一、概述 
 

 消光劑是用光學(xué)特性使涂膜表面產(chǎn)生預(yù)期的粗糙度，明顯降低其表面的光澤的涂料助劑。

光澤是物體表面對光的反射特性。

光線投射到涂膜的表面，一部分會被涂膜吸收，一部分反射和散射，還有部分被基體折射，透過涂膜再反射出來。

表面越為平整則反射越大，光澤值越高。如果表面凹凸不平，則散射部分增大，光澤值降低。

涂料的光澤是其鏡面狀涂膜以同一角度反射入射光的結(jié)果。

在涂膜表面引入微粗糙度就能夠改變光的反射方向，使光向各個(gè)方向反射而得到無光涂膜。

可測量任一角度反射光的數(shù)量以定量地表征光澤度降低的多少。常用20°、60°、80°入射光來測量涂膜的光澤。

雖說有許多東西可以用作消光劑, 如天然二氧化硅、微粉化或沉淀法蠟、一些諸如滑石粉之類的填料等, 但均有若干缺點(diǎn)。

目前, 最常用的消光劑是人工合成的微粉化二氧化硅。

這是因?yàn)橥ㄟ^一系列先進(jìn)的生產(chǎn)工藝使合成的微粉化二氧化硅具有高效消光性、極佳的透明度和易分散性, 對漆膜的其他性能影響最少。
 

二、二氧化硅消光劑的種類

常用的消光劑可分有機(jī)和無機(jī)兩大類，無機(jī)消光劑中的最重要品種是二氧化硅消光劑，作為涂料消光劑所用的人工合成二氧化硅分氣相法和液相法兩類，其中液相法又可以分為沉淀法和凝膠法。

三種合成二氧化硅均為X射線無定形多孔物質(zhì)都可以用作消光劑產(chǎn)品，但由于各其性質(zhì)不同用法也不盡相同。

1、沉淀法二氧化硅消光劑
 

原級粒子呈鏈狀堆積。

它是國內(nèi)外使用最多的一種，價(jià)格低，因?yàn)榱６刃?，用量較大，透明性較差，只適用于低檔及小部分中檔涂料，易于分散，且有蠟處理，不易產(chǎn)生硬沉淀。
 

2、凝膠法二氧化硅消光劑
 

其原級粒子形成三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，孔容一般大于1.5mL/g。

國內(nèi)已有生產(chǎn)，由于采用微米及亞微米級分級裝置，粒度分布窄，消光性和透明性與國外同類品種相當(dāng)。

采用蠟處理工藝，長時(shí)間放置不會產(chǎn)生硬沉淀。

3、氣相二氧化硅
 

其消光性能好，透明性佳，但是易于產(chǎn)生沉淀。
 

優(yōu)質(zhì)的消光劑應(yīng)具有以下特性：折射率盡量接近樹脂折射率，這樣可以不影響清漆的透明度及色漆的顏色；具有良好的耐磨和抗劃痕性，以保證持久的消光效果和良好的漆膜外觀；其次化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定，與天然二氧化硅相比，合成二氧化硅的純度高、惰性大。

例如，它能耐紫外光的蛻變。

無定型二氧化硅的折射指數(shù)與涂料工業(yè)中使用的大部分樹脂的折射指數(shù)相近，為1.4。

因此，無定型二氧化硅用于清漆中具有良好的光學(xué)性能。
 

三、二氧化硅消光劑的性能
 

二氧化硅消光劑的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示,

其中平均粒徑、孔隙體積和表面處理, 是合成二氧化硅消光劑的三個(gè)重要參數(shù), 決定其消光性能和其他性質(zhì)。
 

• 平均粒徑：

對于一個(gè)由大小和形狀不相同的粒子組成的實(shí)際粒子群，與一個(gè)由均一的球形粒子組成的假想粒子群相比，如果兩者的粒徑全長相同，則稱此球形粒子的直徑為實(shí)際粒子群的平均粒徑。
 

 1、平均粒徑與透明性的關(guān)系：
 

平均粒徑越大，透明性變差。

這是因?yàn)?，透明性是指物體透過可見光并散射較少的性質(zhì)粉料的最佳粒徑一般應(yīng)為光線在空氣中波長的1／2，即0．2～0．4μm之間。

大于此值，粉料的總表面積減少光線的總散射能力降低；

小于此值，粉料將失去對光線的散射能力。

粉料通常是不同粒徑的混合體，粒徑在 0．01～50 μm之間在體系中，消光粉的粒徑越小，散射可見光越少，大量入射光線因發(fā)生繞射而透過消光粉，因此體系的透明性越好。

