第八章 漆膜的表觀及顏色

Chapter8漆膜的表觀與顏色8.1.1光的反射與折射入射角i和折射角r正弦之比為一定值，為折射率：反射率：反射光強(qiáng)I和入射光強(qiáng)I0的比值稱(chēng)為反射率R。入射角對(duì)R有很大影響，若入射角接近0o，R與折射率大小有如下關(guān)系。一般聚合物的n2=1.5，空氣的折射率為n1=1，因此R＝0.04。若入射角接近90o，R接近1。8.1基本光物理概念8.1.2光的吸收光的吸收遵守朗伯－比耳定律：其中ε為消光系數(shù)；K為吸收系數(shù)；c為摩爾濃度；l為光程長(zhǎng)度。也可用下式表示，一般將A稱(chēng)為吸收率，用A表示：8.1.3光的散射質(zhì)點(diǎn)與照在其上的光相互作用，使一部分光離開(kāi)原來(lái)的方向發(fā)生偏折，稱(chēng)為光的散射。(1)散射光與入射光之比稱(chēng)為散射率。散射率與兩相的折光指數(shù)之差有關(guān)，折光指數(shù)差越大，散射率越高。當(dāng)漆膜中的顏料與聚合物的折光指數(shù)相同時(shí)，散射率為0。

(2)散射率和介質(zhì)中微粒大小與分布有關(guān)，粒子太大或太小都不能發(fā)生散射，每一種物質(zhì)都有其最佳粒徑。

(3)其中，S為散射系數(shù)，決定于體系的性質(zhì)，粒子大小，分布及折光指數(shù)差等。c為含量（濃度）；l為厚度。在涂料的應(yīng)用中，c的值并非越高越利于散射。8.2遮蓋力遮蓋力是指涂料覆于基材上，由于光的吸收、散射和反射而不能見(jiàn)到基材表觀的能力，遮蓋力是涂料賦予被涂物裝飾性的一項(xiàng)重要性質(zhì)。漆膜對(duì)于基材的遮蓋力分兩種情況：

(1)吸收光線(xiàn)，使光線(xiàn)不能到達(dá)底部，如加有碳黑的黑漆；

(2)

光在顏料和成膜物界面之間發(fā)生散射，使光不能達(dá)到底部（如白色漆）。對(duì)于大部分彩色涂料來(lái)說(shuō)，吸收和散射可同時(shí)起作用。所以，遮蓋力來(lái)自于漆膜對(duì)光的吸收和對(duì)光的散射能力。如果漆膜的顏料不吸收光，其折光率又與成膜物相同，漆膜為透明狀，因而無(wú)遮蓋力。遮蓋力的大小用兩種方式表示：(1)是遮蓋單位面積所需的最小用漆量。

(2)遮蓋住底面所需的最小漆膜厚度。影響遮蓋力的因素：(1)顏料與成膜物的折光指數(shù)差→散射能力→遮蓋力(2)顏料的用量(濃度)，c并非越高越好，如金紅石二氧化鈦用量控制在18%左右，超過(guò)22%，遮蓋力反而下降。

(3)顏料的粒徑，需要大小合適。一般應(yīng)為光線(xiàn)在空氣中波長(zhǎng)的一半，即0.2-0.4μm。

(4)顏料的分散。絮凝→遮蓋力↓。

(5)PVC，當(dāng)PVC＞CPVC時(shí)，由于漆膜中有氣泡出現(xiàn)，遮蓋力會(huì)大大提高。

8.3光澤漆膜的外觀和漆膜的光學(xué)性質(zhì)有密切的關(guān)系。通過(guò)一定的方法將光澤數(shù)據(jù)測(cè)定出來(lái)。但為了真正表征人們對(duì)漆面裝飾性質(zhì)量的視覺(jué)感受，還需要補(bǔ)充一些新的概念和新的表征方法，如鮮映性。

