Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Ярославский государственный технический университет”

Оптические свойства полимерных композиционных покрытий

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

2012

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

 Ярославский государственный технический университет, 2012

Содержание

Введение	4
1 Оптические свойства наполненных полимерных систем	7
1.1 Отражение света	7
1.2 Рассеяние и поглощение света	10
1.3 Оптимизация процесса диспергирования с использованием функции ГКМ	17
1.4 Влияние объемного содержания пигментов на оптические свойства композиционных материалов	19
1.5 Определение укрывистость	23
1.6 Красящая и разбеливающая способность пигментов	33
1.6.1 Определение красящей способности цветных и черных пигментов	34
1.6.2 Определение разбеливающей способности белых пигментов	37
1.7 Влияние дисперсного состава и формы частиц на оптические свойства пигментированных лакокрасочных материалов	38
2 Механизм зрения	42
3 Цвет пигментированных лакокрасочных материалов	45
3.1 Причины окрашенности органических и неорганических соединений	47
3.2 Источники света. Цветовая температура	53
4 Метрология цвета.	58
4.1 Основные понятия и определения цветометрии	58
4.2 Неравноконтрастные колористические системы	59
4.2.1 Система RGВ	59
4.2.2 Колористическая система XYZ	61
4.3 Колористическая система CIEL*a*b*	70
4.4 Расчет цветовых характеристик. Метод взвешенных и избранных ординат	74
4.4.1 Расчет координат цвета по способу взвешенных ординат	74
4.4.2. Расчет координат цвета по способу избранных ординат	78
4.5 Расчет цветового различия	83
4.6 Оценка белизны	86
4.7 Оценка желтизны	88
4.8 Оценка черноты	88
4.9 Аддитивное и субстрактивное смешение цветов	89
4.10 Расчет рецептур лакокрасочных материалов заданного цвета и колеровка	92
5 Средства измерения цвета	97
5.1 Геометрия измерения	97
5.2 Аппаратура	101
5.3 Измерение блеска	104
Задачи для самостоятельной подготовки студентов	106
Список использованных источников	112

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».