涂料化学—第8章 漆膜的表观与颜色

涂料化学
第八章
本章要求：
漆膜的表观与颜色
1、了解基本光物理概念； 2、掌握漆膜的遮盖力及其影响因素； 3、掌握漆膜的光泽及影响光泽的影响因素； 4、理解光与颜色之间的关系。
本章重点：
漆膜的光泽及影响光泽的影响因素，光与颜色之间的关系
本章难点：
光与颜色之间的关系
8.1 基本光物理概念
一束光投射在一个光滑表面时，一部分光便要反射，另一部 分光则透射到物体内部。光从一种介质进入另一种介质时发生折 射，入射角i和折射角r正弦之比为一定值，这便是折射率(或称折 光指数)。
式中ε为消光系数，K为吸收系数，c为摩尔浓度，l为光程长度。
一般将lgI0/I称为吸收率，用A表示。
8.1 基本光物理概念
光进入一个二相体系时，如有雾的空气和含微细颜料的聚合 物漆膜，便要发生散射。
例如，一束光线通过黑屋子时，能显示出空气中的尘粒或烟尘，这是 因为质点和照在它上面的光相互作用，使一部分光离开原来的方向发 生偏折，这就是所谓光的散射。
度程度随银幕的反射能力的变化而变化。
8.4 光和颜色
将几种有色光线混合所得混合色是与几种有色颜料混合所
得的混合色很不一样的．前者可称为加色法配色，例如电视上
的颜色便是从加色法得到。红和青互补，绿和品红互补，蓝和 黄互补，等量红绿蓝相加就可得到白色。
8.4 光和颜色
另一种配色方法称为减色法、例如电影胶片的显色采用减
红、蓝、绿为三元色；黄、品、青三色称为三辅色。
8.4 光和颜色
光源、对象和人便是颜色的三要素。
8.4 光和颜色
色相，当光从短波向长波移动时，人们会感到一系列不 同的颜色，其顺序为紫、蓝紫、蓝、蓝绿、绿、黄绿、黄、 橙、红等。这便是所谓色相。 有时我们看到的色相是阳光中所没有的，如灰色、棕色 和紫红色．我们称白色、黑色和灰色是没有色相的颜色， 称为无彩色，其它称为有彩色。
8.1 基本光物理概念
如果一束平行光照射在一种玻璃或其他结构的材料上时，光线 在其中经过折射反射后反射光线仍可按原有光源方向平行地反射回 来，这种反射称为回归反射。
回归反射示意图
8.1 基本光物理概念
光照在一个表面，或通过一个介质时，光要被吸收。光的吸 收遵守比耳－朗伯定律即光的吸收和介质中吸收光物质的浓度、 吸光特性和光程长短有关。
来的只有两种颜料都不吸收的那部
分光，即绿光。
8.4 光和颜色
8.4 光和颜色
绿色，视认性高。人对绿色最为敏感，所以作为安全色的色
相．绿色使人精神集中，造成有效的工作环境，但大面积使
用高饱和绿色会使人精神疲劳，产生愁思。 蓝色，视认性差，它有和红色相反的性质，蓝色使人沉静， 沉着，心旷神恰、但也使人感到寂寞，冷清。 紫色，是红蓝两色的混合刺激，生理作用为中性．紫色在日 光下显出美丽颜色、在荧光灯下彩度较低．它使人产生优
8.2 漆膜的表观——遮盖力
遮盖力影响因素
遮盖力来自漆膜对光的吸收和对光的散射的能力。对于大部 色彩的涂料来说，吸收和散射可同时起作用。
颜料与成膜物质的折射率差越大，遮盖力越强。
漆膜对光的吸收越强，遮盖力力越大。
颜料的粒径、分布、含量及分散性能影响遮盖力。 遮盖力和颜料的体积浓度(PVC)有关，当体积浓度超过临界体
美、高贵、温厚、神秘的感觉。
8.4 光和颜色
本章复习题
1、颜色的三属性？ 2、如何才能提高颜料的遮盖力、着色力？
8.3 漆膜的表观——光泽
8.3 漆膜的表观——光泽
消光的方法可以赋予表面一定的粗糙度，但肉眼观察道的 凹凸不平的粗糙面要影响美观，因此应形成细致的粗糙面。 可以通过控制漆膜干燥时由于溶剂的挥发而产生的漆膜 收缩形成。 可以通过调节流变特性以及提高颜料体积浓度或选择颜 料品种来形成。 也可以在涂料中加入消光剂。 消光剂主要有气相二氧化硅和石蜡或聚烯烃粉末。气相二 氧化硅粒径极小，表面上多孔，因此易漂浮于表面，蜡或聚烯 烃粉末比重轻，也易漂浮于膜表面达到消光的效果。
漆膜对于基材的遮盖力分两种情况： 一种是漆膜吸收照射在其上的光线，使不能达到底部(如加 有炭黑的黑漆)，因此无法看到基材的表观情形。 另一种是光在颜料和成膜物之间的散射，使光不能达到 底部(如白色漆)，因此也看不到基材的表观。
