消光劑的消光原理及其應(yīng)用

消光劑相關(guān)根據(jù)用途有時需要半光或無光的粉末涂料。為了降低涂膜光澤，常用的消光劑有超細(xì)二氧化硅、滑石粉、硬脂酸鋁、硬脂酸鈣、低分子熱塑性樹脂等。
 

㈠消光方法

要得到消光效果，可以采用如下方法：

a、將固化速度不同的粉末涂料，用干混合法進(jìn)行混合，那么所得涂膜的光澤明顯下降，起到消光作用。

由于反應(yīng)活性高的粉末涂料迅速固化，使連續(xù)相的固化較慢的樹脂流平和反應(yīng)受到阻礙，最終固化涂膜失去光澤。雖然這種方法有效，但增加制造工序和成本。

.b、添加熱塑性樹脂。

在環(huán)氧粉末涂料中添加醋酸纖維素，在聚酯粉末涂料中添加細(xì)粉末狀低分子量聚乙烯、聚丙烯樹脂可以得到消光劑末涂料。

涂膜光澤受制造條件的影響。因?yàn)闊崴苄詷渲奶砑樱瑢⒂绊懛勰┩苛系馁A存穩(wěn)定性，所以添加量限于樹脂量的2—3%。

c、用有消光作用的特殊固化劑。

d、添加有消光作用的填料。

添加超細(xì)二氧化硅、滑石粉等填料使光澤顯著下降。

特別是填料的粒度對涂膜光澤有很大影響。粒度越大光澤越低。要注意的是增加填料的用量，會使涂膜的平整性和機(jī)械強(qiáng)度下降。

在環(huán)氧粉末涂料中，碳酸鈣粒度對涂膜光澤的影響見表。

在丙烯酸、聚酯粉末涂料中添加超細(xì)二氧化硅和高嶺土能得到消光涂料。

除此之外，添加聚乙烯石蠟、氫化蓖麻油等蠟狀物也能得到消光涂料。 

近幾年以來，我國的涂料工業(yè)勁頭十足，涂料總產(chǎn)量也躍居世界的前列，形成了一個與此相關(guān)的產(chǎn)業(yè)群體，積極推動著傳統(tǒng)涂裝領(lǐng)域的技術(shù)革命和發(fā)展。

在這期間高光澤的亮光涂料以其色澤鮮艷、明亮等優(yōu)點(diǎn)深受消費(fèi)者的喜愛，并在相當(dāng)長的時間內(nèi)一統(tǒng)著涂料市場。

但是，隨著人們生活水平的不斷提高，一方面消費(fèi)者感覺到了高光澤的亮光涂料成膜后反光比較嚴(yán)重，對人的眼睛有害；

另一方面消費(fèi)者的審美觀念越來越傾向于休閑、時尚和個性化。

再加上我國汽車和家電行業(yè)蓬勃發(fā)展的需求。

這些因素就導(dǎo)致了人們對具有柔和外觀的低光澤涂料的需求急劇增加。

同時，也使得如何生產(chǎn)具有消光性能的涂料成為涂料設(shè)計(jì)師們必須考慮的問題。

㈡光澤及光澤的影響因素
 

光澤和光澤的測定光線投射到物體的表面會發(fā)生光線的反射，物體表面對光線的反射能力稱為光澤。

不同物體表面的光澤不一樣，衡量物體表面對光線反射能力的大小，稱為光澤度。

光澤度用百分?jǐn)?shù)表示。

物體表面的光澤度越高，它反射光線的能力就越強(qiáng)，亮度也就越高。

光澤度的大小通過光電光澤儀進(jìn)行測定。根據(jù)光澤度的大小，可以將涂料分為亮光、亞光、無光等幾種。

涂料光澤度的分類(以60°的反射光澤（即光線入射角為60°）劃分為例)：

無光涂料：光澤度＜ 10 ％；

亞光涂料：光澤度15～60％；

亮光涂料：光澤度＞ 60 ％。

影響光澤的因素：

①涂膜表面的粗糙度物體表面光澤和物體表面的粗糙程度緊密相關(guān)。

光線射到物體表面上時，一部分會被物體吸收，一部分會發(fā)生反射和散射，還有部分會發(fā)生折射。

物體表面的粗糙度越小，則被反射的光線越多，光澤度越高。

相反，如果物體表面凹凸不平，被散射的光線增多，導(dǎo)致光澤度降低。

人視覺能感受到的光亮物體表面的粗糙度(h)，利用微表面理論知識，可以根據(jù)公式：h ＝ λ／cosα算出來，式中入為人射光的波長；α為入射角。

例如人射角取60°時，可以算出h=1.1μm，當(dāng)物體表面粗糙度h大于1.1μm時，會表現(xiàn)凹凸不平，光澤度降低。

②涂膜的成膜過程涂料涂刷在物體表面上后，通過溶劑的揮發(fā)而固化成膜（針對溶劑型涂料而言）。

涂料涂膜的形成過程對涂膜的表面粗糙程度和光澤至關(guān)重要。

在濕膜階段，溶劑的揮發(fā)速率受溶劑在涂膜表面的擴(kuò)散控制，當(dāng)溶劑的各組分揮發(fā)速率差別不大時，有可能得到高光澤的表面；

反之，當(dāng)溶劑的各組分在濕膜階段的揮發(fā)速率不相同時，它會使聚合物分子傾向于形成卷曲，甚至析出，變成大小不一的顆?；驁F(tuán)狀物，涂膜表面呈現(xiàn)出凹凸不平。

