一种层状碳材料改性的珠光颜料复合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种层状碳材料改性的珠光颜料复合物及其制备方法，包括基质材料、包覆在基质材料外侧的若干层金属或非金属氧化物，若干层金属或非金属氧化物从内到外依次包覆，金属或非金属氧化物为TiO

【技术实现步骤摘要】
一种层状碳材料改性的珠光颜料复合物及其制备方法
本专利技术涉及珠光颜料
，尤其涉及一种层状碳材料改性的珠光颜料复合物及其制备方法。
技术介绍
珠光颜料是以层状物质作为基底，通过包覆不同折射率的金属或非金属氧化物，形成有序的多层结构，由于光的干涉和衍射等作用，最终形成类似于珍珠光泽的令人赏心悦目的颜色效果，天然珍珠也具有类似的多层结构。珠光颜料常见的制备方法为液相化学沉积法，基材包括天然云母、人工合成云母、玻璃鳞片、片状氧化铝等层状物质，包覆物不限定于Ti、Al、Si、Fe、Zn、Ce等的氧化物。一直以来，珠光颜料的创新多集中在不同金属氧化物或非金属氧化物的组合或优化，有文献就证实掺杂Sn、Mn、Fe元素可以促进TiO2晶型从锐钛矿型到金红石型的转变；而Ce4+等稀土元素能够以离子形式参与TiO2的成晶，稀土元素的掺杂使得珠光颜料具有更好的稳定性、颜色更加艳丽等优点。多数的珠光颜料仅仅考虑颜色上的美学要求，产品分类也多围绕于“颜色”，关键指标为颜色种类、色相、艳度、饱和度等。仅仅靠特定颜色，无法满足纷繁复杂的应用场景，如，高温釉需要耐高温、户外油漆的耐候性以及涂料中对珠光颜料表面亲疏水的要求等。随着新材料新技术的不断涌现，针对珠光颜料实际应用场景，需要生产厂家有针对性的赋予珠光颜料更多的功能，开发具有特定功能的珠光颜料，与颜色系列区别开，形成功能性珠光复合新材料，满足下游行业个性化的需求。石墨烯是一种新型的层状二维材料，厚度仅几个纳米，区别于云母、蒙脱土、玻璃鳞片等传统层状物质，其径厚比可高达1000以上，远远优于仅有60-120左右的云母基材，而且石墨烯具有强导电、耐高温、吸收紫外线等一系列优异的特性。但侠义概念上的石墨烯，表面惰性，并不与TiO2等金属氧化物或非金属氧化物存在强的物理或化学作用力，多为较弱的范德华作用力，后期煅烧后TiO2等也会“析出”，使得石墨烯很难作为单独的珠光颜料基材。本方案就是探究利用石墨烯优异的性能，将其引入珠光颜料中制备功能性复合珠光材料，由于添加量少，在原有珠光的基础上，可以获得更多的功能，且层状碳材料的引入并不会改变珠光颜料原有的颜色效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种层状碳材料改性的珠光颜料复合物及其制备方法，解决了如何在不影响珠光颜料本身颜色的情况下，利用石墨烯开发出具有特定功能的技术问题，形成功能性珠光复合新材料，来满足下游行业个性化的需求。一种层状碳材料改性的珠光颜料复合物及其制备方法，其特征在于，包括基质材料、包覆在所述基质材料外侧的若干层金属或非金属氧化物，若干层金属或非金属氧化物从内到外依次包覆，所述金属或非金属氧化物为TiO2、Al2O3、Fe2O3、Fe3O4、ZrO2、CeO2和SnO2中的任一种或多种组合；最外层以及/或者次外层的所述金属或非金属氧化物中添加有改性物，所述基质材料为云母、合成云母、玻璃鳞片中的任一种，所述云母、所述合成云母、所述玻璃鳞片的粒径范围均为10-700微米。所述改性物为二维层状碳材料，为石墨烯、石墨粉、氧化石墨烯或氧化石墨的任一种或其中两种以及两种以上混合物。本方案中功能性珠光颜料复合物主要特征在于片状碳材料掺杂改性的金属或非金属氧化物，改性发生在最外层或次外层和最外层上。所述改性物的添加量为基质0.05%-3wt%。所述二维层状碳材料的尺寸<100μm。所述石墨烯或氧化石墨烯为单层、少层或多层，其厚度为0.335-20nm，所述石墨粉或氧化石墨>800目；所述改性物中弥散有分散剂，所述分散剂为阿拉伯树胶、环糊精、羧甲基纤维素钠、十二烷基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任一种或其中两种以及两种以上组合。所述分散剂中的添加量占碳材料的5-30wt%。一种层状碳材料改性的珠光颜料复合物的制备方法，具体包括以下步骤：步骤S1：准备好片状结构的基质材料、金属或者非金属氧化物前驱体溶液、改性物以及分散剂，将基质材料放在玻璃器皿中，加入去离子水；步骤S2：向玻璃器皿中加入改性物、分散剂和对应的金属或非金属氧化物前驱体溶液；步骤S3：通过化学液相沉积法，将步骤S2中的相应物质在特定的pH下进行水解或包覆；步骤S4：经过滤、反复洗涤至中性；步骤S5：低温干燥、高温煅烧后形成层状碳材料改性的金属或非金属氧化物从而制备获得改性的珠光颜料。所述步骤S2中，所述改性物的添加方式为碳材料的水或有机分散液、固体粉末、与包覆物前驱体的混合溶液中的任一种，且分散方式包括超声、球磨、乳化中的一种或多种；其中，所述碳材料的水或有机分散液中包含有机溶剂，所述有机溶剂为乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任一种，且所述改性物在水或有机溶剂中的浓度为0.1-30g/L；其中，所述金属或非金属氧化物前驱体为对应的可水解的金属盐或水玻璃溶液。TiO2、Al2O3、Fe2O3、Fe3O4、ZrO2、CeO2和SnO2对应金属盐分别为TiCl4、Al(NO3)3、FeCl3、FeCl3和FeCl2、ZrOCl2、CeCl4、SnCl4;所述金属或非金属氧化物前驱体为基质材料的10-300wt%。当采用金属盐水解时，水解的pH为0.5-5；当采用水玻璃溶液时，水解的pH控制在7-9；水解时间均为0.5h-80h，水解温度均控制在60-100℃。本专利技术达成以下显著效果：（1）本方案采用层状碳材料改性最外层或次外层金属或非金属氧化物的方法。由于石墨烯具有独特的六元环结构，即使连最小的气体都无法穿透，片状石墨烯等在最外层或次外层中形成的“迷宫效应”，阻挡了环境中的氧气、二氧化碳和水分子的侵入，石墨烯等还能够吸收一定的紫外线，将大大提升珠光颜料复合物的耐候和耐盐雾性能，该复合物具有良好的耐候性能。（2）本方案采用层状碳材料改性最外层或次外层金属或非金属氧化物的方法。石墨烯导电性极好，且耐3000多度高温，这些特性使该复合物具有一定的导电和耐高温功能。（3）利用石墨烯等优异的性能，将少量碳材料掺杂在最外层或次外层的金属或非金属氧化物中，在不影响珠光颜料本身颜色效果的基础上，还能具有强耐候性、高导电性能和一定耐高温性能的珠光颜料，得到的复合物结构性质稳定。附图说明图1为本专利技术实施例中层状碳材料改性的珠光颜料复合物的结构示意图。图2为本专利技术实施例中使用<10μm片状石墨烯电镜图。其中，附图标记为：1、基质材料；2、金属或非金属氧化物；3、金属或非金属氧化物；4、金属或非金属氧化物；5、层状碳材料；6层状碳材料。具体实施方式为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。参见图1和图2，一种层状碳材料改性的珠光颜料复合物及其制备方法，包括基质材料、包覆在基质材料1外侧的若干层金属或非金属氧化物，若干层金属或非金属氧化物从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层状碳材料改性的珠光颜料复合物，其特征在于，包括基质材料、包覆在所述基质材料外侧的若干层金属或非金属氧化物，若干层金属或非金属氧化物从内到外依次包覆，所述金属或非金属氧化物为TiO

