无色移的多层结构及其上的保护涂层制造技术

本发明专利技术涉及一种无色移的多层结构及其上的保护涂层。具体地，提供了具有保护涂层的全向结构的色颜料。所述颜料具有第一材料的第一层和第二材料的第二层，所述第二层延伸横过第一层。此外，当将颜料暴露至宽频电磁辐射并由介于0°和45°之间的角度对所述颜料进行观察时，所述颜料反射具有小于300nm的预定半峰全宽(FWHM)和小于30°的预定色移的电磁辐射频带。所述颜料具有覆盖其外表面并使所述颜料的相对光催化活性降低至少50％的耐候性涂层。

【技术实现步骤摘要】
无色移的多层结构及其上的保护涂层本申请是申请日为2015年8月14日，题为“无色移的多层结构及其上的保护涂层”的中国专利申请201510498432.4的分案申请。相关申请的交叉引用本申请为2014年4月1日提交的序列号为14/242,429的美国专利申请的部分继续(CIP)，序列号为14/242,429的美国专利申请又为2013年12月23日提交的序列号为14/138,499的美国专利申请的CIP，序列号为14/138,499的美国专利申请又为2013年6月8日提交的序列号为13/913,402的美国专利申请的CIP，序列号为13/913,402的美国专利申请又为2013年2月6日提交的序列号为13/760,699的美国专利申请的CIP，序列号为13/760,699的美国专利申请又为2012年8月10日提交的13/572,071的CIP，13/572,071又为2011年2月5日提交序列号为13/021,730的美国专利申请的CIP，序列号为13/021,730的美国专利申请又为2010年6月4日提交的12/793,772(美国专利8,736,959)的CIP，12/793,772又为2009年2月18日提交的12/388,395(美国专利8,749,881)的CIP，12/388,395又为2007年8月12日提交的序列号为11/837,529的美国专利申请(美国专利7,903,339)的CIP。2013年6月8日提交的序列号为13/913,402的美国专利申请为2011年1月26日提交的13/014,398的CIP，13/014,398为2010年6月4日提交的12/793,772的CIP。2011年1月26日提交的序列号为13/014,398的美国专利申请为2010年1月13日提交的12/686,861(美国专利8,593,728)的CIP,12/686,861为2009年2月19日提交的12/389,256(美国专利8,329,247)的CIP，通过引用将上述所有申请的全部内容并入本文。专利
本专利技术涉及在其上具有保护涂层的多层薄膜结构，并且特别是涉及当暴露至宽频带电磁辐射并从不同角度观察其上的保护涂层时，表现出最小的或者不显著的色移的多层薄膜结构。专利技术背景由多层结构制成的颜料是已知的。此外，表现出或者提供高色度全向结构色的颜料也是已知的。然而，这样的现有技术颜料需要多达39个薄膜层以便获得所需要的颜色性质。理解的是，与薄膜多层颜料的制备相关的成本与所需要的层的数量成比例。如此，与使用多层介电材料堆叠体来制备高色度全向结构色相关的成本可高得负担不起。因此，需要最小数目的薄膜层的高色度全向结构色会是所需的。除了上述的以外，理解的是，当暴露至太阳光、并且特别是紫外线时，颜料可表现出褪色、颜色变化等。如此，为耐候性的高色度全向结构的色颜料也会是所需的。
技术实现思路
提供了一种具有保护涂层的全向结构的色颜料。所述颜料具有第一材料的第一层和第二材料的第二层，所述第二层延伸横过第一层。此外，当将颜料暴露至宽频带电磁辐射并由在0°和45°之间的角度对所述颜料观察时，所述颜料反射具有小于300nm的预定半峰全宽(FWHM)和小于30°的预定色移的电磁辐射频带。此外，所述颜料具有覆盖其外表面并使所述颜料的相对光催化活性降低至少50％的耐候性涂层。耐候性涂层可以包括氧化物层，并且所述氧化物层选自氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛和/或氧化铈。此外，所述耐候性涂层可以包括第一氧化物层和第二氧化物层，所述第二氧化物层不同于第一氧化物层。此外，所述第二氧化物层可以是至少是两种不同氧化物的组合的混合氧化物层。最后，所述颜料自身，即不具有保护涂层的颜料，不包含氧化物层。还公开了一种用于制备具有保护涂层的全向结构的色颜料的方法。所述方法包括提供多个具有如上所述的结构和性质的颜料颗粒，并使所述多个颜料颗粒悬浮于第一液体中以形成颜料悬浮液。此外，提供了氧化物前体，其包含第二液体以及形成氧化物的元素例如硅、铝、锆、钛或铈。混合所述的颜料悬浮液和氧化物前体，并且其导致耐候性氧化物涂层沉积在所述多个颜料颗粒上，所述涂层使颜料颗粒的相对光催化活性降低至少50％。在一些情况下，第一液体为第一有机溶剂，并且第二液体为第二有机溶剂。此外，第一和第二有机溶剂可以是有机极性溶剂，例如正丙醇、异丙醇、乙醇、正丁醇和丙酮。在其它情况下，第一有机溶剂和第二有机溶剂可以是有机极性质子溶剂。关于氧化物前体，形成氧化物的元素硅可以是四乙氧基硅烷的形式，形成氧化物的元素铝可以是硫酸铝和三仲丁氧基铝中的至少一种的形式，形成氧化物的元素锆可以是丁醇锆的形式，形成氧化物的元素铈可以是六水合硝酸铈、硫酸铈中的至少一种的形式，并且形成氧化物的元素钛可以是乙醇钛、异丙醇钛和丁醇钛中的至少一种的形式。在其它情况下，第一液体为第一含水液体，并且第二液体为第二含水液体。此外，形成氧化物的元素硅可以是硅酸钠的形式，形成氧化物的元素铝可以是硫酸铝、水合硫酸铝和铝酸钠中的至少一种的形式，形成氧化物的元素锆可以是八水合氧氯化锆的形式，形成氧化物的元素铈可以是六水合硝酸铈的形式，并且形成氧化物的元素钛可以是四氯化钛的形式。附图说明图1A为反射并透射入射的电磁辐射的介电层(DL)的示意性说明；图1B为反射入射的电磁辐射的反射体层(RL)的示意性说明；图1C为吸收入射的电磁辐射的吸收层(AL)的示意性说明；图1D为反射、吸收和透射入射的电磁辐射的选择性吸收层(SAL)的示意性说明；图2为通过由多个介电层制成的第一代全向结构色多层薄膜来反射和透射入射的电磁辐射的示意性说明；图3为由多个介电层制成的第一代全向结构色多层薄膜的示意性说明；图4为示出对于横磁模式和横电模式的电磁辐射来说范围与中值的比率为0.2％的对比的图示；图5为在图4所示的情况II中反射率与波长的函数关系的图示；图6为在图4所示的情况I、II和III中中心波长的分散性的图示；图7为通过由多个介电层和吸收层制成的第二代全向结构色多层薄膜来反射和吸收入射的电磁辐射的示意性说明；图8为由多个介电层和吸收层和/或反射层制成的第二代全向结构色多层薄膜的示意性说明；图9A为由多个介电层和吸收/反射层制成的色度(C*)为100并且反射率(MaxR)为60％的第二代5层全向结构色多层薄膜的示意性说明；图9B为在图9A中所示的第二代5层多层堆叠体薄膜与第一代13层多层薄膜对比并从0和45度的角度观察的反射率对波长的图示；图10为由介电层、选择性吸收层(SAL)和反射体层制成的第三代全向结构色多层薄膜的示意性说明；图11A为暴露至波长为500nm的电磁辐射(EMR)的ZnS介电层内的零电场点或者接近零的电场点的示意性说明；图11B为当暴露至波长为300、400、500、600和700nm的EMR时图1A中所示的ZnS介电层的电场强度的平方(|E|2)对厚度的图示；...

