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西頓前沿(yán) | 水性聚氨酯(zhi)塗膜光澤理(li)論基礎的分(fèn)享
發布時間(jian):2025-12-13

慧正資訊:西(xi)頓新材料一(yī)直專注于産(chǎn)品研發和技(ji)術創新,緻🔴力(lì)于提升産品(pǐn)品質。在産品(pǐn)研發中,注重(zhong)技術交流和(hé)培訓,取長補(bǔ)短,共同進♋步(bu)。

下面,整理由(you)西頓内部交(jiao)流分享的——《塗(tu)膜光澤基本(běn)理論分享》,以(yi)飨讀者。本文(wen)僅供交流學(xue)習,也歡迎同(tóng)行一起讨論(lun)、探讨、指✌️正。

一(yi)、水性聚氨酯(zhǐ)塗膜光澤理(li)論基礎

塗層(ceng)的表面觀感(gǎn)取決于其對(duì)光線的反射(she)、折射、吸收、塗(tu)🙇‍♀️層内散㊙️射、塗(tú)層下基材反(fan)射等多種因(yin)素,光澤實質(zhì)上是塗膜在(zài)外界光源照(zhao)射下肉眼接(jie)受到的所有(yǒu)反射光、散🔱射(shè)光。

塗料領域(yu)通常所說的(de)光澤是鏡面(miàn)光澤,通常用(yòng)反射率R來進(jìn)行評價。

上式(shi)中: R—塗膜的反(fan)射率;i—入射角(jiao); n—塗膜材料的(de)折光指數

塗(tú)膜折光指數(shù)越高,塗膜反(fǎn)射率越高,鏡(jing)面光澤也🔱越(yuè)高

常規材料(liao)的n通常在 1. 5 左(zuo)右,假如i為 45°,如(ru)果塗料表面(mian)完全平整則(ze)🌈計算反射率(lǜ)為 4. 85%。如果将聚(ju)氨酯折光指(zhǐ)數提升到 1. 6,其(qí)🏃🏻反射率為 6. 29%。

1、分(fèn)子結構對光(guang)澤度的影響(xiang)

分子結構決(jue)定材料的折(shé)光指數,折光(guāng)指數影響反(fan)射率

選擇摩(mó)爾折射度高(gāo)的基團,折光(guāng)指數高

水性聚氨酯(zhǐ)是聚氨酯以(yi)顆粒形式分(fèn)散在水介質(zhi)中,其塗膜為(wei)📐顆粒堆積膜(mo)。雖然成膜過(guò)程中粒子會(hui)出現變形,粒(lì)子間出現融(rong)合,但其表面(mian)粒子的痕迹(jì)一直存在。這(zhè)種痕迹形❓成(cheng)的表面凹凸(tū)會對入射光(guang)造成漫反射(she),使得水🔞性膜(mó)表面光澤低(di)于聚氨酯塗(tú)膜。

水性聚氨(an)酯比溶劑型(xíng)聚氨酯成膜(mó)粗糙度大

水(shuǐ)性聚氨酯粒(li)徑大,成膜粗(cū)糙度大

3、調控表面(mian)粗糙度的方(fāng)法

1. 控制粒徑(jing)——小粒徑,粗糙(cao)度小,光澤度(dù)高。

2. 控制顆粒(lì)剪切模量——顆(ke)粒軟,易形變(bian),粗糙度小,光(guang)澤度高。

3. 添加成膜——本(ben)質是降低顆(kē)粒剪切模量(liang)。

4. 采用後固化(huà)交聯方式——将(jiang)相對分子質(zhi)量設計得很(hen)低,其粒子剪(jiǎn)切模量也就(jiu)不🌈高,成膜後(hòu)固化交聯也(ye)可以獲得高(gāo)硬度塗層,如(ru)水💋性UV聚氨酯(zhi),2K PU塗膜。

塗層豐滿度(dù)一直是被消(xiao)費者關注的(de)美學熱點,感(gan)覺上的一種(zhong)厚實感,但到(dao)底什麼是豐(fēng)滿度,怎麼去(qù)🈚評價卻無🔞标(biao)準。


豐滿度的(de)核心應(ying)該是厚度。更(gèng)準确來說,應(yīng)該是看起來(lai)的厚度。因為(wéi)有時儀器測(cè)定塗層具有(yǒu)相同的厚度(dù),豐滿度卻表(biao)現出極大差(chà)别。有🙇🏻些厚塗(tú)層看起來還(hai)會顯得單薄(báo)、幹癟。

根據光(guāng)學原理,感覺(jiào)厚度 hv 與實際(ji)厚度 h 之間的(de)關系🌐如式:

