Кораблева О.Н., Скопинцева М.В., Индейкин Е. А

Оптические свойства полимерных композиционных покрытий: учебное пособие. – Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2012. – 115 с.

 

 

В учебном пособии рассмотрены основы метрологии цвета, зависимость оптических свойств пигментов и пигментированных композиционных материалов от их состава, представлены методы определения и расчет основных оптических показателей композиционных материалов и покрытий.

Предназначено для подготовки бакалавров и магистров по профилю «Технология переработки полимеров».

 

 

Ил. 38. Табл. 9. Библиогр.40.

 

УДК 535.6

 

Рецензенты:

ЗАО НПК ЯрЛИ (канд. хим. наук, руководитель научно-технического центра О.А. Куликова)

 

Канд.хим.наук, эксперт ассоциации «Центрлак» В.С. Каверинский

 

 

ã Ярославский государственный технический университет, 2012

Содержание

 

Введение
1 Оптические свойства наполненных полимерных систем
1.1 Отражение света
1.2 Рассеяние и поглощение света
1.3 Оптимизация процесса диспергирования с использованием функции ГКМ
1.4 Влияние объемного содержания пигментов на оптические свойства композиционных материалов
1.5 Определение укрывистость
1.6 Красящая и разбеливающая способность пигментов
1.6.1 Определение красящей способности цветных и черных пигментов
1.6.2 Определение разбеливающей способности белых пигментов
1.7 Влияние дисперсного состава и формы частиц на оптические свойства пигментированных лакокрасочных материалов
2 Механизм зрения
3 Цвет пигментированных лакокрасочных материалов
3.1 Причины окрашенности органических и неорганических соединений
3.2 Источники света. Цветовая температура
4 Метрология цвета.
4.1 Основные понятия и определения цветометрии
4.2 Неравноконтрастные колористические системы
4.2.1 Система RGВ
4.2.2 Колористическая система XYZ
4.3 Колористическая система CIEL*a*b*
4.4 Расчет цветовых характеристик. Метод взвешенных и избранных ординат
4.4.1 Расчет координат цвета по способу взвешенных ординат
4.4.2. Расчет координат цвета по способу избранных ординат
4.5 Расчет цветового различия
4.6 Оценка белизны
4.7 Оценка желтизны
4.8 Оценка черноты
4.9 Аддитивное и субстрактивное смешение цветов
4.10 Расчет рецептур лакокрасочных материалов заданного цвета и колеровка
5 Средства измерения цвета
5.1 Геометрия измерения
5.2 Аппаратура
5.3 Измерение блеска
Задачи для самостоятельной подготовки студентов
Список использованных источников

Введение

 

 

В химической технологии композиционных лакокрасочных материалов и покрытий управление цветом и его метрология имеют большое значение. Прежде всего, это связано с тем, что в обширном ряду требований, предъявляемых к лакокрасочным покрытиям и особенно к декоративным и декоративно – защитным, требования к их колористическим свойствам постоянно возрастают. Однако, цвет полимерных композиционных покрытий нельзя рассматривать в отрыве от других оптических свойств этих покрытий, а также от оптических свойств входящих в их состав компонентов.

Определяющее влияние на цветовой тон, чистоту цвета и светлоту сформированного на подложке покрытия оказывают величины интенсивностей – красящей способности хроматических и черных пигментов и разбеливающей способности белых. Большое значение для возможности воспроизводства того или иного цвета имеет укрывистость пигментов. Так в случае использования нескольких органических пигментов, имеющих высокую чистоту цвета, интенсивность и низкую укрывистость, часто возникают проблемы, обусловленные сложностью получения покрытия приемлемой толщины и заданного цвета, поскольку для обеспечения необходимой кроющей способности требуется вводить в рецептуру ЛКМ достаточно большое количество неорганического пигмента, обладающего высокой укрывистостью.

Оптические свойства пигментов и пигментированных ЛКМ зависят также и от их полидисперсности: при ее увеличении наблюдается значительное снижение чистоты цвета пигмента. Это обусловлено тем, что при наличии в системе фракций, различающихся по размерам, происходит сложение световых потоков с различной доминирующей длиной волны рассеянного света, что снижает долю монохроматической составляющей в суммарном световом потоке, рассеянном всей совокупностью частиц.

