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钛白粉在涂料中的遮盖作用

发布日期: 访问人数:354 来源:上海久塔


涂料的遮盖力是指把色漆均匀涂布在物体表面上,使其底色不再呈现的*小用漆量。在涂料行业,通常将涂料涂布于黑底和白底上,并使用分光光度计分别测定对应的反射比。

其比值即对比率则用来表征遮盖力。对比率越高,遮盖力越强。遮盖或者不透明性可以通过两种方式达到,即光的吸收和光的散射。

对于白漆而言,光的吸收作用极弱,遮盖的主要贡献来源于光的散射。光的散射通常发生在具有不同的折射率的两种物质的界面处。

涂膜中含有无数个颜料粒子,在颜料与树脂的界面处,由于折射率的差异而发生光的散射或弯曲,使得光在到达基底前被完全反射而产生不透明的涂膜。

树脂的折射率通常相差不大,因此颜料粒子的折射率大小决定了遮盖力的强弱。颜料粒子的折射率越大,涂膜的遮盖力越强。

金红石型钛白粉的折射率高于锐钛型,这也是金红石型钛白粉在涂料领域应用更加广泛的重要原因之一。折射率大小影响着光线在涂膜中的传播路径。

含有高折射率颜料的涂膜中光线通过的路程更短。两种涂膜均显示为白色,具有很好的遮盖。然而当涂膜厚度减小到X处时,含有低折射率颜料的涂膜里部分光线将会被基底吸收,造成遮盖力下降。而含有高折射率颜料的涂膜仍然保持着很好的遮盖。

因此,膜厚对于涂膜的遮盖也起到了关键的作用。涂料生产商更希望尽可能通过较低的膜厚而获得理想的遮盖,以此降低成本。

钛白粉的折射率相比其他白色颜料高,光散射能力强。并且,当钛白粉的粒径约为入射光波长的一半,即粒径为0.2 —— 0.3 µm时能够产生*优的光散射效率。

这是由于入射光在颜料粒子附近经过时发生衍射现象,其散射截面积相当于粒子实际几何截面积的4 —— 5倍。

如上所述,散射粒子的粒径及折射率决定了其光散射效率,从而影响着涂膜的遮盖力。除此以外,颜料粒子的相互亲近程度也在一定程度上影响着光散射效率。当两个钛白粉粒子相互靠近时,会降低彼此的光散射能力,这种现象称为团聚效应。

这意味着在涂料中,随着钛白粉体积浓度的增加,单位质量钛白粉的散射能力是降低的。

随着钛白粉PVC的升高,遮盖力并不会一直增加,其变化过程可以分为A-E五个区域。在A区域,配方中的钛白粉体积含量较少,被有效的空间阻隔开,光散射效率极高,此时遮盖力随着钛白粉含量的升高而增加,近似呈现线性关系。

随着钛白粉体积含量进一步提高,钛白粉粒子间变得更加亲近,如B区域所示,其曲线斜率低于A区域,意味着团聚效应使得单位质量钛白粉粒子的光散射效率降低。但由于光散射粒子的增多,补偿了失去的部分光散射效应,因此总的遮盖力仍然在上升。

在C区域,遮盖力达到极值,此时继续增加钛白粉PVC,团聚效应变得非常明显,抵消了光散射粒子增多的贡献,因此遮盖力开始下降,并在D区域临界体积浓度(CPVC)时出现拐点。

继续增加钛白粉PVC时,由于没有足够的树脂去包裹颜料,导致涂膜干燥后内部出现空隙。

空气的折射率约为1.0,远小于树脂的折射率,颜料与空气的折射率差值变得更大,导致其界面处发生更强的光散射现象。因此在E区域,随着钛白粉PVC的增加,遮盖力迅速上升。