【技术保护点】
1.具有保护涂层的全向结构的色颜料，包含：/n颜料，具有反射层、延伸横过所述反射层的介电层和延伸横过所述介电层的吸收层，当将所述颜料暴露至宽频带电磁辐射并由介于0°和45°之间的角度对所述颜料进行观察时，所述颜料反射具有小于200nm的预定半峰全宽(FWHM)和在CIELAB色彩空间中小于30°的预定色移的电磁辐射频带；/n耐候性涂层，覆盖所述颜料的外表面，并且与不具有所述耐候性涂层的颜料相比，使所述颜料的光催化活性降低至少50％。/n

【技术特征摘要】
20140815 US 14/460,5111.具有保护涂层的全向结构的色颜料，包含：
颜料，具有反射层、延伸横过所述反射层的介电层和延伸横过所述介电层的吸收层，当将所述颜料暴露至宽频带电磁辐射并由介于0°和45°之间的角度对所述颜料进行观察时，所述颜料反射具有小于200nm的预定半峰全宽(FWHM)和在CIELAB色彩空间中小于30°的预定色移的电磁辐射频带；
耐候性涂层，覆盖所述颜料的外表面，并且与不具有所述耐候性涂层的颜料相比，使所述颜料的光催化活性降低至少50％。


2.权利要求1的具有保护涂层的全向结构的色颜料，其中所述耐候性涂层具有氧化物层。


3.权利要求2的具有保护涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴松涛，K·沃，D·班纳吉，石井正彦，
申请(专利权)人：丰田自动车工程及制造北美公司，丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：美国;US