其(qi)中: n—塗膜的折(she)射率

透明塗(tú)層的折射率(lǜ)越高,塗膜看(kàn)起來就越薄(báo)。

降低塗膜的(de)折射率可以(yǐ)增加塗膜的(de)豐滿度。

1、塗膜(mó)的通透度

水(shui)性聚氨酯塗(tú)層的通透度(dù)主要與分子(zǐ)結構有關,一(yi)👨‍❤️‍👨切形成😍相分(fèn)離、結晶都會(huì)降低塗層透(tòu)光率。相分離(li)和結晶會形(xíng)成多相結構(gòu),相之間會形(xíng)成界面,相區(qū)的折射率也(yě)會有差🌈異。相(xiàng)區界面就會(huì)散射光線而(er)影響透光率(lǜ)。

三、水性聚氨(an)酯消光與自(zi)消光

消光的(de)核心——塗膜表(biǎo)面的漫反射(she)

消光對塗層(céng)表面粗糙度(dù)是有要求的(de),根據反射原(yuán)理,要達到很(hen)好的消光效(xiào)果,塗層高低(di)起伏程度必(bi)需達到下✊式(shì)所示的要求(qiu)。

h—塗層表面粗(cū)糙起伏差; λ—光(guāng)的波長; α—光的(de)入射角

1、消光

消光(guang)粉的消光機(ji)理: 

在塗膜幹(gan)燥過程中,從(cong)厚的濕塗膜(mó)變為薄的幹(gàn)塗膜時,塗膜(mó)厚度降低,在(zai)塗膜變薄過(guò)程中,部分消(xiāo)光粉顆粒被(bèi)頂托在塗膜(mó)表🌈面,形成粗(cū)糙表面。

消光(guāng)粉是一類密(mi)度很低、蓬松(song)帶有大量空(kong)腔的物質,如(ru)。二氧化☂️矽消(xiāo)光粉并不是(shì)中空球體,實(shí)質上它是一(yi)種類♋似一團(tuán)棉球的物質(zhi)。

消光粉在溶(rong)劑型和水性(xìng)的不同表現(xian):

2、消光粉消光(guang)存在的問題(tí)

消光粉在水(shuǐ)性體系使用(yòng)遇到 2 個難以(yi)解決的難題(ti):

其一是塗膜(mó)在外力摩擦(cā)下會增光形(xíng)成表面光亮(liang)劃痕

——由于消(xiāo)光粉未被填(tián)充、機械強度(dù)低。蓬松的消(xiao)光顆❗粒在外(wai)力擠🏃‍♂️壓下會(huì)塌陷而使塗(tú)膜表面失去(qù)粗糙✨度。

其二(er)是消光塗層(ceng)發灰,黑度下(xia)降

——由于消光(guang)粉未被填充(chōng),消光粉空腔(qiāng)中存在空氣(qì),空氣🔅的♋折光(guang)率為1,遠低于(yu)樹脂,折射率(lü)差造成空腔(qiāng)界面強烈散(san)💘射光線,外部(bù)光線未達到(dao)塗層基底就(jiù)在塗層中被(bèi)消光粉空腔(qiāng)☔散射,而⛷️散射(she)的光線缺乏(fa)色🔅澤為白光(guang)。

3、自消光水性(xing)聚氨酯

需滿足(zú)以下兩個條(tiao)件:

1. 粒徑必須(xū)大于 1 μm。

2. 粒子形(xing)變要小。如果(guǒ)粒子形變能(neng)力強,成膜過(guò)程中會出現(xiàn)粒子變形塌(tā)陷,粗糙度會(huì)降低。

4、自消光(guāng)水性聚氨酯(zhǐ)存在的痛點(diǎn)

自消光水性(xìng)聚氨酯塗膜(mo)的表面凹凸(tū)粒子為實心(xin)結構,其摩擦(cā)增光現象得(de)到有效改善(shan),但犧牲了成(chéng)膜物性。

分散(san)體粒子粒徑(jìng)大,剪切模量(liang)高,使其不能(néng)完善成膜。為(wei)了使🥰得塗膜(mo)表面粒子不(bú)融合獲得粗(cu)糙表面,其塗(tu)膜内部粒子(zi)難以融合。

塗(tu)膜是粒子堆(dui)積結構而非(fei)緻密的膜結(jié)構

四、展望——聚(ju)氨酯微球消(xiao)光

1、小粒徑高(gāo)物性樹脂+大(da)粒徑微球

大(da)粒徑顆粒在(zài)塗膜表面富(fu)集形成粗糙(cao)表面

小粒徑(jing)成膜樹脂構(gou)成緻密塗層(ceng)本體

這種結構才(cai)是為完美的(de)消光塗層結(jie)構:塗層表面(mian)有一定的粗(cū)糙度,塗層保(bao)持高通透性(xìng),塗層物化性(xìng)能不受影響(xiǎng)。

參考文獻:

王(wang)武生: 水性聚(ju)氨酯塗料光(guāng)澤控制——理論(lun)與實踐

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