汽车涂料中的板状颜料综述 - 2022年世界杯分组表

近年来，汽车色彩已经成为汽车设计的一个重要方面。市场经验表明，购车者倾向于选择以效果颜料为基础的高色度的汽车涂料，因为它们具有视觉冲击力为了为汽车原始设备制造商(OEM)制造更清晰、更明亮、更令人兴奋的颜色，在过去十年中，所用颜料类型的数量大幅增加。这种趋势还没有结束的迹象。

除了传统的“一维”有机和无机颜料(它们通过吸收和/或散射与光相互作用)之外，更多的“二维和三维”板状颜料正在进入市场这些色素的光学印象是基于三种光的相互作用。首先，如果它们只是由直径超过5微米的小金属薄片组成，入射光几乎全部被直接反射。这意味着这些色素就像小镜子一样，随着视角的变化，亮度会下降。“美元”和“玉米片”类型的铝颜料属于这个“二维”颜料组。

其次，如果板状粒子是基于或含有选择性吸收物质，那么与光的相互作用是基于吸收和反射。因此，反射光和透射光都是有颜色的。板状铁氧化物(如BASF Paliochrom Copper l3000和L3101)和板状酞菁(BASF Paliochrom Blue Gold l5000)属于这一类。

如果直径大于5微米的板状颜料含有或基于厚度在可见光范围内的薄膜，就会产生干涉和反射效应。光的第三种相互作用以“三维”板状珠光颜料而闻名，这种颜料基于高折射材料，如氯化铋和氧化钛涂层云母

大多数干涉(珠光或光泽)颜料现在由至少三层具有不同折射率的两种材料组成。具有低折射率(云母)的材料薄片(厚度约500 nm)涂有高折射率金属氧化物(例如，TiO2，层厚约50-150 nm)。这导致粒子有四个界面。更复杂的多层颜料，含有额外的薄(例如，吸光)薄膜，也已生产出来，并可在OEM涂料中找到

干涉(珠光或光泽)颜料将白光分裂成两种依赖于血小板厚度的互补色。干涉色在最大反射(面角)下占主导地位。在漫射观察条件下，只要有白色(非吸收)或反射背景，透射部分在其他视角占主导地位。因此，入射光线的面角和掠角之间的变化产生了一个尖锐的光泽峰值和两个极端互补色之间的颜色变化(颜色反转)。

在黑色背景或与炭黑混合的情况下(在两层涂料体系的底漆中经常出现的情况)，透射光被吸收，反射的干涉色被视为材料的整体色调。如果吸收色与干涉色不同，则与吸收色相结合可达到双色效果。直径大于5微米的板状颜料的光学印迹可以用菲涅耳方程来描述。

一般来说，反射是材料折射率(n)和吸收常数(k)、入射光波长(l)和照射角(e) R=f (n,k,l,e)的函数。简化后的形式(e=90?， k=0)的菲涅耳方程为:

这个方程清楚地表明，板状颜料(n2)和粘合剂(n1)的折射率差越大，反射就越大，相应地，颜料的光泽度也就越大。这就是为什么颜料工业更喜欢高折射材料。但是在这种材料的薄膜中观察到的依赖角度的颜色发挥是有限的。相比之下，具有低折射率的无机材料薄膜，如SiO2或MgF2(所谓的介电材料)显示出像肥皂泡一样强烈的角度依赖的颜色色调。这种材料的真正色彩发挥可以用斯涅尔定律来解释。

斯涅尔定律把折光角和折光指数联系起来。在像TiO2这样的高折射率材料的情况下，光线在一个面角和掠角时被折射到接近垂线的地方。在SiO2向垂线弯曲的情况下是低的。结果表明，面角射线和掠角射线的干涉条件完全不同，得到了强烈的角度依赖色。因此，光学可变(OV)颜料的最佳材料是SiO2薄片。

然而，有一个问题。由简化的菲涅耳方程可以计算出，光在低折射率的固体薄膜上的反射是微弱的。

解决方案是用一层非常薄的半透明高反射材料包围非吸收介质，从而加强反射，从而提高色度。

通过这样做，特定波长的消光和增强的程度有效地增加。因此，这些OV颜料表现出深颜色、高光泽和高度依赖于视角的颜色(颜色翻转)。到目前为止，OV颜料的法布里- p ?市场上有t型和OV型内反光镜颜料。法布里-帕罗型有一个低折射率材料的介电核心，它被一个半透明的反射器包围

内反射器类型有一个反射材料的核心，它被弱折射和高反射层对称系统包围。

这个例子显示了Al/SiO2/ fe2o3系统中的颜色触发器。

到目前为止，OV颜料仅由Flex Products Inc.、Merck6-7和BASF生产。最近全息颜料为绘画增添了一个新的维度。为了制造这些颜料，一种特定的全息光记录被压印在50-100微米的颗粒上，这些颗粒是从12微米的聚酯薄膜上切割下来的PPG工业公司正在销售这种新产品的商品名称为几何颜料stm。巴斯夫公司将很快将这些颜料引入OEM市场。