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下面(miàn)，整理由西頓内部交流分享的(de)——《塗(tú)膜光(guāng)澤基本理(lǐ)論(lùn)分(fèn)享》，以飨讀者。本(běn)文僅(jǐn)供(gòng)交流學(xué)習，也(yě)歡迎同行(háng)一起(qǐ)讨論、探讨(tǎo)、指正(zhèng)。
一、水性聚氨酯塗膜(mó)光澤(zé)理論基礎
塗層(céng)的表(biǎo)面(miàn)觀感取(qǔ)決于(yú)其對光線(xiàn)的反射、折(shé)射、吸收、塗層(céng)内(nèi)散射、塗層下基(jī)材反射等多種因素，光澤實質(zhì)上是(shì)塗膜(mó)在外界(jiè)光(guāng)源照射下(xià)肉眼接受(shòu)到(dào)的所有反射(shè)光、散(sàn)射光(guāng)。
塗料(liào)領(lǐng)域(yù)通常(cháng)所說的光澤(zé)是鏡面(miàn)光澤，通常(cháng)用反射率r來進行評(píng)價。
上(shàng)式中(zhōng): r—塗膜的反(fǎn)射率(lǜ)；i—入射(shè)角(jiǎo); n—塗膜(mó)材(cái)料的折(shé)光(guāng)指數(shù)
塗膜折(shé)光指數(shù)越高(gāo)，塗膜(mó)反射率越(yuè)高，鏡面光(guāng)澤也越(yuè)高
常規(guī)材料的n通(tōng)常在(zài) 1. 5 左右，假如i為 45°，如(rú)果塗(tú)料表(biǎo)面完(wán)全(quán)平整則計算(suàn)反射率為 4. 85%。如果(guǒ)将聚氨(ān)酯折光(guāng)指數提升到 1. 6，其(qí)反射(shè)率為 6. 29%。
1、分子(zǐ)結構對光(guāng)澤度(dù)的影響
分(fèn)子(zǐ)結構決定材料的(de)折光指數，折光指數影響反射(shè)率(lǜ)
選擇摩(mó)爾折射度高的(de)基團，折光指數高
2、表(biǎo)面結構(gòu)對光(guāng)澤度(dù)的影(yǐng)響
水性(xìng)聚氨酯是聚氨酯以顆粒形式(shì)分散在水(shuǐ)介質中，其(qí)塗膜為顆(kē)粒堆積膜(mó)。雖然(rán)成膜過程中粒(lì)子會出現(xiàn)變形(xíng)，粒子(zǐ)間(jiān)出現融(róng)合，但其表面粒(lì)子的(de)痕迹一直(zhí)存在。這種(zhǒng)痕迹形成(chéng)的表(biǎo)面凹(āo)凸會對入射光造成漫反(fǎn)射，使(shǐ)得水性膜表面(miàn)光澤低于聚氨(ān)酯塗膜。
水(shuǐ)性聚(jù)氨酯比溶劑型(xíng)聚氨(ān)酯成(chéng)膜粗糙度大
水性聚(jù)氨酯粒徑大，成(chéng)膜粗糙(cāo)度(dù)大
3、調控表面(miàn)粗糙(cāo)度的方法(fǎ)
1. 控制粒徑——小粒(lì)徑，粗糙度小，光(guāng)澤度高。
2. 控(kòng)制顆(kē)粒剪切(qiē)模量——顆(kē)粒軟，易形變，粗(cū)糙度小，光澤度(dù)高。
3. 添加成(chéng)膜——本質是降低(dī)顆粒(lì)剪切模量(liàng)。
4. 采用後(hòu)固化交聯方式——将(jiāng)相對分子質量設計得很低，其粒子剪切模量也就(jiù)不高，成(chéng)膜後固化交(jiāo)聯也可以(yǐ)獲得高硬度塗(tú)層，如水性(xìng)uv聚氨(ān)酯，2k pu塗膜。