8.3.1光澤的概念光澤被認(rèn)為是漆膜表面把投射其上的光線(xiàn)向鏡面反射出去的能力，反射光量越大，則光澤越高，這稱(chēng)為鏡面光澤。鏡面反射方向的反射光稱(chēng)鏡面反射光，而非鏡面方向的反射光稱(chēng)為擴(kuò)散反射光。實(shí)測(cè)的光澤數(shù)據(jù)并不能和人們視覺(jué)對(duì)光澤高低評(píng)價(jià)相吻合。漆膜的反射光強(qiáng)弱不僅和表面形貌有關(guān)，也和入射角大小有關(guān)。8.3.2光澤的測(cè)定國(guó)內(nèi)通常用光澤計(jì)以不同的角度測(cè)定相對(duì)的反射率來(lái)判斷光澤。即將平行光以一定的角度α投射到表面上，測(cè)定由表面以同樣角度α反射出的光即鏡面反射光。不同角度下測(cè)得的反射光強(qiáng)是不同，一般用45o或60o角測(cè)量。按60o光澤計(jì)測(cè)量的結(jié)果，可將涂料分為以下等級(jí)：高光澤:70%以上半光澤或中光澤：70%－30%蛋殼光：30%－6%蛋殼光－平光：6%－2%平光：2%以下這里的光澤百分?jǐn)?shù)，并非反射率，而是一個(gè)相對(duì)值。是將一個(gè)樣板與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣板比較得到的。將標(biāo)準(zhǔn)板的光澤定為100%，然后測(cè)出樣品的百分?jǐn)?shù)。為了更好地評(píng)價(jià)光澤，需要采用如對(duì)比光澤以及用多角或變角的光澤計(jì)來(lái)測(cè)定不同角度的反射光強(qiáng)。8.3.3影響光澤的各種因素主要有如下兩個(gè)因素：（1）光澤和漆面的平滑度有關(guān)。如果是鏡面，反射角方向的反射最強(qiáng)，凹凸不平，發(fā)生亂反射，這樣會(huì)削弱反射角方向的光強(qiáng)。漆膜中浮在表面的顏料會(huì)影響平面的平滑度，因此顏料的含量，粒徑、分布、比重等都對(duì)漆膜的光澤有重要影響。（2）漆膜分子結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，當(dāng)表面具有相同平滑度時(shí)，光澤的高低和漆膜分子的性質(zhì)有關(guān)，特別是和成膜物的克分子折光度（R）有關(guān)。如下式所示：其中，R為克分子折光指數(shù)，M為相對(duì)分子質(zhì)量，d為密度，N為折光指數(shù)。

一般含有不飽和鍵的分子具有較高的R值，具有共軛體系的R值更高，這是醇酸樹(shù)脂涂料的光澤高于干性油；苯丙涂料的光澤高于乙丙涂料；以及不飽和聚酯涂料具有很高光澤的原因之一。R的數(shù)值反映了分子結(jié)構(gòu)的特征，R值愈大，光澤愈高。

由以上因素可知:為了獲得具有高光澤的漆膜，要使漆膜,具有很好的流平性；涂料的顏料體積濃度不能高，粒子不能過(guò)細(xì)，比重不能過(guò)小，這樣在成膜過(guò)程中，顏料在漆膜中可形成梯度分布，表層的顏料較小，不致于影響光潔度；(3)涂料配方中的各種組分的相容性要好，不致在成膜過(guò)程中有析出等問(wèn)題；(4)成膜物應(yīng)選擇克分子折光指數(shù)較高的聚合物。8.3.4鮮映度P136

