珠光顏料基材的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及一種利用復(fù)合鋁鹽制備薄片狀a-Al2O3珠光顏料基材 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然云母由于含有雜質(zhì)且經(jīng)研磨后出現(xiàn)徑厚比不均勻?qū)е聜鹘y(tǒng)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(diǎn)。特 別地，薄片狀a-Al2O3由于高熔點(diǎn)、高硬度、高穩(wěn)定性以及合成過程的晶體形貌、徑厚比可 控等優(yōu)點(diǎn)成為優(yōu)質(zhì)珠光顏料的理想基材，可通過涂覆金屬氧化物（如氧化鈦）進(jìn)一步制備 得到優(yōu)質(zhì)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?zé)Y(jié)法和機(jī)械法。由于a-Al2O3熔點(diǎn)高達(dá)2054°C且機(jī)械強(qiáng)度高，使得高溫?zé)Y(jié)法和 機(jī)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(shí)在晶體生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的作用下重結(jié)晶生成片狀 a-Al2O3 (日本專利特開平3-131517、特開平7-331110,美國(guó)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(yīng)器；熔鹽法合成薄片狀a-Al2O3是采用一種或數(shù)種低熔點(diǎn)鹽類 作為反應(yīng)介質(zhì)，降低氧化鋁晶體的生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變活化能，氧化鋁晶體經(jīng)晶體生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的作用 各向異性生長(zhǎng)為薄片狀a-Al2O3。由于液體熔鹽為a-Al2O3晶體生長(zhǎng)提供了一個(gè)優(yōu)良的 化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)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(yōu) 質(zhì)珠光顏料的基材，具備工程化應(yīng)用前景。然而，涉及的國(guó)內(nèi)發(fā)明專利（CN1150165A、CN 101541681A、CN1936114A和CN101660204A)所采用的方法大多選擇簡(jiǎn)單無機(jī)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(zhì)，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(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，然后高溫煅燒，流程較為復(fù)雜，制 備得到的片狀a-Al2O3性質(zhì)良莠不齊，高溫煅燒得到的薄片狀a-Al2O3性質(zhì)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(jīng)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(fù)雜化，煅燒溫度大多為900-1200°C，能耗較高，而簡(jiǎn)單 添加粉末狀晶種再經(jīng)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(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種利用復(fù)合鋁鹽制備薄片狀a -Al2O3珠光顏料基材的方 法。
[0005] 本發(fā)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(fù)合鋁鹽的飽和水溶液中加入晶體生長(zhǎng)調(diào)節(jié)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(xù)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(jìn) 行水解反應(yīng)，反應(yīng)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(fù)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(zhǎng)調(diào)節(jié)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(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的加入量與所述水溶性復(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(yīng)步驟中，溫度為室溫，時(shí)間為0. 5小時(shí)-2小時(shí)，具體可為1 小時(shí)；
[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(shí)間為3小時(shí)-7小時(shí)，具體可為3小時(shí)、5小時(shí)或7小時(shí)。
[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(chǎn)物經(jīng)熱水 溶解，過濾，洗滌，干燥。
[0021] 本發(fā)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(fù)合鋁鹽的飽和水溶液中加入晶體生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和晶種，混勻得到懸濁 液a;
[0023] 其中，所述晶種為前述本發(fā)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(xù)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(jìn) 行水解反應(yīng)，反應(yīng)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(fù)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(zhǎng)調(diào)節(jié)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(zhǎng)調(diào)節(jié)劑與所述水溶性復(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(yīng)步驟中，溫度為室溫，時(shí)間為0. 5小時(shí)-2小時(shí)，具體可為1 小時(shí)；
[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(shí)間為3小時(shí)-7小時(shí)，具體可為3小時(shí)、5小時(shí)或7小時(shí)。
[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(chǎn)物經(jīng)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(yīng)用及以該片狀a-Al2O3為基材的珠光顏料，也屬于本發(fā)明的保護(hù)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(fā)明針對(duì)現(xiàn)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(fù)雜，煅燒溫度較高導(dǎo)致能耗較大，簡(jiǎn)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(jīng)水解反應(yīng)，同時(shí)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(xù)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(jīng)850-1100°C煅燒、水洗干燥得到性質(zhì)優(yōu)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(fā)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(fù)合鋁鹽作為鋁源的同時(shí)，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(shí)簡(jiǎn)化流程；
[0044] (2)添加的薄片狀a -Al2