涂料的遮蓋力是指把色漆均勻涂布在物體表面上,使其底色不再呈現(xiàn)的*小用漆量。在涂料行業(yè),通常將涂料涂布于黑底和白底上,并使用分光光度計(jì)分別測(cè)定對(duì)應(yīng)的反射比。
其比值即對(duì)比率則用來(lái)表征遮蓋力。對(duì)比率越高,遮蓋力越強(qiáng)。遮蓋或者不透明性可以通過(guò)兩種方式達(dá)到,即光的吸收和光的散射。
對(duì)于白漆而言,光的吸收作用極弱,遮蓋的主要貢獻(xiàn)來(lái)源于光的散射。光的散射通常發(fā)生在具有不同的折射率的兩種物質(zhì)的界面處。
涂膜中含有無(wú)數(shù)個(gè)顏料粒子,在顏料與樹(shù)脂的界面處,由于折射率的差異而發(fā)生光的散射或彎曲,使得光在到達(dá)基底前被完全反射而產(chǎn)生不透明的涂膜。
樹(shù)脂的折射率通常相差不大,因此顏料粒子的折射率大小決定了遮蓋力的強(qiáng)弱。顏料粒子的折射率越大,涂膜的遮蓋力越強(qiáng)。
金紅石型鈦白粉的折射率高于銳鈦型,這也是金紅石型鈦白粉在涂料領(lǐng)域應(yīng)用更加廣泛的重要原因之一。折射率大小影響著光線(xiàn)在涂膜中的傳播路徑。
含有高折射率顏料的涂膜中光線(xiàn)通過(guò)的路程更短。兩種涂膜均顯示為白色,具有很好的遮蓋。然而當(dāng)涂膜厚度減小到X處時(shí),含有低折射率顏料的涂膜里部分光線(xiàn)將會(huì)被基底吸收,造成遮蓋力下降。而含有高折射率顏料的涂膜仍然保持著很好的遮蓋。
因此,膜厚對(duì)于涂膜的遮蓋也起到了關(guān)鍵的作用。涂料生產(chǎn)商更希望盡可能通過(guò)較低的膜厚而獲得理想的遮蓋,以此降低成本。
鈦白粉的折射率相比其他白色顏料高,光散射能力強(qiáng)。并且,當(dāng)鈦白粉的粒徑約為入射光波長(zhǎng)的一半,即粒徑為0.2 —— 0.3 μm時(shí)能夠產(chǎn)生*優(yōu)的光散射效率。
這是由于入射光在顏料粒子附近經(jīng)過(guò)時(shí)發(fā)生衍射現(xiàn)象,其散射截面積相當(dāng)于粒子實(shí)際幾何截面積的4 —— 5倍。
如上所述,散射粒子的粒徑及折射率決定了其光散射效率,從而影響著涂膜的遮蓋力。除此以外,顏料粒子的相互親近程度也在一定程度上影響著光散射效率。當(dāng)兩個(gè)鈦白粉粒子相互靠近時(shí),會(huì)降低彼此的光散射能力,這種現(xiàn)象稱(chēng)為團(tuán)聚效應(yīng)。
這意味著在涂料中,隨著鈦白粉體積濃度的增加,單位質(zhì)量鈦白粉的散射能力是降低的。
隨著鈦白粉PVC的升高,遮蓋力并不會(huì)一直增加,其變化過(guò)程可以分為A-E五個(gè)區(qū)域。在A區(qū)域,配方中的鈦白粉體積含量較少,被有效的空間阻隔開(kāi),光散射效率極高,此時(shí)遮蓋力隨著鈦白粉含量的升高而增加,近似呈現(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系。
隨著鈦白粉體積含量進(jìn)一步提高,鈦白粉粒子間變得更加親近,如B區(qū)域所示,其曲線(xiàn)斜率低于A區(qū)域,意味著團(tuán)聚效應(yīng)使得單位質(zhì)量鈦白粉粒子的光散射效率降低。但由于光散射粒子的增多,補(bǔ)償了失去的部分光散射效應(yīng),因此總的遮蓋力仍然在上升。
在C區(qū)域,遮蓋力達(dá)到極值,此時(shí)繼續(xù)增加鈦白粉PVC,團(tuán)聚效應(yīng)變得非常明顯,抵消了光散射粒子增多的貢獻(xiàn),因此遮蓋力開(kāi)始下降,并在D區(qū)域臨界體積濃度(CPVC)時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)。
繼續(xù)增加鈦白粉PVC時(shí),由于沒(méi)有足夠的樹(shù)脂去包裹顏料,導(dǎo)致涂膜干燥后內(nèi)部出現(xiàn)空隙。
空氣的折射率約為1.0,遠(yuǎn)小于樹(shù)脂的折射率,顏料與空氣的折射率差值變得更大,導(dǎo)致其界面處發(fā)生更強(qiáng)的光散射現(xiàn)象。因此在E區(qū)域,隨著鈦白粉PVC的增加,遮蓋力迅速上升。