Из чего сделаны пигменты - сравнение основ
Как разобраться во всем многообразии типов эффект-пигментов пигментов, особенностях их внешнего вида и применения?
Не будем вдаваться в научную составляющую физики работы, это тема для отдельной статьи, а начнем сразу с классификации пигментов.
С точки зрения внешнего вида – удобнее классифицировать по типу цвета/эффекта – серебристо-белые, интерферентные, металлики и т.д., но для лучшего понимания, мы будем делить пигменты по типу основы (субстрата) – т.е. материала, на основе которого и сделана частица пигмента, потому что это задает определенные характеристики пигментам. Способ же получения серебристых, интерферентных или металликов - одинаков для всех типов перламутровых пигментов.
В мире существует не так много видов основ эффектных пигментов. В последние годы стали добавляться еще и полимерные основы, но пока это скорее экзотика, поэтому приведем основные:
Натуральная слюда, она же mica, она же CI 77019, INCI: mica, CAS 12001.26.2 Так же может быть известна под именем Мусковит (Muscovite) и иметь производные, например Серецит (Serecite) – та же слюда, но более крупной фракции. Природный слоистый минерал, химически-нейтральный, в следствие чего, широко применяется в косметике, но требующий продолжительной очистки от вредных примесей. Старейший и самый широко распространненый тип основы для перламутровых пигментов. Т.к. это природный минерал, он сам по себе имеет цвет, который различается от местрождения к месторождению и от партии к партии. Естественный оттенок – сероватый, серовато-желтый. По этой причине не бывает белоснежно-белых пигментов на натуральной слюде.
Фторфлогопит (Fluorphlogopite), который часто называют синтетической слюдой (Synthetic mica), но это не совсем корректно. Флогопит – природный минерал, который умеют получать искуственно, и он называется синтетический (фтор-)флогопит или синететическая слюда (INCI: Fluorphlogopite). Второй по популярности тип основы для пигментов. Искуственное получение позволяет контролировать химический состав, цвет и размер, что делает материал удобным для дальнейшей обработки и использовании в производстве косметических и индустриальных пигментов. 
Для сравнения, на фото
синтетическая и натуральная слюда
| Синтетическая слюда | Натуральная слюда | |
|---|---|---|
| Постоянство качества | Синтетическая слюда производится искусственно. Все сырье для каждой партии, формулы и условия могут контролироваться, что гарантирует постоянство качества каждой партии. | В виду того, что сырье в каждой шахте формировалось миллионы лет, качество натуральной слюды из разных источников сильно различается. Даже в рамках одного месторождения качество сырья нестабильно. Из-за этого партии могут значимо различаться. |
| Радиация | Ситнетическая слюда производится искусственно и не обладат естественным радиационным фоном. | Большая часть руды обладает естественным радиационным фоном, т.к. месторождения формировались миллионы лет. |
| Чистота | Сырье и формула производства синтетической слюды строго контролируются, что гарантирует высокую химическую чистоту. | Натуральная слюда формировалась естественным образом, поэтому включает в себя много других минералов. Также, она загрязнается в процессе извлечения из земли. |
| Содержание тяжелых металлов | Синтетическая слюда практически не содержит тяжелых металлов | Натуральная слюда может содержать большое количество тяжелых металлов, вредных для здоровья человека. |
| Внешний вид | Гладкая поверхность, высокая белизна (>92). | Неровная поверхность, сероватый цвет. Белизна 60 - 80. |
| Теплостойкость | Температура плавления синтетической слюды 1350±5℃. | В среднем, уже при 200℃ слюда начинает расслаиваться, и цвет начинает меняться. |
| Электрические свойства | Диэлектрическая сила: 185-238 кВ/мм | Диэлектрическая сила: 115-140 кВ/мм |
| Изоляционные свойства | Поверхностное сопротивление: 3×1013 Ω | Поверхностное сопротивление: 1×1011 Ω |
| Предел прочности | 150 Mpa | 110 - 140 Mpa |
| Водородные связи | Синтетеическая слюда не имеет свободных атомов водорода. В отличие от натуральной слюды, эмиссии атомов водорода в сталь быть не может. Поэтому именно синтетическая слюда рекомендуется в антикоррозионные решения. | |
| Оптическая прозрачность | Кристаллы синтетической слюды бесцветные и прозрачные, и обладают лучшими оптическими свойствами также в УФ и ИК диапазонах, нежели чем натуральная слюда, поэтому эффект-пигменты на основе синтетической слюды более качественные. |
| Ед | Синтетическая слюда | Флогопит | Мусковит | |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | г/см3 | 2,8 | 2,6 - 3,2 | 2,6 - 3,2 |
| Диэлектрическая сила | кВ/мм | ~ 180 | 115 - 140 | 120 - 200 |
| Удельное объемное сопротивление | Ω.см | (3-6)×1015 | 1012-1014 | 1013-1017 |
| Удельное поверхностное сопротивление | Ω | 3×1013 | 1010-1014 | 1011-1012 |
| Диэлектрическая постоянная | ε | ~ 6 | 5,0 - 6,0 | 6,0 - 7,0 |
| Диэлектрические потери | tg δ | 3 × 10-4 | (10-50)×10-4 | (1- 4)×10-4 |
| Предел прочности | кг/см2 | ~1500 | ~ 1000 | ~ 1750 |
| Влагопоглощение | % | 0,14 | 2,7 | 2,2 |
| Теплостойкость | ℃ | > 1100 | 600 - 650 | 350 - 450 |
Боросиликатное стекло и его разновидности. Наиболее распространены INCI: calcium-aluminum borosilicate или calcium-sodium borosilicate (CAS: 65997.17.3) Наиболее химически-стабильный материал (не зря из него делают лабораторную посуду), с самой высокой прозрачностью. Частицы имеют форму пластинок, с очень ровной поверхностью (от этого зависят качество и сила блеска). Благодаря высокой прозрачности, частицы пигмента практически незаметны даже на белом фоне, когда не блестят, а высокий уровень блеска позволяет использовать минимальный % ввода (от 0.1%)
Металлы – тут все достаточно просто. Микронизированные частицы металла пропускаются через бисерную мельницу, где размалываются в плоскую форму, или напыляются из расплава на растворяемую подложку. Металлы могут быть разнообразными, но наиболее часто используются алюминий (серебристые цвета) и медно-цинковый сплав (медные и золотые цвета). Т.к. металлы в чистом виде достаточно активно реагируют с окружающей средой, поэтому для ряда применений частицы дополнительно защищают химическим или физическим способом. Специальная поверхностная обработка также способствует «всплыванию» частиц металла в связующих, и получению т.н. всплывающих пигментов (leafing pigments).
Также, есть ряд основ, которые распространены в гораздо меньшей степени, не смотря на высокие визуальные характеристики, например оксид алюминия (на этом материале выпускается несколько марок пигментов, а технология производства тщательно охраняется). Оксихлорид висмута – серебристый монопигмент, однако под воздействием УФ излучения быстро деградирует. Диоксид кремния, как основу, имеют несколько серий цветопеременных пигментов, «хамелеонов», но также как и с оксидом алюминия - это ноу хау нескольких крупных компаний.