但平均粒徑太小，發(fā)揮消光作用的粒子就越少，起不到應(yīng)有的消光作用。

當(dāng)平均粒徑與涂膜的厚度協(xié)調(diào)的情況下，平均粒徑越大，消光粉的消光效果越好。

因此在選擇消光粉時(shí)要同時(shí)考慮消光、透明與涂膜厚度的因素，通過做對比試驗(yàn)選擇最符合要求的消光粉。
 

 2、平均粒徑與防沉性的關(guān)系：

在相同的體系中，放置相同的時(shí)間，平均粒徑大的體系，粉體下沉的速率快且容易形成硬沉淀。

粒徑的平方與沉降速率成正比，因此，平均粒徑越大，沉降速率越快，平均粒徑越小，沉降速度就越慢。
 

3、平均粒徑與消光性的關(guān)系：

 一般來講，平均粒徑越小，涂料透明性越好，使涂層的表面手感較好，但消光效率差；平均粒徑越大，涂料消光效果越好，但同時(shí)也使涂層表面較粗糙。
現(xiàn)在,，普遍使用的消光劑的粒徑從 2 Lm 到 8 Lm 不等，在選用消光粉的過程中，要通過系列的對比試驗(yàn)，使消光、透明性能都較好地滿足實(shí)際使用要求。

另外平均粒徑分布越小，會增加體系的黏度，沉降速率也會降低，在選用消光粉時(shí)最好同時(shí)考慮消光性和沉降性的因素。

• 孔隙率：
   

  孔隙率（Porosity）指材料內(nèi)部孔隙體積占其總體積的百分率。

消光粉的孔隙率對涂料的影響，消光粉一般象小海綿一樣，內(nèi)部有許多孔隙。

較高孔隙率的顆粒較輕，因而單位質(zhì)量下的顆粒就較多，正因?yàn)檫@些顆粒產(chǎn)生了涂料消光所需要的微粗糙度。

在相同粒徑的情況下，消光粉孔隙率越高能夠得到很高的消光效率；反之，相同粒徑下，消光粉的孔隙率越低，消光效果相對較弱。
 

• 消光粉表面處理

  針對不同的涂料體系，有時(shí)要對消光粉進(jìn)行表面處理，一般都是用有機(jī)蠟對消光粉進(jìn)行     
  
  特殊處理，經(jīng)過處理過的消光粉和未經(jīng)處理的消光粉對涂料體系的影響也不相同。
   

未處理的消光粉，吸油量大，觸變性大，不易分層沉降，但是容易產(chǎn)生硬沉淀，透明性和消光性要好于相當(dāng)?shù)南炋幚硐夥邸?/span>
 

 經(jīng)過有機(jī)蠟處理的消光粉，吸油量小，易分層沉降，但它是軟沉淀，而且有機(jī)物處理的消光粉比未經(jīng)處理的消光粉的消光效率要低一些。
 

經(jīng)過表面處理的二氧化硅的pH可有不同，適用范圍也不同。

例如，低pH 的二氧化硅在酸催化涂料中有效，而pH為中性的二氧化硅則適用于pH為8-9的水性涂料。
 

• 消光粉的吸油值與比表面積的關(guān)系
   

消光粉的最大作用之一是消光，但是消光粉的加入亦能改變產(chǎn)品體系的某些性能，比如體系粘度，粘度與吸油值息息相關(guān)。
 

首先，先了解下，吸油值的定義。

吸油值是表示顏料粉末與載色體相互關(guān)系的一種物理數(shù)值。

它不僅說明了顏料與載色體之間的混合比例、濕潤程度、分散性能，而且也關(guān)系到涂料的配方和成膜后的各種性能。

吸油量與顏料顆粒的大小、形狀、分散與凝聚程度、比表面積以及顏料的表面性質(zhì)有關(guān)。
 

在水性木器漆、水性皮革漆及其他水性涂料油墨中，普通二氧化硅的吸油量較大，增稠嚴(yán)重，不利于施工及涂膜流平性，而有機(jī)消光粉吸油量低，效果良好。

消光粉的比表面積和吸油值的關(guān)系是，比表面積越大，吸油值越大；

比表面積越小，吸油值越小，兩者呈正向關(guān)系，所以，涂料生產(chǎn)廠家選擇消光粉時(shí)，除了消光指標(biāo)外，可根據(jù)產(chǎn)品的粘度要求選擇合適的吸油值消光粉。
 