【技术特征摘要】
1.一种层状碳材料改性的珠光颜料复合物，其特征在于，包括基质材料、包覆在所述基质材料外侧的若干层金属或非金属氧化物，若干层金属或非金属氧化物从内到外依次包覆，所述金属或非金属氧化物为TiO2、Al2O3、Fe2O3、Fe3O4、ZrO2、CeO2和SnO2中的任一种或多种组合；
最外层以及/或者次外层的所述金属或非金属氧化物中添加有层状碳材料改性物，所述基质材料为云母、合成云母、玻璃鳞片中的任一种，所述云母、所述合成云母、所述玻璃鳞片的粒径范围均为10-700微米。


2.根据权利要求1所述的层状碳材料改性的珠光颜料复合物，其特征在于，所述改性物为二维层状碳材料，为石墨烯、石墨粉、氧化石墨烯或氧化石墨的任一种或其中两种以及两种以上混合物。


3.根据权利要求2所述的层状碳材料改性的珠光颜料复合物，其特征在于，所述改性物的添加量为基质0.05%-3wt%。


4.根据权利要求3所述的层状碳材料改性的珠光颜料复合物，其特征在于，所述二维层状碳材料的平面尺寸<100μm。


5.根据权利要求4所述的层状碳材料改性的珠光颜料复合物，其特征在于，所述石墨烯或氧化石墨烯为单层、少层或多层，其厚度为0.335-20nm，所述石墨粉或氧化石墨>800目。


6.根据权利要求5所述的层状碳材料改性的珠光颜料复合物，其特征在于，所述改性物中弥散有分散剂，所述分散剂为阿拉伯树胶、环糊精、羧甲基纤维素钠、十二烷基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任一种或其中两种以及两种以上组合。


7.根据权利要求6所述的层状碳材料改性的珠光颜料复合物，其特征在于，所述分散剂中的添加量占碳材料的5-30wt%。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐尧，吴雄伟，陈建尧，
申请(专利权)人：江苏贝丽得新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32