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二氧化硅、滑石粉、硬脂酸鋁、硬脂酸鈣、低分子熱塑性樹脂等。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，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粉末狀低分子量聚乙烯、聚丙烯樹脂可以得到消光粉末涂料。涂膜光澤受制造條件的影響。因為熱塑性樹脂的添加，將影響粉末涂料的貯存穩(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械強度下降。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、氫化等蠟狀物也能得到消光涂料。 涂料消光原理及其應(yīng)用
　　近幾年以來，我國的涂料工業(yè)方興未艾，涂料總產(chǎn)量也躍居的前列，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)點深受消費者的喜愛，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，一方面消費者感覺到了高光澤的亮光涂料成膜后反光比較嚴重，對人的眼睛有害；另一方面消費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)計師們必須考慮的問題。
　　一
　　光澤及光澤的影響因素
　　1. 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。光澤度用百分數(shù)表示。物體表面的光澤度越高，它反射光線的能力就越強，亮度也就越高。光澤度的大小通過光電光澤儀進行測定。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 ％。
　　2. 影響光澤的因素
　?、?br />　　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。
　?、?br />　　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。
　?、?br />　　顏料、細料的粒度和分布
　　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。原因為：分散在涂料中的顏料顆粒在制成一定厚度的涂膜，并干燥后，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。
　　二
　　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)生的機理和影響光澤的因素，人們認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?？梢苑譃槲锢硐夂突瘜W(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?；瘜W(xué)消光是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)或基團來獲得低光澤。
　　2. 消光方法
　?、?br />　　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，使其獲得消光效果。
　　(3) 功能型細料
　　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料，它屬于無機填充型消光劑。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。實驗表明較大的孔體積、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，如消光劑的選取和使用條件較為苛刻；消光劑的價格偏高，國內(nèi)用的消光劑多數(shù)需從國外進口，像美國GRACE公司的SY—L01D、ED40、ED30，德國DEGUSSA公司的TS一100、TK一900、HK一125，日本TOSOH公司的K-500、E-1009、E-1011，英國CROSFIELD公司的GASIL、HP340等產(chǎn)品，這就使得低光澤涂料的價格也隨之上漲；國內(nèi)生產(chǎn)的消光劑因多含有環(huán)瞇類物質(zhì)，因此所得涂膜易泛黃，耐烘烤性差。如何生產(chǎn)性能優(yōu)良價位適中的消光劑，仍是涂料工作者需要解決的問題.................
　　三、新型消光產(chǎn)品
　　市場上現(xiàn)有的消光產(chǎn)品多以傳統(tǒng)的無機二氧化硅為主，也有是經(jīng)過表面處理過的。國內(nèi)近兩年開始引進美國雅保的有機消光劑，PERGOPAK®是一種特殊的有機聚合物，在涂料行業(yè)中，可作為清漆及色漆的消光劑和閃光鋁粉顏料的定向劑，現(xiàn)有型號為M3、M4、M5、M6。 其獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，含0.6%的活性羥甲基可以在涂料樹脂成膜的過程中參與交聯(lián)，促進漆膜收縮聚集成均勻凹凸的表面而產(chǎn)生消光，同時也加強了漆膜的硬度和抗磨耗性。其不溶于有機溶劑和熱穩(wěn)定溫度高達200℃也使其無論在油性和水性體系中都可使用。