本发明涉及一种珠光颜料的制备方法，尤其涉及一种通过立式流化床反应器制备氮化钛膜层包覆珠光颜料的方法。
背景技术：
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珠光类颜料是现代社会中一种具有广泛用途的材料。珠光效果颜料横断面具有类似于珍珠的物理结构：内核是低光学折射率的物质，外层再包覆不同类型的高折射率膜层。氮化钛膜层在含氮量不同时具有不同的折射率及颜色，结合膜层不同的厚度，会给予千变万化的视觉效果，尽管目前有氮化钛粉末涂料或氮化钛涂层产品，但在以微米级基材外包覆氮化钛膜层制成的珠光颜料方面进展却非常有限。
目前主流的制备珠光颜料方法为液相沉积法，通过该方法可以有效在基材表面沉积金属或非金属氧化物膜层，获得绚丽的珠光效果，但液相沉积法并不能有效制备金属氮化物珠光。气相沉积法可以直接制备氮化钛膜层：物理气相沉积法可以通过反应溅射或射频溅射的方式制备氮化钛膜层；化学气相沉积法则可以通过四氯化钛/氢气/氮气或四氯化钛/氨气反应体系制备氮化钛膜层。但如果将气相沉积应用于珠光颜料领域则很难实现：物理气相沉积法面临粉体基材有效分散的难点；而直接在基材表面采用化学气相沉积法制备珠光颜料面临工艺不稳定，膜层难以控制等缺点。
基于以上所述，寻找一种易于控制、工序简短、工艺重复性强、效果好的制备氮化钛膜层珠光的方法是非常有价值的。
技术实现要素：
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本专利选用立式流化床反应器，通过固体粒子流态化技术，使之与反应气体充分接触，进行比较彻底的氮化反应，从而获得一系列具有独特视觉效果的珠光颜料。该方法具有易于控制、工序简短、可重复、效果好等特点。
一种通过立式流化床反应器制备氮化钛膜层包覆珠光颜料的方法，包括以下步骤：
(1)装料排气：将50-200Kg二氧化钛包覆型珠光颜料装入立式流化床反应器中，使其自由堆积于反应器底部料床上，由安装在反应器侧部的风帽鼓入氮气氨气混合气体5-15min；
(2)升温通气：开启红外辐射加热器，以10-25℃/min的加热速率使反应器腔体内部升温至反应温度后保温。打开安装在反应器底部的风帽，向反应器中通入预热至与反应温度一致的氮气氨气混合气体，同时打开反应器顶部的排气口；
(3)氮化反应：料床上的珠光颜料悬浮呈正常流化后开始氮化反应2-4h，氮化反应中持续通入与反应温度一致的氮气氨气混合气体；
(4)降温排气：停止红外辐射加热器加热，关闭反应器底部风帽，停止通入氨气，保持通入氮气，关闭反应器顶部排气口并封闭整个反应器，反应器自然冷却到室温后再次打开顶部排气口并打开风帽向反应器中鼓入空气5-15min排出未反应的残余氮气氨气。开启出料口取出成品氮化钛珠光颜料。
步骤(1)中的二氧化钛包覆型珠光颜料包括二氧化钛包覆层和基材，基材包括天然云母、合成云母、二氧化硅、氧化铝等，所述二氧化钛包覆型珠光颜料的膜层厚度为40-150nm。
步骤(1)通入氮气与氨气的混合气体排净反应器中的空气。
步骤(1)、(2)中氮气氨气混合气体的流量比为10:1-1:1。
二氧化钛包覆型珠光颜料作为原料，其耐温性影响氮化反应的温度。如果步骤(1)中的二氧化钛包覆型珠光颜料基材为天然云母、合成云母，步骤(2)反应温度为750-850℃；如果步骤(1)中的二氧化钛包覆型珠光颜料基材为二氧化硅、氧化铝，步骤(2)反应温度为750-950℃。
步骤(3)通过视窗及减压取料口密切关注珠光颜料的流态，并通过反应器侧壁的减压取样口取样监测反应状态。
步骤(4)中未反应的氨气及其它废气从反应器顶部排气口排出，通过冷水喷淋后配成稀碱性溶液，可以用来中和珠光厂家的酸性废液，降低了环保压力。
步骤(4)保持通入氮气保护氮化物，以免被氧化。
