第4章颜料与漆膜的表观性能(2)

第二节颜色的基本知识涂料涂覆在被涂物的表面,除了具有保护防腐和某些（如防霉、导电、降噪等）特殊功能外，一个最主要的功能就是装饰作用。涂料的装饰作用主要体现在表观与颜色上。1.光的基本知识（1）光的反射:反射定律（i＝Φ），反射率R＝I/I0漫反射（乱反射）和镜面反射，回归反射和全反射。反射率反映光的亮度，75％以上称为白色，10％～75％为灰色，10％以下称为黑色；颜色反应是物体对光选择性的反射和吸收的结果。（2）光的折射：折射率：n＝sini/sinr（3）光的吸收：吸收率A＝lg(I0/I)=εclε－消光系数；c－摩尔浓度；l－光程长度（4）光的散射：粒径不同散射率不同,两相折光指数差越大散射率越大。（见132页图）散射率＝I/I0＝e-SclS-散射系数；c-浓度；l-厚度。Kabelka-Munk公式K/S＝（1－R)2/2RK-吸收系数；S-散射系数；R-反射系数。对于多种颜色的混合颜料（以白色为分散底漆）：（K/S)混合=C1(K/S)1+C2(K/S)2+….+(K/S)w此公式是多种颜色配色的基础，计算机配色的理论来源。2.漆膜的遮盖力与光的关系遮盖力：颜料遮盖住被涂物的表面，使它不能透过漆膜而显露的能力。产生的原因：1、漆膜的吸收（炭黑）2、光在颜料与成膜物内的散射单位面积的最小用漆量最小漆膜厚度表示方式颜料粒子越小，分散度越大，反射光的面积越大，成膜物质的吸光率越大，遮盖力越大。对大多数颜料而言，最有效的粒子尺寸为可见光波长的一半，此时发生折射、散射的效果最好。3.颜色的属性及表征自然界中物体的颜色千变万化，人之所以能看见物体的颜色，是由于发光体的光线照射在物体上，经吸收、反射后作用于眼睛的结果，所以颜色产生的三要素为光源、物体、人。颜色的品种变化无尽、绚丽多彩，但各种颜色之间存在一定的内在联系，要确切地说清楚某一种颜色，必须考虑到颜色的三个基本属性，每一种颜色都可用3个参数来确定，即色调（色相）、明度（亮度）和饱和度（彩度）。（1）色相或色调（H:hue）色调是颜色的光谱特性，相应于一定的波长。色调是指在物体反射的光线中以哪种波长占优势来决定的，不同的波长产生不同的颜色感觉，色调是决定颜色本质的基本特征。如：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫称为有彩色。白、黑、灰称为无彩色，无选择吸收。5个主色调：红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝（B）、紫（P）（2）明度或亮度（V:vividness）明度是人眼对物体的明亮感觉，能够表征出颜色的明、暗深浅的差别，如黑色的明度为0，白色为10，中间色为5，0～10之间明度的差别用等度进行分割。一般反射率越高明度越强。光强度的表现。自然界中：紫色明度最低；黄色明度最高；红绿中等（3）彩度或饱和度（C:colorsaturation)彩度代表颜色的纯度，一种色不加其它色彩成为纯色，加入其它光称为复色，因此，彩度表示饱和和纯洁的一种特性，当物体反射的光线单色性越强，则物体的饱和度越高。彩度分为0～20档，高档彩色最浓，低档彩色最少。低于0.5就认为无彩色。注：非彩色(白、黑、灰）则只有明度的差别，而没有色调和饱和度这两个属性。（4）颜色的孟塞尔系统1905年，美国画家A.H.孟塞尔发明了一种类似球体的模型，把表征颜色的三个参数全部表现出来，在立体模型中的每一部位各代表一个特定的颜色，目前国际上已广泛采用孟塞尔颜色系统，作为分类和标定表面色彩的方法，其表示方法为HV/C。目前，涂料工业中对漆膜颜色的规定还是以孟塞尔坐标系统为准，GB/T3181-1995颜色标准包括了目前经常生产和使用的主要色漆产品的颜色，由83个颜色组成。孟塞尔表色体系HV/C颜色：红黄红黄绿黄绿蓝绿蓝蓝紫紫红紫无彩色符号RYRYGYGBGBPBPRPN明度（V）：白色=10，黑色=0，中间色=5。