鮮映度（distinctnessofimage）是指漆膜反映影像的清晰程度。它是光澤、表面光滑度等的一種綜合指標(biāo)，能較好地表征光學(xué)裝飾性。利用標(biāo)準(zhǔn)字碼板上的字被漆面反射到觀察點(diǎn)的清晰程度來(lái)判斷。能清晰地讀取DOI值旁的數(shù)字的最高的DOI值為被測(cè)漆面的鮮映度的量度。8.3.5消光漆膜是不具有高光澤的平光狀態(tài)，稱(chēng)為消光。消光的方法：（1）首先是考慮賦予表面細(xì)致的粗糙度A.通過(guò)控制漆膜干燥時(shí)由于溶劑的揮發(fā)（或反應(yīng)）而產(chǎn)生的漆膜收縮形成。B.調(diào)節(jié)流變性，提高顏料體積濃度或選擇顏料品種來(lái)形成。（2）加入消光劑，主要有氣相二氧化硅和石蠟或聚烯烴粉末。氣相二氧化硅粒徑極小，表面上多孔，因此易漂浮于表面，蠟或聚烯烴粉末相對(duì)密度小，也易漂浮于膜表面達(dá)到消光的效果。SiO2用石蠟處理，效果更好。

8.3.6閃光閃光涂料具有極好的裝飾性，閃爍發(fā)光。閃光涂料一般由以下部分組成：成膜物，透明的彩色顏料（或染料），金屬閃光顏料，溶劑。常用的閃光顏料有鋁、鉬、鋅和不銹鋼等片狀粉末，也可用珠光顏料。最常用的是鋁粉。此種涂料在涂布以后，金屬片可在溶劑揮發(fā)過(guò)程中定向地平行排列，漆膜中的顏料是透明的，只吸收非本色的光，不發(fā)生反射，由于不同角度反射出的光的光程不同，多次反射，一次反射，不同方向的光強(qiáng)是不同的，從不同的角度觀察，其觀測(cè)效果也不同。8.4光和顏色一、顏色基本概念1.光與色的關(guān)系顏色是人眼視神經(jīng)受到光線(xiàn)刺激引起興奮，傳至大腦中樞神經(jīng)進(jìn)行信息處理后產(chǎn)生的視覺(jué)感。因此，有光才有色，無(wú)光便無(wú)色。由于E=hc/λ(h、c為常數(shù))光子能量與波長(zhǎng)成反比。不同波長(zhǎng)的光能量不同，使人眼視覺(jué)感出現(xiàn)差別。用棱鏡分離可見(jiàn)光，可得彩虹樣色帶，各色帶波長(zhǎng)范圍如下：紅色780～627nm橙色627～589nm黃色589～550nm綠色550～480nm藍(lán)色480～450nm紫色450～380nm

通常將可見(jiàn)光分為紅、綠、藍(lán)三段，即400－500nm屬藍(lán)光范圍，500－600屬綠光范圍，600－700nm屬紅光范圍。白光即由三種光混合。三原色：紅、綠、藍(lán)；三輔色：黃、品、青三色．世間多種顏色的光都可由三原色或三輔色光配合得到．互補(bǔ)色2.物體顏色的呈現(xiàn)光源、對(duì)象和人便是顏色的三要素。當(dāng)可見(jiàn)光照射到物質(zhì)表面的時(shí)候，它會(huì)吸收一部分色光，反射、折射或透射其它波段的光，這樣物質(zhì)就呈現(xiàn)出未被吸收波長(zhǎng)區(qū)域光的顏色。由于各類(lèi)物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收能力、反射能力、折射能力都是不同的，所以各種物體都有其特定的色彩。不透明物體吸收和反射的色光是互補(bǔ)的；透明物體吸收、反射與透射三部分色光互補(bǔ)；珠光顏料由于折射多種色光產(chǎn)生干涉色，具有豐富的色彩效果。微細(xì)的顏料顆粒由于散射（折射）和透射作用小，所以它的顏色主要是由反射決定的。反射分鏡面反射和漫反射，鏡面反射決定物體外表光澤，漫反射決定物體的外表色彩。3.顏色的特性與表示顏色有三個(gè)顯著的視覺(jué)特性，即色相、明度和純度，又稱(chēng)顏色三屬性。色相：亦即色調(diào)。它取決于物體表面對(duì)各種波長(zhǎng)色光的反射比例，跟光源的光譜組成也有關(guān)系，是色彩視覺(jué)屬性。明度：即色光的明暗程度。它取決于物體對(duì)光的反射能力，是光強(qiáng)度的視覺(jué)屬性。反射率達(dá)80%～90%時(shí)，對(duì)人眼刺激強(qiáng)烈，已感覺(jué)是白色；反射率低至4%時(shí)，吸光性很強(qiáng)，則感覺(jué)已是黑色。色光中，紅色、黃色光反射較強(qiáng)，對(duì)人眼刺激大，顯得較明亮。光源亮度增加，也能使色光的明度增加。純度：又稱(chēng)飽和度。它表示彩色的純正程度。色彩中，單色光是最飽和的色；而白色、黑色、灰色是飽和度最低的無(wú)彩色，又稱(chēng)中性色。純色摻入中性色，飽和度下降，甚至?xí)谎谏w而只能感受到中性色。純度取決于物體表面對(duì)光反射的選擇性程度。若物體反射光波段很窄，則反射選擇性高，色的飽和度也高。由于顏色很難用文字描述，所以要用各種表色系統(tǒng)來(lái)表示顏色，主要的有孟塞爾和CIE表色系．孟塞爾表色系是由美國(guó)畫(huà)家Munsell提出的表示顏色的方法．此系統(tǒng)以心理因素為參數(shù)，用色相(H)、明度(V)和彩度(C)來(lái)表示顏色．

