圓潤(rùn)光彩的珍珠一直深受人們喜愛，而為它美麗加分的“珠光現(xiàn)象”其實(shí)是一種復(fù)雜的天然光學(xué)現(xiàn)象形成的——當(dāng)光線照射時(shí)，珍珠層的表面會(huì)出現(xiàn)反射、折射和漫反射現(xiàn)象，同時(shí)珍珠質(zhì)層間產(chǎn)生光的衍射和干涉作用，共同形成珍珠特有的色澤和暈彩。

但天然珍珠的數(shù)量稀少，價(jià)格昂貴，為了得到價(jià)格低廉且同樣具備這種光澤感的物質(zhì)，就必須要“仿造”。1653年人們首次從淡水魚鱗中萃取到鳥嘌呤微結(jié)晶體，將它灌入到空心玻璃球中后便成就了“模造珍珠”，但這種工藝太過復(fù)雜很快就被取代了。

再之后，人們也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)好幾種能產(chǎn)生珠光效應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，如氯化銀、砷化物等，但因?yàn)樗鼈兙哂幸欢ǖ亩拘裕谑褂蒙鲜艿絿?yán)格限制，也逐漸被淘汰了。直到美國(guó)杜邦化學(xué)公司發(fā)明了一種以天然云母作為基材并用硫酸氧鈦在其表面包膜來(lái)生產(chǎn)珠光顏料的方法，天然云母才正式作為珠光顏料的主力軍登上舞臺(tái)。

左：歐白魚的鱗片是魚鱗珠光材料的來(lái)源之一。（來(lái)源：cosmeticsandskin）

右：魚鱗珠光材料中的薄片狀晶體，它是形成珠光的關(guān)鍵。

一、云母鈦珠光顏料的色彩效應(yīng)

云母鈦珠光顏料是由研磨的云母粒子用二氧化鈦和（或）其他金屬氧化物（如Fe₂O₃、Cr₂O₃等）包膜而成，當(dāng)白光照射在這些薄片表面時(shí)，經(jīng)光線的多重反射，能顯露出細(xì)潔柔和的“珠光效應(yīng)”、明亮閃爍的“金屬閃光效應(yīng)”、隨視角變化的“視角閃色效應(yīng)”、隨曲率而改變的“色彩轉(zhuǎn)移效應(yīng)”等多種色彩效應(yīng)，根據(jù)呈現(xiàn)的色澤上大致可分為銀白色型、彩虹型及著色型三大類。

云母鈦珠光顏料的截面

（1）珠光效應(yīng)

當(dāng)珠光顏料的粒徑較小時(shí)，由于包覆在云母薄片上的二氧化鈦多晶膜像天然珍珠那樣，分成了許多微小的層次，當(dāng)入射光照射到其表面時(shí)，就會(huì)沉陷出類似于絲綢般的柔和色澤，云母鈦珠光顏料這種和珍珠相似的光學(xué)特性，稱之為“珠光效應(yīng)”。

絲綢般的美感

（2）金屬閃光效應(yīng)

金屬顏料是通過金屬顏料片具有對(duì)光的鏡面反射這一特點(diǎn)達(dá)到裝飾的目的，這種利用金屬表面對(duì)光的鏡面反射給人眼造成的閃爍視覺感稱為“金屬閃光效應(yīng)”。云母鈦珠光顏料也擁有這種特性，當(dāng)表面包覆鈦或其他金屬、非金屬氧化物，或者對(duì)已制的云母鈦珠光顏料進(jìn)行表面金屬化處理，就可以獲得一系列金屬光澤效果。

金屬閃光底漆帶來(lái)的光澤感

（3）視角閃色效應(yīng)

因?yàn)樵颇糕佒楣忸伭鲜窃谕该鞯脑颇副∑砻嫔习惨粚油该鞯摹⑵湔酃饴时仍颇副∑€高的金屬氧化物所構(gòu)成，所以當(dāng)光線照射到表面時(shí)，在折光率不同的界面會(huì)發(fā)生光的折射和反射，相互平行的反射光之間，必然會(huì)產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象而產(chǎn)生幻彩。

