水性聚氨酯是聚氨酯以顆粒形式分散在水介質中，其塗膜爲顆粒堆積膜。雖然成(chéng)膜過(guò)程中粒子會(huì)出現變形，粒子間出現融合，但其表面(miàn)粒子的痕迹一直存在。這(zhè)種(zhǒng)痕迹形成(chéng)的表面(miàn)凹凸會(huì)對(duì)入射光造成(chéng)漫反射，使得水性膜表面(miàn)光澤低于聚氨酯塗膜。

水性聚氨酯比溶劑型聚氨酯成(chéng)膜粗糙度大

水性聚氨酯粒徑大，成(chéng)膜粗糙度大

1、塗膜的通透度

水性聚氨酯塗層的通透度主要與分子結構有關，一切形成(chéng)相分離、結晶都(dōu)會(huì)降低塗層透光率。相分離和結晶會(huì)形成(chéng)多相結構，相之間會(huì)形成(chéng)界面(miàn)，相區的折射率也會(huì)有差異。相區界面(miàn)就(jiù)會(huì)散射光線而影響透光率。

三、水性聚氨酯消光與自消光

消光的核心——塗膜表面(miàn)的漫反射

消光對(duì)塗層表面(miàn)粗糙度是有要求的，根據反射原理，要達到很好(hǎo)的消光效果，塗層高低起(qǐ)伏程度必需達到下式所示的要求。

h—塗層表面(miàn)粗糙起(qǐ)伏差; λ—光的波長(cháng); α—光的入射角

對(duì)于波長(cháng)λ爲 380 ～ 780 nm 的自然光，α 一般選擇60°。因此要使塗層具有很好(hǎo)的效果，粗糙度應該大于 1. 0 μm。

1、消光

消光粉的消光機理: 

在塗膜幹燥過(guò)程中，從厚的濕塗膜變爲薄的幹塗膜時，塗膜厚度降低，在塗膜變薄過(guò)程中，部分消光粉顆粒被(bèi)頂托在塗膜表面(miàn)，形成(chéng)粗糙表面(miàn)。

消光粉是一類密度很低、蓬松帶有大量空腔的物質，如。二氧化矽消光粉并不是中空球體，實質上它是一種(zhǒng)類似一團棉球的物質。

消光粉在溶劑型和水性的不同表現：

2、消光粉消光存在的問題

消光粉在水性體系使用遇到 2 個難以解決的難題：

其一是塗膜在外力摩擦下會(huì)增光形成(chéng)表面(miàn)光亮劃痕

——由于消光粉未被(bèi)填充、機械強度低。蓬松的消光顆粒在外力擠壓下會(huì)塌陷而使塗膜表面(miàn)失去粗糙度。

其二是消光塗層發(fā)灰，黑度下降

——由于消光粉未被(bèi)填充，消光粉空腔中存在空氣，空氣的折光率爲1，遠低于樹脂，折射率差造成(chéng)空腔界面(miàn)強烈散射光線，外部光線未達到塗層基底就(jiù)在塗層中被(bèi)消光粉空腔散射，而散射的光線缺乏色澤爲白光。

3、自消光水性聚氨酯

自消光水性聚氨酯目前主要的發(fā)展方向(xiàng)是大粒徑，利用大粒徑水性樹脂在成(chéng)膜後(hòu)塗膜保有的粒子痕迹形成(chéng)粗糙表面(miàn)。

需滿足以下兩(liǎng)個條件：

1. 粒徑必須大于 1 μm。

2. 粒子形變要小。如果粒子形變能(néng)力強，成(chéng)膜過(guò)程中會(huì)出現粒子變形塌陷，粗糙度會(huì)降低。

4、自消光水性聚氨酯存在的痛點

自消光水性聚氨酯塗膜的表面(miàn)凹凸粒子爲實心結構，其摩擦增光現象得到有效改善，但犧牲了成(chéng)膜物性。

分散體粒子粒徑大，剪切模量高，使其不能(néng)完善成(chéng)膜。爲了使得塗膜表面(miàn)粒子不融合獲得粗糙表面(miàn)，其塗膜内部粒子難以融合。

塗膜是粒子堆積結構而非緻密的膜結構

四、展望——聚氨酯微球消光

1、小粒徑高物性樹脂+大粒徑微球

大粒徑顆粒在塗膜表面(miàn)富集形成(chéng)粗糙表面(miàn)

小粒徑成(chéng)膜樹脂構成(chéng)緻密塗層本體

參考文獻：

王武生: 水性聚氨酯塗料光澤控制——理論與實踐