云母铁珠光颜料多功能特性的研究
本文关键词：云母铁珠光颜料多功能特性的研究
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【摘要】：Mica-Fe_2O_3珠光颜料作为一类重要着色型珠光颜料,其色系丰富、遮盖力强,在建筑涂料、汽车工业、化妆品等领域中有着广泛的应用。国内生产mica-Fe_2O_3珠光颜料的企业对其呈色原理认识模糊,都是通过生产经验来描述包覆率与颜色呈色的对应关系,这样不但不能完整的认识mica-Fe_2O_3珠光颜料颜色的变化范围,而且也难以精确表征mica-Fe_2O_3珠光颜料的颜色,不利于mica-Fe_2O_3珠光颜料的精细化、工业化发展。国内外对mica-Fe_2O_3珠光颜料的研究大都停留在最佳工艺参数的探究、工艺参数对微观形貌的影响等方面,对于mica-Fe_2O_3珠光颜料的呈色原理的研究很少,这也阻碍了mica-Fe_2O_3珠光颜料的发展与应用。目前,人们主要关注mica-Fe_2O_3珠光颜料的装饰特性,而对其功能特性的研究较少,随着时代的发展、科技的进步,人们对功能材料的需求日益增加,本论文研究了mica-Fe_2O_3珠光颜料的近红外反射性能、隔热性能,以及mica-Fe_3O_4珠光颜料的磁学性能。从而制备出了同时具有装饰性及功能性的珠光颜料。本文采用液相沉积法制备了mica-Fe_2O_3珠光颜料,研究了工艺参数对包覆率的影响;系统的研究了云母纳米氧化铁薄膜的组成与结构对其光、热学性能的影响;研究mica-Fe_3O_4珠光颜料的磁学性能。具体内容及结果包括以下几个方面。(1)合成工艺对mica-Fe_2O_3珠光颜料包覆率的影响。研究了pH值、反应温度、加料速度及液固比等工艺条件对于包覆率以及表面平整度的影响。pH值影响Fe(OH)3成核驱动力,当pH值在3.0~3.6的范围内,系统中非均匀成核占优,mica-Fe_2O_3珠光颜料的包覆率高;反应温度影响Fe(OH)3的成核速度,适宜的反应温度为80℃~85℃;加料速度影响包覆过程中溶液的Fe3+的浓度,滴加速度过快会使得均匀成核占优,使得包覆率及表面平整度降低,适宜的滴加速度为1mol/L的FeCl3每小时滴加18~24ml;液固比影响悬浮液中云母的浓度,从而影响Fe(OH)3的沉积速度,适宜的液固比为10~20。(2)mica-Fe_2O_3珠光颜料纳米氧化铁薄膜的组成与结构对其呈色性能的影响。mica-Fe_2O_3珠光颜料的包覆率影响纳米氧化铁薄膜的厚度,从而影响了可见光的反射率,随着包覆率的增加,mica-Fe_2O_3珠光颜料依次呈现黄色、红色、棕色等色相。煅烧温度影响了云母表面纳米氧化铁的晶体类型以及颗粒大小,随着煅烧温度的升高,mica-Fe_2O_3珠光颜料的色相h*会降低。采用光学薄膜的理论分析了珠光颜料的呈色机理,推导出可用于计算mica-Fe_2O_3珠光颜料反射率的方程;采用基于光学薄膜理论的TFCalc光学软件模拟了mica-Fe_2O_3珠光颜料不同组成、结构下对可见光波长范围内(400nm~700nm)模拟的反射率曲线,模拟曲线与实测曲线基本相同,建立了珠光颜料光反射模型,可用于珠光颜料反射性能以及颜色性能的模拟预测。(3)mica-Fe_2O_3珠光颜料对近红外光的反射与隔热性能的研究,随着Fe_2O_3包覆率的增加,对近红外光的反射率呈降低的趋势。对近红外光最大反射率达到75.67%;探究了mica-Fe_2O_3珠光颜料隔热性能,与未涂覆mica-Fe_2O_3珠光颜料空白板相比,试板的外表面温度降低了4.2℃~5.4℃;试板的内表面温度降低了5.3℃~9.1℃,体现了优良的反射隔热效果。(4)mica-Fe_3O_4珠光颜料磁学性能的研究。采用液相沉积法制备的mica-Fe_3O_4珠光颜料的剩余磁化强度(Mr)及矫顽磁力(Hc)都很小,具有超顺磁性。Fe_3O_4包覆率越高,mica-Fe_3O_4珠光颜料的饱和磁强度越大,当包覆率为40%时,mica-Fe_3O_4珠光颜料的饱和磁强度(Ms)为3.959emu/g;在制备过程中,采用惰性气氛保护时制备的mica-Fe_3O_4珠光颜料与在空气气氛合成的样品相比,其饱和磁化强度更高。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ628.2
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