深色色漿有利于增加粉末涂料和液體涂料的調(diào)色方案選擇。

Jonathan Doll，Aaron Hollman，Adam Andreas

研究開發(fā)了一種新型黑珠光顏料，其光澤、黑度和閃爍性極佳，可用作原色調(diào)或在液體和粉末涂料中作為調(diào)色顏料。值得一提的是新顏料用于粉末涂料施工過(guò)程中未出現(xiàn)帶電或分離問(wèn)題。

珠光顏料是一類特殊的效應(yīng)顏料，通過(guò)光的相長(zhǎng)性干涉和相消 性干涉呈現(xiàn)顏色。呈現(xiàn)的顏色取決于顏料的物理結(jié)構(gòu)及其組 分吸光度的組合作用。由于珠光顏料的顏色與結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以人 們所看到的顏色與觀察角有關(guān)。這種隨視角變化的顏色叫珠光色 或閃光色，是珠光顏料的特性。

從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，所有珠光顏料都相似，其組成為在片狀基材 上包覆一層或多層金屬氧化物（如二氧化鈦TiO2、氧化鐵或二氧化 硅）。大部分珠光顏料都呈現(xiàn)透明的白色，只有在黑色背景上觀 察時(shí)才會(huì)顯現(xiàn)顏色。

如何制備彩色珠光顏料

傳統(tǒng)珠光顏料可分為10種基本顏色。其中，6種顏色是通過(guò) 在透明基材上包覆TiO2而形成的：銀色/白色、干涉金色、干涉紅 色、干涉紫色、干涉藍(lán)色和綠色。顏色主要取決于包覆層厚度， 表1列舉了一種特殊顏料的顯色和包覆層厚度情況。

如果采用氧化鐵和/或氧化鐵-TiO2進(jìn)行包覆，顏色范圍可以擴(kuò) 展至金屬金色、青銅色、銅色和赤褐色。

最早的珠光顏料是在天然云母上進(jìn)行包覆制備的，天然云母 是一種易形成薄層的低成本材料。由于在結(jié)晶體晶格中的雜質(zhì)以 及厚度的輕微變化（即使是在單個(gè)薄片內(nèi)），顏色只局限于淡綠黃 色。所以合成云母、硼硅酸鹽玻璃和氧化鋁等材料越來(lái)越多地用 于生產(chǎn)高檔光學(xué)顏料。由于氧化鐵是彩色的，因此包覆一層氧化鐵的珠光顏料含有對(duì)所感知顏色的吸收成分。除了純色以外，珠光顏料根據(jù)基材的粒徑大小和類型，可以呈現(xiàn)各種特殊效果，包括從緞光（粒徑<15 m="">250 μm 的基材）。因此，除了這10 種基本顏色外，珠光顏料的顏色可擴(kuò)展至全色譜 的顏色，使配方設(shè)計(jì)師能夠制備出獨(dú)特產(chǎn)品。

結(jié)果一覽

 對(duì)于許多消費(fèi)品來(lái)說(shuō)，黑色是較為流行的顏色。但目前， 生產(chǎn)深黑色珠光顏料較為困難。開發(fā)了一種新型效應(yīng)顏料，具 有極佳的光澤、黑度和閃光性。

 在許多應(yīng)用中，該顏料可用作原色調(diào)，也可作為液體和粉 末涂料的著色顏料。

 在粉末涂料中添加量為0.25%或低于0.25%時(shí)，著色效果很 明顯，而添加量要在1.0%或1.0%以上時(shí)，閃光效果才較為明 顯。

 在粉末涂料涂裝中，新型顏料未出現(xiàn)帶電或分離問(wèn)題，因 此，可通過(guò)干混或邦定的方式進(jìn)行使用。

為什么很難形成黑珠光顏色

除珠光色外，最受歡迎的顏色之一就是黑色。對(duì)于大部分消 費(fèi)品來(lái)說(shuō)（從汽車到時(shí)尚用品），黑色是最受歡迎的顏色之一。盡 管有需求，但由于黑顏色的本質(zhì)特征，要產(chǎn)生黑色珠光效果面臨 諸多挑戰(zhàn)。

黑色的物理定義為：在所有可見波長(zhǎng)上沒(méi)有光反射或光反射 極少。這是減色法色彩混合的最終結(jié)果，其特征是在光的所有波 長(zhǎng)上全部吸收。

另一方面，珠光顏料是通過(guò)光的干涉而非對(duì)光的吸收形成顏 色。因此，混合珠光顏料后顯現(xiàn)的顏色是一種加合顏色，將不同 的珠光顏料混合在一起，就會(huì)使整體外觀"變白"。要制備黑色 珠光顏料就會(huì)降低隨角異色現(xiàn)象和閃光性，因?yàn)槿肷涞筋伭仙系?大部分光都被吸收了，而不是被反射了。

盡管存在上述困難，市場(chǎng)上仍可買到黑色珠光顏料。不過(guò)， 在許多情況下，該類顏料并非真正的黑色。大部分為炮銅灰色 （亮度或L *值太高）或黑橄欖色（色飽和度或C *值太高）。真正 的黑色具有消色差性（非彩色），且L * 和C *值都低。市場(chǎng)上確實(shí) 有一些純黑珠光顏料。然而，這些珠光顏料無(wú)閃光效果，而閃光 效果又是傳統(tǒng)珠光顏料的典型特征。

本文介紹了黑珠光顏料領(lǐng)域中的新進(jìn)展。與傳統(tǒng)市售黑珠光 顏料相比，這類顏料的光澤、閃光性和黑度極佳，可用于各種不 同的應(yīng)用領(lǐng)域（如液體涂料和粉末涂料中），且不會(huì)降低感知效 果。此外，還可用于粉末涂料著色，獲得具有極佳閃光和光澤效 果的系列顏色。