二、豐滿度與(yǔ)通(tōng)透(tòu)度
塗層(céng)豐滿(mǎn)度一直(zhí)是被消費(fèi)者關(guān)注的(de)美學熱點(diǎn)，感覺(jiào)上(shàng)的一種厚實感(gǎn)，但到底什麼(me)是豐滿度(dù)，怎麼去(qù)評(píng)價卻(què)無标準(zhǔn)。
豐滿度(dù)的核(hé)心應(yīng)該是厚度。更準(zhǔn)确來說，應該是(shì)看起來的(de)厚度(dù)。因為有(yǒu)時儀器(qì)測定塗層具有(yǒu)相同的厚(hòu)度，豐(fēng)滿(mǎn)度卻表現出(chū)極大差别(bié)。有些(xiē)厚塗(tú)層看(kàn)起來(lái)還會顯得單薄(báo)、幹癟(biě)。
根據光學(xué)原(yuán)理，感覺(jiào)厚度(dù) hv 與實際厚度 h 之(zhī)間的關(guān)系如式(shì)：
其中: n—塗膜的折(shé)射率
透明(míng)塗層(céng)的折射率越高(gāo)，塗膜看起(qǐ)來(lái)就(jiù)越薄(báo)。
降低塗膜(mó)的折射率可以增加(jiā)塗膜的豐(fēng)滿度(dù)。
1、塗膜的通(tōng)透度
水(shuǐ)性聚氨(ān)酯塗(tú)層的(de)通透(tòu)度主要與分子(zǐ)結構有關(guān)，一切(qiē)形(xíng)成相(xiàng)分離、結(jié)晶都會(huì)降(jiàng)低塗層透光率(lǜ)。相分(fèn)離和結晶(jīng)會形(xíng)成多(duō)相結構，相(xiàng)之間(jiān)會形(xíng)成界(jiè)面，相(xiàng)區的折射(shè)率也會有(yǒu)差異(yì)。相區(qū)界面就會(huì)散射光線而影(yǐng)響透光率。
三、水(shuǐ)性聚氨酯(zhǐ)消(xiāo)光與自(zì)消光
消光的核心(xīn)——塗(tú)膜表(biǎo)面的漫反(fǎn)射
消光對(duì)塗層表面(miàn)粗糙(cāo)度是有要(yào)求的，根據反射(shè)原理，要(yào)達到很(hěn)好的消光(guāng)效果(guǒ)，塗層高(gāo)低起伏(fú)程度必(bì)需達到(dào)下式(shì)所示(shì)的要(yào)求。
h—塗層表(biǎo)面粗(cū)糙起伏差(chà); λ—光的(de)波長; α—光(guāng)的入射角
對(duì)于(yú)波(bō)長λ為 380 ～ 780 nm 的自然(rán)光，α 一般(bān)選擇(zé)60°。因此要使(shǐ)塗層具有很好(hǎo)的效果(guǒ)，粗糙度(dù)應該大于 1. 0 μm。
1、消(xiāo)光(guāng)
消光粉(fěn)的(de)消光(guāng)機理:
在塗膜幹(gàn)燥過(guò)程中，從厚(hòu)的濕塗(tú)膜變為(wéi)薄的幹塗膜時(shí)，塗膜厚度(dù)降低，在塗(tú)膜變薄過(guò)程中，部分消光(guāng)粉(fěn)顆粒被(bèi)頂托(tuō)在塗膜表(biǎo)面，形(xíng)成粗(cū)糙表面。
消(xiāo)光粉是一(yī)類密度很(hěn)低、蓬松帶(dài)有大量空腔的(de)物質，如。二氧化(huà)矽消光粉(fěn)并不是中(zhōng)空(kōng)球體，實(shí)質上它是(shì)一種類似一(yī)團棉球(qiú)的物質。
消光粉(fěn)在溶(róng)劑型和水(shuǐ)性的不(bú)同表現：