色相以紅(R)、黃(Y)、綠(G)、藍(lán)(B)、紫(P)為五主色，再加上五主色之間的黃紅(YR)、黃綠(GY)、藍(lán)綠(BG)、紫藍(lán)(PB)、紅紫(RP)的五色，共十個(gè)色相，再將兩色相之間分成1一l0個(gè)數(shù)字，于是共得100個(gè)色相，將此100種色相用環(huán)狀排列成色相環(huán)。明度(V)以白色＝10，黑色＝0，中間色＝5，明度軸垂直于立于色相環(huán)的中心．

彩度的高低，用明度軸與環(huán)的距離表示，中心軸位置彩度為0，離中心愈遠(yuǎn)，離環(huán)愈近，彩度愈高．最高彩度的值定為12。0－12分為6個(gè)間隔。

Munsell色環(huán)示意圖

如一個(gè)色卡標(biāo)注為B7/8，表示色卡為藍(lán)色，明度為7，彩度為8。4.顏色的測(cè)量(1)目測(cè)法在標(biāo)準(zhǔn)光源下，將被測(cè)顏色與Munsell標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行比較，按Munsell顏色系統(tǒng)表示其色相、明度和純度。這是一種簡(jiǎn)單常用的近似方法。由于觀察者生理狀態(tài)的差別，每個(gè)人的比較結(jié)果是不一樣的。用肉眼辯別純度比較困難，在不同的光源下，得到的色相和明度也是不一致的。(2)儀器測(cè)量用分光光度測(cè)色儀(即分光光度計(jì))進(jìn)行測(cè)量。儀器分單色器和光度計(jì)兩部分。單色器用以產(chǎn)生單色光，光度計(jì)測(cè)量該單色光在標(biāo)準(zhǔn)樣(如標(biāo)準(zhǔn)白板)和待測(cè)樣表面反射能力的差別，即反射率R(λ)

，計(jì)算機(jī)將內(nèi)部貯存的標(biāo)準(zhǔn)光源的、及值，與顯示的R(λ)相乘并在可見(jiàn)光波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行積分，便得被測(cè)樣的三刺激值或色度坐標(biāo)。

二、配色

配色有加色法和減色法兩種。將幾種有色光線(xiàn)混合所得混合色是與幾種有色顏料混合所得的混合色很不一樣的。有色光線(xiàn)混合（1）加色法：加色法配色，例如電視上的顏色便是由加法得到。（2）減色法：例如電影膠片的顯色采用減色法原理透過(guò)自己的色光，吸收其它的光。涂料中用顏料配色，是一種減色法配色，將等量標(biāo)準(zhǔn)青顏料和黃顏料混合，得到的應(yīng)是綠色。顏料的顏色一般不是單純色，而是介于單純色之間．將兩