涂料的遮盖力的大小可用两种方式表示，一是遮盖单位面积 所需的最小用漆量，或是遮盖住底面所需的最小漆膜厚度。
8.3 漆膜的表观——光泽
1、光泽和漆面的平滑度有关，对于同样材质的表面。
8.3 漆膜的表观——光泽
2、漆膜分子结构的性质
当表面具有相同平滑度时，光泽的高低和漆膜的分子 性质有关，特别是和成膜物的克分子折光度(R)有关。
式中M为分子量，d为密度，N为折光指数。R的数 值反映了分子结构的特征，R值愈大，光泽愈高。
8.3 漆膜的表观——光泽
闪光涂料具有极好的装饰效果，一般由成膜物、透明的 彩色颜料和金属闪光颜料及溶剂等组成。
此种涂料涂布在基材 上以后，金属片可在溶剂 挥发过程中定向地平行排 列。漆膜中的颜料是透明 的，因此只吸收非本色的 光，不发生反射。
8.4 光和颜色
光是一种电磁波，可见光的波长一般是400~700nm，波长 不同对人视觉神经的刺激也不同，颜色便是视觉的一种反应。
8.1 基本光物理概念
当漆膜中的颜料与聚合物的折光指数相同时，散射率为 0。 散射率和介质中微粒大小与分布有关，粒子太大和太小都不能发 生散射，每一种物体都有其最佳粒径。
金红石TiO2和CaCO3在漆膜中散射系数与粒径大小关系的示意图
8.1 基本光物理概念
对某一波长，当漆膜的遮盖达到完全，即增加漆膜厚度不再增 加遮盖时，反射、散射和吸收三者可用Kabelka—Munk公式表示：
8.4 光和颜色
彩度，又称饱和度或纯度，它代表颜色的纯粹度，最接近光 谱色的是最纯粹的光，称纯色或高彩度或饱和度高．非彩色 的纯度最低，当光刺激中混入非彩色的成份时，纯度即降低。 明度，或称亮度，是物体反射光的量度，一个明亮的彩色物 体意味着它反射(或透过)了大部分投射在其上面的光。如将
色谱上的彩色光投在灰度不同的银幕上，会看到颜色的光亮
式中K，S和R分别为漆膜的吸收系数、散射系数和反射率。
由于彩色漆膜往往是多种颜料配制而成，此混合体系的 K/S又 和体系中elka—Munk公式是计算机调色的基础。
8.2 漆膜的表观——遮盖力
遮盖力是指涂料覆于基材上，由于光的吸收、散射和反射而 不能见到基材表观的能力，遮盖力是涂料赋予被涂物的装饰性的 一项重要性质。
积浓度(CPVC)时，由于漆膜中有气泡出现，遮盖力会大大提高。
颜料分散性越好，遮盖力好，颜料的聚凝降低颜料的遮盖力。
8.3 漆膜的表观——光泽
一般认为是漆膜表面把投射其上的光线向镜面反射出去的能 力，反射光量越大，则光泽越高，这称为镜面光泽。 镜面反射光强度和扩散光强度的比值也是光泽度的一个指标， 光泽的高低不仅决定于反射率，也决定于这种对比。如具有相同反 射率的黑色漆膜及白色漆膜，一般黑色的显得光泽更好。
8.1 基本光物理概念
物质的折射率
反射光光强I和入射光光强I0的比值称为反射率R。R值和 入射角有关，也和物质的性质有关，若入射角接近00时，R 与折射率大小有如下的关系式:
8.1 基本光物理概念
乱反射是指光投射在一个粗糙的表面上，便会在不同 方向上反射的现象。 镜面反射是指在光滑平面上进行的反射。 有些光进入介质(如漆膜)后到达底部又会产生第二次 反射，在介质中，若有小粒子时还会发生散射，经散 射和二次反射后的光又从介质表面射出。将从反射角 Φ以外的所有从表面射出光的和称为扩散反射光。
色法原理，即以黄、品、青三层颜色互相叠合，分别从白光中
减去三原色，并控制其透色光比例的不同，可得各种颜色。
减色法原理图
8.4 光和颜色
涂料中用颜料配色，基本上是
一种减色法配色，将等量标准青颜
料和黄颜料混合、得到的应是绿色。 这是因为颜料的质点很细，并且是
均匀分布的，因此光照在这层颜料
上，好象经过了双重的滤光器。两 种颜料分别吸收各自的色光，剩下
镜面反射光与扩散反射光
8.3 漆膜的表观——光泽
国内通常用光泽计以不同的角度测定相对的反射率来判断光泽。 即将平行光以一定的角度投射到表面上，测定由表面以同样角度 α 反射出的光，一般用450或600角测量。
这里的光泽百分数，并非反射率，而是一个相对值．它是 将样板与一个标准板比较而得的。将标准板的光泽定为 100％， 然后测出样品的百分数。