彩度（饱和度C）：中心轴位置彩度为0，离中心越远，离环越近，彩度越高，彩度在0—12间划为6个级别。色相（H）：圆环圆周表示。如：G5/6：表示绿色，明度5，彩度6（5）颜色的CIE系统国际照明委员会（CIE）的颜色体系任何一种颜色表示为：C＝r[R]＋g[G]＋b[B]分别用三个坐标x、y、z表示三个假想原色值。x＋y＋z＝1平面坐标x、y表示色源（与明度无关的色信息，称为色品度），z坐标为亮度垂直于纸面坐标。用三个标准光源对某一颜色连线，交于光谱轨迹即为其光色相值。紫色线无真实光区域真实光区域轨迹图用途计算机配色调整色差：上图样品1和样品2对人的肉眼观察很难看出色差，但是在轨迹图上的位置是不一样的。用色差仪可以得到矫正。第三节漆膜的装饰性装饰性的内容遮盖率颜色光泽度1.涂料调色原理-互补色原理三原色：红、黄、蓝间色：橙、绿、紫对应的互补色：红-绿；黄-紫；蓝-橙涂料的配色原理（a）加色法：多种光源叠加的结果。（b）减色法：多种颜料对光源吸收的结果涂料配色属于减色法，自身的三原色（黄、红、蓝）和三辅色（绿、橙、紫）混合涂料，添加一种颜色，可以减弱其互补色。附：配色基本关系式紫色=白色-绿色青色=白色-红色黄色+紫色=白色-蓝色-绿色=红色黄色+青色=白色-蓝色-红色=绿色紫色+青色=白色-绿色-红色=蓝色黄色+紫色+青色=白色-蓝色-绿色-红色=黑色通常市场出售的乳胶涂料多以白色和浅色为主，深色涂料用量相对较少，并且大都用在特殊的部位或外墙。建筑涂料生产厂多生产白涂料和用色浆调色的各色涂料。通常白色涂料备好后，所需颜色的涂料可自行调配，可外购细度低于成品涂料细度的色浆，自己配制。调色步骤如下：（1）、分析并找出所配制的有色涂料所需色浆类别。（2）、在搅拌情况下缓慢加入所需颜色色浆，加完一种色浆后要充分搅匀，再加入第二种，要随时取样与样板比较。需要提醒的是乳胶涂料的干、湿膜色差较大，干膜比湿膜颜色深，因此要注意同等条件对比，以以保证涂料的色调一致。（3）、调色时应本着先反深浅，再找色调的原则，对深色色浆要免加入量误差太大。（4）、色浆易产生沉淀，在配色之前应先搅拌均匀后再使用，以免配方加入量误差太大。（5）、有色涂料无论用量多大最好同一罐配守，以免出现色差，如果一罐调配有困难，也应先分次调配，再将各批次同比例进行混合，搅拌均匀后方可使用，以确保颜色均匀一致。2.漆膜的光泽（1）光泽的含义：漆膜的光泽是一种物理性能，就是漆膜表面把投射其上的镜面光线反射出去的能力，反射的光量越多，则其光泽越高。漆膜光泽对装饰性涂层来说是一项重要的指标。检测出的是镜面光泽，散射光不产生光泽。（2）光泽度的测定0º、20º、45º、60º、75º、85º几种检测标准名称：漆膜光泽度测定法标准号：GB/T1743-1979(1989)测量范围选择：85º：测低光泽漆膜60º：测一般光泽漆膜20º：测高光泽漆膜涂料光泽度划分高光泽：70％以上；半光泽或中光泽：70％～30％；蛋壳光：30％～6％；蛋壳到平光：6％～2％；平光：2％以下（3）影响光泽的因素①涂膜表面的粗糙度物体表面的粗糙度越小，则被反射的光线越多，光泽度越高。相反，如果物体表面凹凸不平，被散射的光线增多，导致光泽度降低，因此颜料粒度、晶型等都会影响（球形、片状、针状）。②涂膜的成膜过程涂料涂刷在物体表面上后，通过溶剂的挥发而固化成膜。涂料涂膜的形成过程对涂膜的表面粗糙程度和光泽至关重要。如贝纳尔旋流涡等。涂料在应用期间光泽度会发生变化。挥发成份导致收缩。③颜料的粒度和分布涂料中颜(填)料的颗粒大小和粒度分布是影响涂膜光泽的重要因素之一。人们在研究中发现，当颜料颗粒的直径小于O.3μm时，才可以获得高光泽的涂膜。原因：分散在涂料中的颜料颗粒在制成一定厚度的涂膜，并干燥后，仅有最上层的颜料颗粒局部地上突，颗粒直径小于O.3μm的颜料离子所造成的涂膜表面粗糙度不会超过O.1μm。当颜料的平均颗粒直径在3～5μm之间时，可以得到消光效果较好的涂膜。④颜料的体积浓度(PVC)及颜料的分散性的影响当颜料种类和用量确定后，分散越好，涂膜表面的光泽度越高。