100°C煅燒、水洗干燥得到性質優良的薄片狀a-Al2O3，可作 為珠光顏料基材。
[0042] 與已有的熔鹽法制備片狀a-Al2O3珠光顏料基材工藝相比，本發明的有益效果如 下：
[0043] (1)該方法屬于熔鹽法但無需外加熔鹽，復合鋁鹽作為鋁源的同時，在水解步驟中 原位生成所需熔鹽并吸附在氫氧化鋁膠體表面，既降低原料成本，同時簡化流程；
[0044] (2)添加的薄片狀a -Al2