Таким образом, прикладные аспекты цветоведения в широком смысле слова не ограничиваются только метрологией цвета. Измерение цвета и других оптических свойств, а также научно обоснованное управление ими на различных этапах производства имеет чрезвычайно важное значение в системе обеспечения качества лакокрасочной продукции и ее компонентов [1, 2].

Целью настоящего учебного пособия является закрепление знаний по дисциплинам «Пигменты и наполнители», «Поверхностные явления в адгезированных системах», «Пигментированные лакокрасочные материалы», «Физико-химия адгезированных пленок». В данном учебном пособии подробно представлена теория, методика определения и расчета оптических характеристик пигментов и полимерных композиционных материалов, подробно рассмотрено влияние на цвет различных факторов.

Задачи и расчеты, представленные в учебном пособии, можно использовать при проведении практических занятий, а также в качестве индивидуальных заданий при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Химическая технология», специализация «Технология лакокрасочных и композиционных материалов и покрытий».

Оптические свойства наполненных полимерных систем

 

 

Отражение света

 

Внешний вид поверхности напрямую зависит от характера взаимодействия света с веществом. При падении света на поверхность происходит его отражение, поглощение и рассеяние. Это приводит к определенным цветовым ощущениям.

Отраженный свет может быть направлен в какую-то одну сторону или рассеян в определенном телесном угле ( ).

Если падающий свет отражается в одну сторону и при этом угол отражения равен углу падения, то такое отражение называется зеркальным.

 

;

 

где - угол падения и отражения света соответственно (измеряются от нормали).

 

Если свет рассеивается неровностями поверхности или микронеоднородностями в ее верхнем слое, то отражение называется диффузным.

Ниже приведены схемы диффузного и зеркального отражения (рисунок 1, 2).

Рисунок 1 - Диффузное отражение
Рисунок 2 - Зеркальное отражение

 

В большинстве случаев имеет место смешанное отражение (рисунок 3).

Рисунок 3 – Отражение света поверхностью пигментированного материала

 

Таким образом, направление отраженного света играет большую роль в восприятии внешнего вида покрытия. Если имеет место высокое зеркальное отражение, то поверхность воспринимается блестящей, и, наоборот, если луч света отражается во всех направлениях, поверхность пигментированного лакокрасочного материала воспринимается матовой [3-7].

В соответствии с ГОСТ Р 52489 – 2005 (Материалы лакокрасочные. Колориметрия Часть 1) спектральный коэффициент отражения - отношение отраженного светового потока в полусферу к падающему потоку излучения [8].

В общем случае коэффициент отражения складывается из коэффициентов зеркального отражения и коэффициентов диффузного отражения [5]:

 

;

 

В соответствии с ГОСТ 26148-84 (Фотометрия. Термины и определения) коэффициент зеркального отражения - величина, определяемая отношением зеркально отраженного потока излучения к падающему потоку излучения.

Коэффициент определяет блеск и глянец материала и зависит в первую очередь от качества его поверхности (рельефа поверхности). Изменить рельеф поверхности покрытия можно варьированием степени наполнения лакокрасочного материала, при этом в области близкой к критическому объемному содержанию (КОСП) наблюдается резкое изменение оптических свойств. Это обусловлено изменением формы полосы поглощения света из-за возможного отражения различной кратности и промежуточного проникновения света в вещество [3, 4, 7-11].

Коэффициент диффузного отражения - величина, определяемая отношением диффузно отраженного потока излучения к падающему потоку излучения, определяет собственно цвет покрытия и зависит от оптических свойств пигментированного материала, т.е. от коэффициентов поглощения и рассеяния света [9].

Спектральная зависимость коэффициентов диффузного отражения от длины волны («спектр отражения», «кривая отражения») является однозначной объективной характеристикой цвета пигментированных покрытий. На рисунке 4 приведены спектральные коэффициенты отражения пигментированных материалов белого, черного, синего, зеленого и красного цвета. Цвет идеального черного совпадает с осью абсцисс, цвет идеального белого образца параллелен оси абсцисс и коэффициент отражения в этом случае равен 1, 0 [3, 5].

 

, нм

ρ

 

1 - идеальный белый (MgO), 2- черный, 3-синий, , 4- зеленый, 5 – красный

 

Рисунок 4 –Примеры некоторых спектров отражения.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Адапт. Алешина Ю.Е., Гозман Л.Я., Загика М.В., Кроз М.В.).