铝基珠光颜料的研究进展

杨育兵，覃海萍，刘 洋，李 科

（广西科技大学鹿山学院食品与化学工程系，广西 柳州 545000）

珠光颜料是一种具有广泛用途的颜料，由于它具有跟天然珍珠类似的独特光泽而得名。天然珍珠的形成是通过蚌类无节肢软体动物在代谢过程中，产生了一些对固体异物的物质，其形成条件相当苛刻，来源和数量上非常少，因此天然珍珠的价格相对比较昂贵。

随着珠光行业的向前发展，客户对珠光颜料的质量和色泽度等指标的要求也是越来越高，目前已经出现了除云母钛珠光颜料以外的珠光颜料，比如金属氧化物包覆片层基质材料三氧化二铝基材型珠光颜料，各种珠光颜料基质材料的研究也成为我国的科研工作者的关注热点［1-2］，相继出现了一些新型基材的珠光颜料，比如近些年来有科研工作者提出用玻璃鳞片、铝片、氧化物薄片等为基质材料，这些新基质的材料研究为推动珠光颜料的发展和大范围的使用，起到非常重要的意义。

1 珠光颜料的分类概述

1.1 无机化合物基材型

无机基化合物基材型珠光颜料主要包括铅类化合物，如砷酸铅、碳酸铅、磷酸铅等。由于含铅型的化合物自身具有一定的毒性，并且在化学稳定性方面也较差，这些不足限制了其使用范围，因此对于无机化合物类型的化合物，一般在珠光颜料的应用中不受待见。

1.2 天然云母基材型

天然云母作是一种优良的珠光颜料基材，因其具有资源丰富、价格低廉等优点被广泛应用于各个领域中。云母基材通过云母矿原料加工后，呈现出片状结构，在具有优良的耐水性、电绝缘性、抗化学性［3］等方面表现出优异的性能。通过结构分析，天然云母呈现平板片状结构，其化学成分是一种钾铝硅酸盐矿物，立体结构是由硅氧四面体和铝氧八面体构成。当然，自然界中天然云母的种类非常多，最常见的分类包括金云母、白云母、绢云母和锂云母等。

1.3 铝薄片基材型

铝薄片是一种具有金属光泽的金属薄片，由于它表面光滑，研究发现，可以通过在其表面进行包覆处理，包覆后的铝材表明会呈现出迷人的光泽度，常见的包覆层为金属或非金属化合物，因此有科研工作者提出用铝基材来取代云母基材的观点。

Zhang Yingchao等［4］通过溶胶凝胶法制备珠光颜料，其过程是先在铝表面包覆SiO2，再通过蠕动泵将FeCl3溶液缓慢加入，溶液的pH值采用自动控制系统进行控制，等沉淀完全后，可以制备出一种蓝色型珠光颜料。

同时，Zhang Yingchao［5］也尝试用湿化学法制备彩色珠光颜料。过程是在片状铝粉表面包覆SiO2和Fe2O3双层薄膜，通过对实验中的影响因素涂层比例、涂层效率和动态闪光指数，研究出其制备的最佳工艺条件；产物并通过SEM和原子力显微镜进行表征，得出其包覆产物的表面形貌。研究表明，包覆产物的表面存在一层纳米结构层，测得其平均粒径约为34.8nm，使用五角度分光光度计对其颜色进行观察，发现Al／SiO2／Fe2O3珠光颜料具有三种不同的颜色，从五个角度表现出随角异性。

2 片状Al2 O3的制备概述

2.1 高温固相法

高温固相法在煅烧前的粉料中掺杂适量添加剂，通过降低煅烧温度，促进Al2O3晶体能朝着各向异性方向生长。该方法使用的Al2O3煅烧温度的添加剂类型较多，如：氧化铁、氧化硅、氧化钛以及氧化铬等［6］。这些氧化物相同的特点主要是由于其晶格常数与Al2O3非常接近，在烧结过程中易于形成新相，降低形核及晶体生长的临界温度［7］。

2.2 热压烧结法

热压烧结法是通过加压成型，同时采用加热烧结，在高温高压的条件下，使得晶粒相互间的接触面积及扩散效率增大，烧结完毕后，再通过降低烧结温度，减少烧结时间来制备。学者陈培架通过真空热压烧结法与压力浸渗法成功制备出了金刚石／Al高熔点复合材料，并对该过程中的传热模型，对该方法所制备得到材料的导热机理进行了相关探讨［8］。由于该方法在制备过程中需要用到的设备比较昂贵，反应条件比较苛刻，并不能广泛应用在工业化生产中。

2.3 水热法

水热法是一种制备晶体的经典方法，又被称为热液法。该方法是以水或醇作为溶剂，采用加热加压，在密封的高压容器内进行物理化学反应［9］。高温高压作用下溶剂电离常数增加，从而加快了前驱体在放映过程中充分溶解，促进了离子的再分配结晶作用。目前科研工作者采用该方法制备二氧化锆、二氧化钛以及三氧化二铝等氧化物。

周振君等学者采用沉淀法硝酸铝与氨水反应后得到γ-Al（OH）3，再将水热法反应中得到的产物作为前驱体，加入纳米Al2O3晶种，经过一定时间反应后制备出α-Al2O3粉体，通过平均粒径统计分析，得出α-Al2O3微粒在反应中过程中其晶核逐渐增大，在该方法中通过控制温度以及保温时间，对α-Al2O3晶粒的生长进行了工艺条件研究［10］。

3 Al2 O3珠光颜料的应用

片状型Al2O3自身具备优良的光学性能，在稳定性方面也变现优异，被广泛应用于涂料领域，发挥着巨大的作用，具有非常广阔的应用前景。同时，Al2O3基颜料对被包覆物也具备良好的保护作用。此外，在光泽度方面也非常优异。当前，尤其是在高级珠光颜料的应用领域中，已经出现了人工合成的无机片状基材，与传统的云母云母钛珠光颜料相比，具有更好的表面光滑性、均匀性以及粒径可操控性，传统的云母云母钛珠光颜料正逐渐被取代。片状Al2O3粉体作为其中之一，是目前最被看好的取代材料，欧美国家对Al2O3基珠光颜料的研究处于领先地位，相关技术也被国外所垄断，而我国对该材料的研发尚处于起步阶段。

4 结语

目前，随着科研工作者的研究，第二代珠光效应的颜料在化工实践应用中陆续取代云母钛珠光颜料。在这一领域中片状Al2O3基材珠光颜料是作为第二代珠光效应颜料的关键元素之一，在目前的研究进展中，我国学术界和化工界对于第二代珠光效应颜料的分析、研发和转化应用研究甚少，有关第二代珠光效应颜料的报道甚少，我国尚还是起步阶段，远远不如欧美等发达国家。为了改变这一领域的空白，笔者认为科研工作者需要在珠光颜料领域中开展更多的研究，在片状Al2O3基材珠光颜料的研究领域中奋起直追，努力填补第二代珠光颜料领域的技术空白。