水性聚氨酯是聚氨酯以颗粒形式分散在水介质中，其涂膜为颗粒堆积膜。虽然成膜过程中粒子会出现变形，粒子间出现融合，但其表面粒子的痕迹一直存在。这种痕迹形成的表面凹凸会对入射光造成漫反射，使得水性聚氨酯涂膜表面光泽低于溶剂型聚氨酯涂膜。

水性聚氨酯比溶剂型聚氨酯成膜粗糙度大

水性聚氨酯粒径大，成膜粗糙度大

1、涂膜的通透度

水性聚氨酯涂层的通透度主要与分子结构有关，一切形成相分离、结晶都会降低涂层透光率。相分离和结晶会形成多相结构，相之间会形成界面，相区的折射率也会有差异。相区界面就会散射光线而影响透光率。

三、水性聚氨酯消光与自消光树脂

消光的核心——涂膜表面的漫反射

消光对涂层表面粗糙度是有要求的，根据反射原理，要达到很好的消光效果，涂层高低起伏程度必需达到下式所示的要求。

h—涂层表面粗糙起伏差; λ—光的波长; α—光的入射角

对于波长λ为 380 ～ 780 nm 的自然光，α 一般选择60°。因此要使涂层具有很好的效果，粗糙度应该大于 1. 0 μm。

1、消光粉消光

消光粉的消光机理:

在涂膜干燥过程中，从厚的湿涂膜变为薄的干涂膜时，涂膜厚度降低，在涂膜变薄过程中，部分消光粉颗粒被顶托在涂膜表面，形成粗糙表面。

消光粉是一类密度很低、蓬松带有大量空腔的物质，如二氧化硅消光粉。二氧化硅消光粉并不是中空球体，实质上它是一种类似一团棉球的物质。

消光粉在溶剂型和水性的不同表现：

2、消光粉消光存在的问题

消光粉在水性体系使用遇到 2 个难以解决的难题：

其一是涂膜在外力摩擦下会增光形成表面光亮划痕

——由于消光粉未被填充、机械强度低。蓬松的消光颗粒在外力挤压下会塌陷而使涂膜表面失去粗糙度。

其二是消光涂层发灰，黑度下降

——由于消光粉未被填充，消光粉空腔中存在空气，空气的折光率为1，远低于树脂，折射率差造成空腔界面强烈散射光线，外部光线未达到涂层基底就在涂层中被消光粉空腔散射，而散射的光线缺乏色泽为白光。

3、自消光水性聚氨酯

自消光水性聚氨酯目前主要的发展方向是大粒径水性树脂，利用大粒径水性树脂在成膜后涂膜保有的粒子痕迹形成粗糙表面。

需满足以下两个条件：

1. 粒径必须大于 1 μm。

2. 粒子形变要小。如果粒子形变能力强，成膜过程中会出现粒子变形塌陷，粗糙度会降低。

4、自消光水性聚氨酯存在的痛点

自消光水性聚氨酯涂膜的表面凹凸粒子为实心结构，其摩擦增光现象得到有效改善，但牺牲了成膜物性。

分散体粒子粒径大，剪切模量高，使其不能完善成膜。为了使得涂膜表面粒子不融合获得粗糙表面，其涂膜内部粒子难以融合。

涂膜是粒子堆积结构而非致密的膜结构

四、展望——聚氨酯微球消光

1、小粒径高物性树脂+大粒径微球

大粒径颗粒在涂膜表面富集形成粗糙表面

小粒径成膜树脂构成致密涂层本体

参考文献：

王武生: 水性聚氨酯涂料光泽控制——理论与实践