步骤(4)成品氮化钛珠光颜料的收率为80-95％。
本发明的优势在于：
(1)流化床反应器使物料处于流态化，从而加大了气固两相的接触面积，使整个反应体系处于基本均一的状态，极大提高了氮化反应的效率及均一性；
(2)相较于气相沉积法直接在基材上沉积氮化钛膜层，本方法工艺更稳定、重复性好、反应物危险性小，且制成的氮化钛型珠光颜料可以继承其原料-二氧化钛包覆型珠光颜料膜层平整、晶体结构均一等优点。
具体实施例：
实施例1：
取100Kg云母钛珠光颜料装入立式流化床反应器中，使其自由堆积于反应器底部料床上。然后由安装在反应器侧部的风帽鼓入氮气及氨气的混合气体10分钟以排净反应器中的空气，氮气与氨气的比例为6:1。红外辐射加热器以18℃/min的加热速率使反应器腔体内部升温至设定反应温度800℃后保温。之后通过安装在反应器底部的风帽向反应器中开始通入预热至800℃的氮气氨气混合气体，二者比例为6:1，并同时打开反应器顶部的排气口。料床上的珠光颜料悬浮呈正常流化开始氮化反应，反应过程中反应器腔体温度及氮气氨气混合气体温度都保持在800℃，氮化反应共维持2.5小时，反应期间通过反应器侧壁的减压取样口取样监测反应状态。氮化反应结束后停止红外辐射加热器加热，关闭反应器底部风帽，停止通入氨气，保持通入氮气，关闭反应器顶部排气口并封闭整个反应器，反应器自然冷却到室温后再次打开顶部排气口并打开风帽向反应器中鼓入空气15min排出未反应的残余氮气氨气，排出后的残余氮气氨气经冷水喷淋配成稀碱性溶液。开启出料口取出成品氮化钛珠光颜料88Kg。
实施例2：
取80Kg二氧化钛包覆氧化铝基材珠光颜料装入立式流化床反应器中，使其自由堆积于反应器底部料床上。然后由安装在反应器侧部的风帽鼓入氮气及氨气的混合气体8分钟以排净反应器中的空气，氮气与氨气的比例为8:1。红外辐射加热器以23℃/min的加热速率使反应器腔体内部升温至设定反应温度900℃后保温。之后通过安装在反应器底部的风帽向反应器中开始通入预热至900℃的氮气氨气混合气体，二者比例为8:1，并同时打开反应器顶部的排气口。料床上的珠光颜料悬浮呈正常流化开始氮化反应，反应过程中反应器腔体温度及氮气氨气混合气体温度都保持在900℃，氮化反应共维持2小时，反应期间通过反应器侧壁的减压取样口取样监测反应状态。氮化反应结束后停止红外辐射加热器加热，关闭反应器底部风帽，停止通入氨气，保持通入氮气，关闭反应器顶部排气口并封闭整个反应器，反应器自然冷却到室温后再次打开顶部排气口并打开风帽向反应器中鼓入空气10min排出未反应的残余氮气氨气，排出后的残余氮气氨气经冷水喷淋配成稀碱性溶液。开启出料口取出成品氮化钛珠光颜料70Kg。
实施例3：
取160Kg二氧化钛包覆二氧化硅基材珠光颜料装入立式流化床反应器中，使其自由堆积于反应器底部料床上。然后由安装在反应器侧部的风帽鼓入氮气及氨气的混合气体12分钟以排净反应器中的空气，氮气与氨气的比例为4:1。红外辐射加热器以15℃/min的加热速率使反应器腔体内部升温至设定反应温度870℃后保温。之后通过安装在反应器底部的风帽向反应器中开始通入预热至800℃的氮气氨气混合气体，二者比例为4:1，并同时打开反应器顶部的排气口。料床上的珠光颜料悬浮呈正常流化化开始氮化反应，反应过程中反应器腔体温度及氮气氨气混合气体温度都保持在870℃，氮化反应共维持3.5小时，反应期间通过反应器侧壁的减压取样口取样监测反应状态。氮化反应结束后停止红外辐射加热器加热，关闭反应器底部风帽，停止通入氨气，保持通入氮气，关闭反应器顶部排气口并封闭整个反应器，反应器自然冷却到室温后再次打开顶部排气口并打开风帽向反应器中鼓入空气15min排出未反应的残余氮气氨气，排出后的残余氮气氨气经冷水喷淋配成稀碱性溶液。开启出料口取出成品氮化钛珠光颜料140Kg。