2、消光(guāng)粉消光存(cún)在的(de)問題
消光(guāng)粉在(zài)水(shuǐ)性體系使用(yòng)遇(yù)到 2 個難以解(jiě)決的難題(tí)：
其一是塗膜在外力摩擦下會(huì)增光(guāng)形成(chéng)表(biǎo)面光亮(liàng)劃痕
——由于(yú)消光粉未(wèi)被填(tián)充、機(jī)械強(qiáng)度低(dī)。蓬松的消(xiāo)光顆粒在(zài)外力擠壓(yā)下會(huì)塌陷而使(shǐ)塗膜(mó)表(biǎo)面失去(qù)粗糙度。
其(qí)二是消光(guāng)塗層發灰(huī)，黑度下(xià)降
——由于(yú)消光粉未(wèi)被填(tián)充，消光粉空腔(qiāng)中存(cún)在(zài)空氣，空氣的(de)折光(guāng)率為(wéi)1，遠低(dī)于(yú)樹(shù)脂，折(shé)射率差造成空腔界(jiè)面強烈散(sàn)射光線(xiàn)，外部光(guāng)線(xiàn)未達到塗層(céng)基底就在塗(tú)層(céng)中被消光(guāng)粉空(kōng)腔散(sàn)射，而散射的光(guāng)線缺乏色(sè)澤(zé)為白光。
3、自消(xiāo)光水(shuǐ)性聚氨酯(zhǐ)
自消光水(shuǐ)性聚氨酯(zhǐ)目(mù)前(qián)主要(yào)的發展(zhǎn)方向是(shì)大粒(lì)徑(jìng)，利用大(dà)粒徑水性樹脂(zhī)在成(chéng)膜後(hòu)塗膜保有的粒子痕(hén)迹形成粗糙表(biǎo)面(miàn)。
需滿足(zú)以下(xià)兩個條(tiáo)件(jiàn)：
1. 粒徑(jìng)必須大于 1 μm。
2. 粒子形變要(yào)小。如果(guǒ)粒子形(xíng)變能力(lì)強，成膜(mó)過程中(zhōng)會出(chū)現(xiàn)粒(lì)子變形塌(tā)陷，粗糙度(dù)會降低(dī)。
4、自(zì)消光水性(xìng)聚氨酯存(cún)在的痛點
自消(xiāo)光水性聚氨(ān)酯(zhǐ)塗膜的表(biǎo)面凹(āo)凸粒子為實心(xīn)結構，其摩擦增(zēng)光現象得到有(yǒu)效改(gǎi)善(shàn)，但犧牲(shēng)了成膜物(wù)性。
分散體(tǐ)粒子粒徑大，剪(jiǎn)切模(mó)量高，使其不能完善(shàn)成膜。為了使(shǐ)得(dé)塗膜表面(miàn)粒子不融合獲得粗(cū)糙表(biǎo)面，其(qí)塗膜内(nèi)部粒子難以(yǐ)融合。
塗(tú)膜是(shì)粒(lì)子堆積結(jié)構而(ér)非緻密(mì)的膜結(jié)構
四、展望(wàng)——聚氨(ān)酯微球消光
1、小粒徑高物性樹(shù)脂+大粒徑(jìng)微球
大粒徑顆(kē)粒在(zài)塗膜表(biǎo)面(miàn)富集(jí)形成粗(cū)糙表面(miàn)
小粒(lì)徑(jìng)成膜樹脂構成緻密塗層本(běn)體(tǐ)
這種結構才是(shì)為完美的(de)消光塗層(céng)結構：塗層(céng)表面有一定的(de)粗糙(cāo)度，塗層保(bǎo)持高(gāo)通(tōng)透(tòu)性，塗(tú)層物(wù)化性(xìng)能不(bú)受影響。
參考文獻：
王(wáng)武生: 水性(xìng)聚氨酯塗(tú)料光(guāng)澤控制——理論與(yǔ)實踐
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