1 Оптические свойства наполненных полимерных систем

1.1 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].

1

ρ

, нм

4

5

2

3

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

Рисунок 4 –Примеры некоторых спектров отражения.