一、概述 
 

 消光劑是用光學特性使涂膜表面產生預期的粗糙度，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，使光向各個方向反射而得到無光涂膜。

 可測量任一角度反射光的數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。

目前, 最常用的消光劑是人工合成的微粉化二氧化硅。

 這是因為通過一系列先進的生產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和無機兩大類，無機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都可以用作消光劑產品，但由于各其性質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。

 它是國內外使用最多的一種，價格低，因為粒度小，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狀結構，孔容一般大于1.5mL/g。

國內已有生產，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。

采用蠟處理工藝，長時間放置不會產生硬沉淀。

3、氣相二氧化硅
 

其消光性能好，透明性佳，但是易于產生沉淀。
 

優質的消光劑應具有以下特性：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；其次化學性質要穩定，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與涂料工業中使用的大部分樹脂的折射指數相近，為1.4。

因此，無定型二氧化硅用于清漆中具有良好的光學性能。
 

三、二氧化硅消光劑的性能
 

二氧化硅消光劑的結構如圖 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重要參數, 決定其消光性能和其他性質。
 

• 平均粒徑：

對于一個由大小和形狀不相同的粒子組成的實際粒子群，與一個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際粒子群的平均粒徑。
 

 1、平均粒徑與透明性的關系：
 

平均粒徑越大，透明性變差。

這是因為，透明性是指物體透過可見光并散射較少的性質粉料的最佳粒徑一般應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，發揮消光作用的粒子就越少，起不到應有的消光作用。

當平均粒徑與涂膜的厚度協調的情況下，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要同時考慮消光、透明與涂膜厚度的因素，通過做對比試驗選擇最符合要求的消光粉。
 

 2、平均粒徑與防沉性的關系：

在相同的體系中，放置相同的時間，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，但同時也使涂層表面較粗糙。
現在,，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，使消光、透明性能都較好地滿足實際使用要求。

 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，在選用消光粉時最好同時考慮消光性和沉降性的因素。

• 孔隙率：
   

  孔隙率（Porosity）指材料內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，內部有許多孔隙。

較高孔隙率的顆粒較輕，因而單位質量下的顆粒就較多，正因為這些顆粒產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，有時要對消光粉進行表面處理，一般都是用有機蠟對消光粉進行     
  
  特殊處理，經過處理過的消光粉和未經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，但是容易產生硬沉淀，透明性和消光性要好于相當的蠟處理消光粉。
 

 經過有機蠟處理的消光粉，吸油量小，易分層沉降，但它是軟沉淀，而且有機物處理的消光粉比未經處理的消光粉的消光效率要低一些。
 

經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品體系的某些性能，比如體系粘度，粘度與吸油值息息相關。
 

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系的一種物理數值。

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有關。
 

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，增稠嚴重，不利于施工及涂膜流平性，而有機消光粉吸油量低，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，兩者呈正向關系，所以，涂料生產廠家選擇消光粉時，除了消光指標外，可根據產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，經15～20分鐘即可達到很好的分散效果。
 

消光粉要達到消光效果，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構，過度研磨（或者分散）會破壞海綿狀結構，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，不會對表面產生影響，如果有影響的話，加入時的步驟（在攪拌時加入）和油漆的粘度可以適當低點，除非消光粉的分散能力差，否則分散15~30min就達到要求。

 另外有時候在實驗室分散細度可以達到要求，但是在實際生產就會出現細度問題，其主要原因分析是實驗室剪切力高，而實際生產用的分散機，剪切力不夠。

五、二氧化硅消光劑在涂料中的應用

二氧化硅高效消光劑在涂料工業中具有廣泛的應用，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，其涂膜具有優異的光學性能，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，其最大的優點是在得到所需要的消光效果的同時對涂料的黏度影響很小。
 

六、結論

選擇消光劑就是使表面產生微粗糙度, 而不影響涂料的外觀和漆膜的機械性能。

 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，使涂料呈現特有的光澤。正確的選擇消光劑就成為亞光涂料生產的關鍵所在。
 

消光粉特性
 

1：經過有機物或蠟處理的消光劑，具有優良的抗沉性，長時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，雜質極少,不含重金屬，可用于品質要求嚴格的油漆中。

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

消光粉在使用中注意的問題

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

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粉體,故使用消光劑時應戴上防塵口罩，小心操作，避免粉塵飛揚影響作業環境,如飛揚的粉塵量太大，超過國家標準，則應采取局部強制通風措。

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

4：經有機物或蠟處理的消光粉可能產生靜電，因此操作時應采取措施預防靜電,設備要有可靠接地。
 

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