當(dāng)觀察者的視線處于光線的反射角正對(duì)面時(shí)，能看到最強(qiáng)的干涉顏色，而偏離反射角時(shí)只能看到珠白色或其他顏色。這種隨觀察者的觀察角度變化而看到不同干涉色的現(xiàn)象稱之為“視角閃色效應(yīng)”。

云母鈦珠光顏料光澤原理的示意圖

（4）色彩轉(zhuǎn)移效應(yīng)

采用干涉色的云母鈦珠光顏料制成的涂膜或塑料薄膜，能同時(shí)顯示兩種不同的顏色，稱之為“色彩轉(zhuǎn)移效應(yīng)”。例如：采用幻彩珠光顏料配置的珠光型涂料涂裝的轎車，呈現(xiàn)的色彩會(huì)隨著轎車車身的曲率變化而變化，由藍(lán)變到橙、從黃變到紫的色彩轉(zhuǎn)移效應(yīng)，也即從幻彩珠光顏料的反射色變到其互補(bǔ)色。

流光溢彩的汽車

二、云母鈦珠光顏料的制備方法

前文提到，天然云母首度作為珠光顏料基材是利用了硫酸氧鈦在其表面包膜的方法，但這種方法因操作繁瑣且廢物對(duì)環(huán)境有一定的污染，從1967年開始便逐漸被以四氯化鈦為包覆材料采用液相沉積制備的方法所取代。目前還形成了在多種基材上包覆金屬氧化物的珠光顏料，但還是以云母鈦珠光顏料為主。

對(duì)云母鈦來(lái)說(shuō)，珠光性能決定了珠光顏料的呈現(xiàn)效果。影響珠光性能的因素有云母片的粒徑分布、厚度及徑厚比、表面平滑性、TiO₂包膜層的平滑性、TiO₂包膜層的密度、游離TiO₂的含量等。

1.云母基片的精制

云母基片的礦物類型有白云母和金云母，通常采用白云母為原料。云母鈦珠光顏料的珠光度強(qiáng)弱，在很大程度上取決于原料云母的質(zhì)量。以濕磨白云母粉制備粒徑均勻、徑厚比大的云母漿是顏料合成中最關(guān)鍵的一環(huán)，這涉及到云母的分級(jí)技術(shù)。

白云母是一種天然礦產(chǎn)品，分子式為KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂，產(chǎn)品中含有較多的伴生礦，如石英、高嶺土、粘土、氧化鐵等雜質(zhì)，隨產(chǎn)地不同，其雜質(zhì)含量不同。云母粉精制的主要目的是去除附著的鐵離子及其他夾雜物，改善其表面的吸附性能。

白云母并非只是白色

它可以是較淡的褐、綠、紅色到無(wú)色，具有玻璃光澤到絲絹光澤

2. 云母鈦珠光顏料的制備方法

云母鈦珠光顏料的制備方法比較多，主要是液相沉積法，常用的工藝有加堿法、熱水解法和緩沖法等，常用的鈦原料為四氯化鈦、硫酸鈦和硫酸氧鈦。云母外層二氧化鈦粒子的粗細(xì)、大小及分布的均勻程度決定產(chǎn)品的質(zhì)量。二氧化鈦膜層致密，折射率高，則珠光效果強(qiáng)。

①加堿中和法

加堿中和法是在制備過程中，向具有一定pH值的云母懸浮液中滴加鈦鹽溶液的制備方法，由于鈦鹽水解有酸形成，因此需要加入堿液以維持pH值的穩(wěn)定。pH值是影響鈦鹽水解的重要因素，體系中氫離子的濃度影響水解反應(yīng)速度及顏料珠光效果。