四、怎樣分散消光粉
 

消光劑極易分散于任何涂料，無論在硝基、聚酯、丙烯酸、聚氨酯、環(huán)氧等體系中，都具有卓越的分散性能，只需用一般的高速分散機(jī)，經(jīng)15～20分鐘即可達(dá)到很好的分散效果。
 

消光粉要達(dá)到消光效果，必須在漆膜的表面造成光線漫反射，否則消光效果不好。

因此，消光粉盡量不要研磨，如果研磨或者高速長時(shí)間分散，會將消光粉的表面破壞，而且粒徑也變太小了，這樣的消光效果不理想，目前市場上的消光粉的粒徑不會大于30微米，對于一般的面漆來說，已經(jīng)足夠了，消光粉一般不研磨的原因是消光粉自身的海綿狀結(jié)構(gòu)，過度研磨（或者分散）會破壞海綿狀結(jié)構(gòu)，形成光滑的切面，造成消光效率下降。

消光粉研磨的話，消光能力會有影響的，一般消光粉的粒徑在5-20um，不會對表面產(chǎn)生影響，如果有影響的話，加入時(shí)的步驟（在攪拌時(shí)加入）和油漆的粘度可以適當(dāng)?shù)忘c(diǎn)，除非消光粉的分散能力差，否則分散15~30min就達(dá)到要求。

 另外有時(shí)候在實(shí)驗(yàn)室分散細(xì)度可以達(dá)到要求，但是在實(shí)際生產(chǎn)就會出現(xiàn)細(xì)度問題，其主要原因分析是實(shí)驗(yàn)室剪切力高，而實(shí)際生產(chǎn)用的分散機(jī)，剪切力不夠。

五、二氧化硅消光劑在涂料中的應(yīng)用

二氧化硅高效消光劑在涂料工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，其適用的涂料品種有：水性和溶劑型透明木器涂料（木器清漆）、水性和溶劑型木器涂料、高固體分涂料、酸催化涂料、建筑涂料、電沉積底涂料、織物涂料、乙烯涂料、軍器涂料、墻紙涂料、聚氯乙烯塑料涂料等。

用高分子蠟處理的二氧化硅消光劑用于水性透明木器涂料，其涂膜具有優(yōu)異的光學(xué)性能，在使用過程中只有軟沉淀。在高固體分涂料中使用二氧化硅消光劑，其最大的優(yōu)點(diǎn)是在得到所需要的消光效果的同時(shí)對涂料的黏度影響很小。
 

六、結(jié)論

選擇消光劑就是使表面產(chǎn)生微粗糙度, 而不影響涂料的外觀和漆膜的機(jī)械性能。

二氧化硅消光劑是一種簡便、高效的消光劑, 已作為涂料的一種重要助劑，使涂料呈現(xiàn)特有的光澤。正確的選擇消光劑就成為亞光涂料生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。
 

消光粉特性
 

1：經(jīng)過有機(jī)物或蠟處理的消光劑，具有優(yōu)良的抗沉性，長時(shí)間儲存也不會形成硬沉淀。

2：消光粉由于使用特殊工藝生產(chǎn)的無定形二氧化硅作基材，故消光效率高。半啞漆添加量為3～4%，全啞添加量為6～9%。

3：消光粉中SiO2含量超過98%，純度極高，雜質(zhì)極少,不含重金屬，可用于品質(zhì)要求嚴(yán)格的油漆中。

4：消光粉由于采用特殊加工工藝，粒度分布相當(dāng)集中，故消光效率高，漆膜的透明性也高，漆膜手感細(xì)膩平滑。
 

消光粉在使用中注意的問題

1：消光粉是高化學(xué)純度及高化學(xué)惰性的物質(zhì)，在正常的儲存條件下（防潮、防濕、空氣流通）、它們不會發(fā)生化學(xué)變化。

然而我們通常推薦的儲存期不超過一年。

 2：消光粉是微米級的超細(xì)粉體,故使用消光劑時(shí)應(yīng)戴上防塵口罩，小心操作，避免粉塵飛揚(yáng)影響作業(yè)環(huán)境,如飛揚(yáng)的粉塵量太大，超過國家標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)采取局部強(qiáng)制通風(fēng)措。

3：由于消光粉吸濕（吸油）性能很高,重復(fù)或長時(shí)間接觸皮膚，會引起皮膚干燥，甚至皸裂。因此皮膚直接接觸消光劑后，應(yīng)及時(shí)用請水沖干凈，皮膚干燥應(yīng)涂上潤膚油。

4：經(jīng)有機(jī)物或蠟處理的消光粉可能產(chǎn)生靜電，因此操作時(shí)應(yīng)采取措施預(yù)防靜電,設(shè)備要有可靠接地。
 

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