新型黑色珠光顏料具有很高的視覺(jué)效果

為了證明新型黑色珠光顏料的獨(dú)特性，圖1顯示了在丙烯酸清 漆中分別添加10%（質(zhì)量比）的新型黑色珠光顏料（珠光A）和市 售黑色珠光顏料（珠光B～D），通過(guò)刮板對(duì)原色調(diào)進(jìn)行比較。所 有圖片均在在D65光源照明和相同條件下拍攝的。

如圖1所示，所有黑色珠光顏料中，只有珠光A同時(shí)具有理 想的高黑度、光澤和閃光性。珠光B和C光澤差，珠光D更偏藍(lán)。 沒(méi)有一種參照顏料具有珠光A特有的誘人閃光性。對(duì)珠光顏料 A～D的動(dòng)態(tài)色指數(shù)（F.I.）和黑度（Mc）進(jìn)行了測(cè)量，以定量了 解它們的顏色。可利用圖1中的顯示圖來(lái)測(cè)量這些值。根據(jù)采用

X-Rite"MA-98"多角度分光光度儀獲得的顏色數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算得 到動(dòng)態(tài)色指數(shù)。從帶有漫反射積分球的Datacolor "SF600 plus" 分光光度計(jì)獲得的顏色數(shù)據(jù)計(jì)算Mc 值。分別采用方程式1和2對(duì) F.I. 和Mc 進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表2。

式中，L 15*、 L 45* 和L 110*分別是在15°、45°和110°時(shí)的鏡面反射 角度（在45°入射光下）時(shí)測(cè)得的亮度值。X n、Y n 和Z n是入射光源 的三刺激值，X 、Y 和Z 是反射光的三刺激值，應(yīng)通過(guò)以下方法來(lái)確 定：

動(dòng)態(tài)色指數(shù)可用于度量珠光體的整體光澤度和隨角異色程 度，因?yàn)槭菑?個(gè)不同的觀察角度考慮了亮度值。觀察者對(duì)樣品進(jìn) 行觀察時(shí)，較高的動(dòng)態(tài)色指數(shù)意味著外表光澤更高。黑度是顏料 黑色程度的度量指標(biāo)。Mc 值越高，則顏料越黑。

表2顯示了珠光A（新型黑色珠光顏料）兼顧了黑度和隨角 異色之間的平衡。珠光B和C具有較好的黑度，但隨角異色效果較 差，珠光D的黑度最差，但隨角異色效果較強(qiáng)。這樣看來(lái)，珠光A 具有最佳的性能平衡。此外，圖1中的原色調(diào)圖表明珠光A具有閃 光效果，這在珠光B～D中并未觀察到。閃光效果、隨角異色和黑 度結(jié)合在一起，形成了完全不同于本研究中其他任何珠光顏料的 效果，證明該新型顏料的獨(dú)特性。

用于粉末涂料著色的多功能顏料

珠光A主要作為粉末涂料的著色顏料。按照定義，粉末涂料為 干涂料體系，傳統(tǒng)著色顏料（如炭黑）很難分散，且很難普遍用 于各種粉末涂料中。

為了克服這一局限，通常使用黑色珠光顏料，因?yàn)楹谏楣?顏料施工性能好，著色效果優(yōu)異。圖2呈現(xiàn)在透明聚氨酯粉末噴涂 時(shí)（6%添加量），珠光A和B原色對(duì)比情況。珠光A和B的黑度和 不透明度接近；但是，珠光A呈現(xiàn)出均勻一致的特殊多色閃光效 果。

值得注意的是，新型黑色珠光顏料在粉末涂料涂裝中未出現(xiàn) 帶電或分離問(wèn)題。因此，可通過(guò)干混或邦定的方式，將黑色珠光 顏料加入到粉末涂料基料中。

在這兩種情況下，在噴涂時(shí)，未觀察到因帶電和/或分離問(wèn)題 導(dǎo)致粉料的噴涌、飛濺或結(jié)塊等問(wèn)題。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)黑色珠光顏 料在高光澤和低光澤粉末基料中均可使用，此外還可以用于質(zhì)感 （紋理狀）粉末涂料的調(diào)色。

使用新型黑色珠光顏料使調(diào)色的靈活性更大，得到的色調(diào)比 標(biāo)準(zhǔn)黑色珠光顏料更好看、更亮。圖3展示了一塊用珠光A經(jīng)"梯 度" 調(diào)色得到的透明綠色粉末涂料基料噴涂的不銹鋼地板的圖 片。 隨著新型黑色珠光顏料的添加量逐漸從0.25%增加至8.0% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)），粉末涂料的顏色逐漸變深，閃光效果更為明顯。 即使珠光A的添加量較低，也可觀察到顏色明顯變深。最后，在添 加量約為1.0%時(shí)，閃光效果非常明顯，并隨著添加量的增大而增 強(qiáng)。

增強(qiáng)原色和調(diào)色效果

總之，開發(fā)了一種新型黑色珠光顏料，可用于液體涂料和 粉末涂料，呈現(xiàn)極佳的閃光效果和黑度。與其他黑色珠光顏料相 比，新型顏料兼顧了黑度和隨角異色效果之間的平衡，并具有獨(dú) 特的閃光效果。新型黑色珠光顏料易于加入粉末涂料中，可作為 調(diào)色顏料，也可用作原色，涂料涂裝中未出現(xiàn)帶電或分離問(wèn)題。