②緩沖法

此方法利用緩沖劑來(lái)控制pH值。根據(jù)緩沖劑的類型可分為：

(1)有機(jī)酸法：選用的緩沖劑有多元酸或羥基多元酸，隨著鈦鹽的水解，在云母基片上沉淀的是含水的有機(jī)鈦酸，最終經(jīng)過焙燒得到銳鈦型的云母珠光顏料。這種方法制得的顏料粒子細(xì)，產(chǎn)品亮度高，工藝簡(jiǎn)單，pH值易控制，但產(chǎn)品色澤較差，且使用有機(jī)酸成本較高。

(2)酸溶性緩沖劑法：酸溶性緩沖劑是金屬或金屬氧化物的成型物，如鐵絲、氧化鋁等，這些物質(zhì)可以和鈦鹽水解產(chǎn)生的酸發(fā)生反應(yīng)，從而起到調(diào)節(jié)pH值的作用。該方法原料易得，TiO₂粒子在云母表面分布均勻，包覆率高，色澤好，但所用緩沖劑必須不影響產(chǎn)物的色相。

(3)尿素中和法：緩沖劑尿素達(dá)到一定溫度，開始緩慢分解，從而起到控制pH值的作用。此工藝pH值控制容易，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

尿素中和法制備工藝流程

③加熱水解法

加熱水解法是在pH值較低的條件下加熱使硫酸氧鈦水解成較穩(wěn)定的偏鈦酸(H₂TiO₃)，鈦鹽的水解程度是影響顏料珠光效果的關(guān)鍵。由于未水解鈦鹽在后處理中產(chǎn)生不利影響，因此應(yīng)使鈦鹽盡可能水解完全。由于加熱水解法的水解過程始終在酸性條件下進(jìn)行，不需要堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)溶液酸度，因此這種制備方法具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、工藝條件易于控制、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良的特點(diǎn)。

④夾心層包膜法

夾心層包膜法多用來(lái)制備彩虹型云母鈦珠光顏料。這種方法是在云母薄片上交替包覆TiO₂和SnO₂層，以呈現(xiàn)不同的珠光光澤。如需制備金色或其他彩虹色，則應(yīng)交替包覆SnO2層和TiO2層直至出現(xiàn)所需的干涉色。

為了得到高質(zhì)量的珠光顏料，TiO₂層包覆必須均勻。包覆均勻，有利于提高反射能力、透明度、防腐性能，使顏色更純。因此包膜過程應(yīng)緩慢進(jìn)行，反應(yīng)溫度應(yīng)穩(wěn)定且適宜，鈦鹽和錫鹽的添加量也應(yīng)控制在單位時(shí)間水解的鈦鹽量和錫鹽量正好滿足形成均勻包膜所需的SnO₂或TiO₂水合物的量的范圍內(nèi)，同時(shí)在整個(gè)包膜過程中還需不斷加入堿液以中和水解過程中不斷生成的酸。

四、總結(jié)

云母鈦珠光顏料的發(fā)展歷史雖短，但由于其性能優(yōu)良所以應(yīng)用前景十分廣闊。雖然在我國(guó)在這方面的研究和起步比較晚，產(chǎn)品的質(zhì)量和應(yīng)用水平都稍有不足，但國(guó)內(nèi)天然云母和鈦的資源都十分豐富，具有發(fā)展云母鈦珠光顏料的物質(zhì)基礎(chǔ)，且研究學(xué)者也正快馬加鞭，目前的研究方向主要集中在包覆工藝的探索，確定和改進(jìn)影響云母鈦珠光顏料質(zhì)量的各種工藝因素及參數(shù)。由于人們對(duì)珠光顏料色彩需求的提高，拓寬著色型珠光顏料的色譜范圍也將是今后的另一個(gè)研究重點(diǎn)。

關(guān)于珠光顏料的分類，可看《一文了解珠光云母多彩原因》

關(guān)于珠光顏料的應(yīng)用，可看《珠光云母：據(jù)說(shuō)，化妝品、汽車、時(shí)尚界…都離不了它》

資料來(lái)源：

云母鈦珠光顏料的研究進(jìn)展，葛志強(qiáng)，周濤，曾平，陳冠群。

云母鈦珠光顏料的表面改性及其在粉末涂料中的應(yīng)用研究，柯永東。

粉體圈 作者：小榆