⑤漆膜分子结构的性质摩尔折光度：R＝[(n2-1)M]/[(n2+1)d]其中M-分子量；n-折射率；d-密度；R越大，光泽度越高；一般来讲含有双键或共轭双键的成膜物质光泽度高。如苯丙乳液、不饱和聚酯等。（4）鲜映性涂料反映影像的清晰程度（DOI值：distinctnessofimage）。用来检测高级涂层的特性。采用13个等级：0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、2.0目测观察判定。（5）雾影光泽度在90％以上，产生的雾影效果。采用双光束光泽度检测仪。参比光束消除温度颜色的影像，主光束测涂料漆膜光泽。范围0～250.实际雾影值最高可得10003.漆膜消光降低漆膜光泽度（消光）的方法：①赋予漆膜表面一定的粗糙度（微观粗糙度）②添加消光剂用来使涂膜表面产生预期粗糙度而明显降低凃膜光泽的助剂称为消光剂。如：气相二氧化硅（粒径小，平均0.012微米，粒径范围0.004～0.17微米，多孔及比表面积大），聚乙烯蜡、聚四氟乙烯蜡（比重小）等。③使用球状颜料粒子。4.漆膜闪光金属片、珠光颜料、玻璃微珠颜料等。分三类：金属片颜料（如：铝粉）、似金属片颜料（主要是云母系列）、超细透明金属氧化物（TiO2、MgO、ZnO等）铝粉颜料：厚度0.1～2.0微米，直径0.5～200微米；加入35％200号溶剂油防止飞扬，产生危险。具有高防腐、高反射、保温、隔热作用。珠光颜料：云母、金属氧化物等。TiO2珠光膜厚度改变透射反射光。在100～140nm，反射银白色，几乎没有透射光。在200～370nm，透射和反射产生干涉光的色彩。应用于：印刷、涂料、塑料和化妆品。第四节漆膜的保护性主要是防止腐蚀：过程要经历预处理、底涂、中涂层、面涂预处理：改变底物的亲和性能；底涂：提供基本防腐作用；中涂层：减少透气和水分侵入；面涂：获得良好外观；1.漆膜防腐蚀概念完整漆膜的防腐蚀：水分和氧气的渗透力；水分子替代漆膜分子的能力（漆膜的湿附着力）；不完整漆膜的防腐蚀：抑制阴极脱层、钝化颜料底漆、富锌底漆。2.完整漆膜的防腐蚀漆膜的湿附着力影响：预处理、漆膜的完整涂装（烘烤底漆渗入底物更深）、漆膜分子不被水解、树脂的抗皂化性能好（酰胺基团抗皂化好于酯类基团）、漆膜避免残留水溶性组分（引起漆膜起泡）。影响漆膜通透性的因素：漆膜玻璃化温度：Tg要高于环境温度，自由体积小，渗透减少；但是，气干涂料不能太高，否则不能得到干燥。主要成膜物：高聚物有亲水基团，透过率就高；氯乙烯、偏氯乙烯等具有很好的耐腐蚀性。颜料：增加颜料含量可以减少透过率，水分和氧不能穿过颜料颗粒。提高PVC可以透过率减少，但是不能超过CPVC。片状颜料更容易减少透过率。多道涂覆：底漆要完全渗透，还要薄（附着力高）10nm～0.2微米；面漆厚，阻力大，减少透过率。涂料的漆基：各种不同树脂具有不同的耐皂化性能。3.不完整漆膜的防腐蚀抑制阴极脱层：延划痕进入水和氧，逐步脱层；提高湿附着力、抗皂化性能，添加颜料可以有效防止阴极脱层。含钝化颜料漆：在金属表面形成钝化保护层。氧化铅（红丹），在保护底物的同时，漆膜容易水化起泡；铬酸盐颜料高浓度下可以起钝化作用。上述颜料均有毒，限制使用，近来用低毒颜料磷酸锌和磷酸铝代替。富锌底漆的阴极保护：类似镀锌，牺牲阳极法。第五节涂料中常见的颜料颜料的遮盖力和着色力：TiO2最好。耐光牢度：不会退色。渗色性：在不同涂层中发生色转移。溶剂溶解的结果。颗粒大小与形状：对光的散射波长的一半最好，还要考虑比表面积和吸油量。球状遮光好，片状光泽好，杆状强度好。相对密度：相对密度小可以节约成本。化学稳定性和热稳定性：影响到烘干和耐久性。颜料的润湿性、分散性与表面处理：影响到分散沉降等特性。颜料的毒性：含铅、铬颜料有毒。1.白色颜料：钛白粉、铅白、氧化锌（锌白）、锌钡白（立德粉）。二氧化钛的反射光谱2.有色颜料黑色颜料：炭黑（粒度小至5～15nm，有极高的吸附性，增加粘度很明显）、铁黑。彩色颜料：无机颜料