在干膜階段，溶劑的揮發(fā)速率主要受溶劑在涂抹整體里的擴(kuò)散控制，也會對涂膜表面的粗糙程度產(chǎn)生影響。

此外，在涂膜的形成過程中，隨溶劑的揮發(fā)，涂膜會變薄并收縮，涂料中的一些懸浮的重粒子就會在涂膜表面重新排列，造成涂膜表面的不平整。

③顏料、細(xì)料的粒度和分布涂料中顏(填)料的顆粒大小和粒度分布是影響涂膜光澤的重要因素之一。

人們在研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)顏料顆粒的直徑小于0.3μm時，才可以獲得高光澤的涂膜。

原因?yàn)椋悍稚⒃谕苛现械念伭项w粒在制成一定厚度的涂膜，并干燥后，僅有最上層的顏料顆粒局部地上突，顆粒直徑小于0.3μm的顏料離子所造成的涂膜表面粗糙度不會超過0.1μm。

當(dāng)顏料的平均顆粒直徑在3～5μm之間時，可以得到消光效果較好的涂膜。

除以上三個因素可以影響涂膜表面的光澤外，顏料的體積濃度(PVC)，顏料的分散性以及涂膜表面結(jié)構(gòu)和表面反射特性等因素也會影響涂膜表面的光澤。

其中，隨顏料的PVC增大，涂膜表面的光澤度先是降低，在顏料的極限體積濃度(CPVC)處出現(xiàn)極小值，然后伴隨著PVC的增大，光澤度也變大。當(dāng)顏料種類和用量確定后，分散越好，涂膜表面的光澤度越高。
 

㈢涂料的消光問題
 

消光就是利用一定的方法使涂膜表面的光澤度降下來。
 

1. 消光原理
 

結(jié)合涂膜表面光澤產(chǎn)生的機(jī)理和影響光澤的因素，人們認(rèn)為消光就是采用各種手段，破壞涂膜的光滑性，增大涂膜的表面微觀粗糙度，降低涂膜表面對光線的反射。
 

可以分為物理消光和化學(xué)消光兩種方式。
 

物理消光的原理為：加入消光劑，使涂料在成膜過程，表面產(chǎn)生凹凸不平，增大對光的散射和減少反射。
 

化學(xué)消光的原理為：靠在涂料中引入一些例如聚丙烯接枝物質(zhì)類能吸收光線的結(jié)構(gòu)或基團(tuán)來獲得低光澤。

2. 消光方法
 

消光劑在現(xiàn)今的涂料行業(yè)，人們普遍采用的是加入消光劑的方法。
 

主要有以下幾類：
 

(1) 金屬皂
 

金屬皂是早期人們常用的一種消光劑，它主要是一些金屬硬脂酸鹽，像硬脂酸鋁、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂等等。

其中硬脂酸鋁應(yīng)用的最多。

金屬皂的消光原理是基于它和涂料成份的不相容性，它以非常細(xì)的顆粒懸浮在涂料中，成膜時則分布在涂膜的表面，使涂膜表面產(chǎn)生微觀粗糙度，降低涂膜表面光的反射而達(dá)到消光目的。

(2) 蠟
 

蠟是使用較早應(yīng)用較為廣泛的一種消光劑，它屬于有機(jī)懸浮型消光劑。

在涂料施工完畢后，隨溶劑的揮發(fā)，涂膜中的蠟析出，以微細(xì)的結(jié)晶懸浮在涂膜表面，形成一層散射光線的粗糙面而起到消光作用。

蠟作為消光劑的特點(diǎn)是使用簡便，并且可以賦予涂膜良好的手感和耐水、耐濕熱、防沾污性。

但蠟層在涂膜表面形成后也會阻止溶劑的揮發(fā)和氧氣的滲人，影響涂膜的干燥和復(fù)涂。

今后的發(fā)展趨勢是合成高分子蠟與二氧化硅并用，使其獲得最佳消光效果。
 

(3) 功能型細(xì)料體質(zhì)顏料

如硅藻土、高嶺土、氣相二氧化硅等都是專用作消光劑的功能細(xì)料，它屬于無機(jī)填充型消光劑。

在涂膜干燥時，它們的微小顆粒會在涂膜表面形成微粗糙面，減少光線的反射獲得消光外觀。

這類消光劑的消光效果要受到很多因素的制約。

以二氧化硅為例，它在用作消光劑時，其顆粒的孔體積、平均粒徑及粒徑分布、干膜厚度以及顆粒表面是否經(jīng)過處理等因素，都會影響到它的消光效果。

實(shí)驗(yàn)表明較大的孔體積、粒徑分布均勻并且粒徑大小和干膜厚度相匹配的二氧化硅，其消光性能較為優(yōu)良。

除以上三類常用的消光劑外，有些干性油，如：桐油也可以在涂料中做為消光劑使用。

它主要是利用桐油中共軛雙鍵的高反應(yīng)活性，使涂膜底面不同的氧化交聯(lián)速度使涂膜表面產(chǎn)生凹凸不平而達(dá)到消光效果。

涂料為獲得低光澤，消光劑起了不可替代的作用。

但它在使用過程中，仍存在著諸多缺陷等待改進(jìn)，如消光劑的選取和使用條件較為苛刻。
 

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