炭黑的黑度测试及方法

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1、黑漆的L值与黑度及碳黑的分散黑漆，特别是高装饰场合的黑漆，比如部分钢琴漆、汽车原厂黑漆及修补漆中的黑色漆，通常对黑度有着很高的要求，也就是越黑越好。要做到这一点，基本都是用一些高色素炭黑，比如FW200、M1300、M1400、Raven5000、Raven5003等等，但是因为高色素炭黑通常原生粒径非常小，在十几个纳米大小，这就造成其分散和稳定比较困难，因此，黑漆的分散也是涂料生产中的一个热点。有两个指标评价黑漆的黑度：一个是黑度值My，通俗地说就是谁更黑。根据DIN55979标准，My值指：将颜料碳黑与沸腾的亚麻子油混成色浆，然后按精确规定地条件把该色浆施工在玻璃板上，

2、再测量影响明亮度的绿色光源的反射率，反射率通过某一公式计算即得到My值。My值越高，黑度越高。另一个是色相dM，通俗地说就是是蓝相黑还是红相黑。当dM＞0时，显示的是蓝相，而当dM＜0时，显示的是棕相，也就是红相。采用高色素碳黑，我们希望能得到黑度值高的蓝相碳黑，也就是说，My值及dM值均越高越好。My值和dM值与颜色的三刺激值X、Y、Z密切相关，而L、a、b或L、C、h又与X、Y、Z有关，也就是说，My值及dM与L、a、b或L、C、h值也是密切相关的。他们之间可以用公式来表示：My=100Log(100/Y)Mc=100(logXn/X-logZn/Z+logYn/Y)d

3、M=Mc-MyL*=116(Y/Yn)1/3-16a*=500[(X/Xn)1/3-(Y/Yn)1/3]b*=200[(Y/Yn)1/3-(Z/Zn)1/3]X、Y、Z----试样的三刺激值XYZ（对2°标准观察者）Xn,Yn,Zn----表示全反射漫射体的三刺激值XYZ（对2°标准观察者）或X10Y10Z10（对10°标准观察者）如果X/Xn，Y/Yn或Z/Zn小于0.008856，上列公式应按下述作变更：(X/Xn)1/3应换作7.787(X/Xn)+16/116(Y/Yn)1/3应换作7.787(Y/Yn)+16/116(Z/Zn)1/3应换作7.787(Z/Zn)+

4、16/116从这些公式可以看出：My值与Y值有关，L值也与Y值有关。再简单一点说：My值与L值有关。而dM值我们看到与XYZ均有关系，也就是说，dM值与Lab或LCh均有关系。这样，就可以很简单地得出结论：L值越低，My值越高，黑度值也就越高。但事实是否是这样呢？那为什么还要这么麻烦地用My值来表示黑漆黑度呢？其实很简单：光泽的影响。My值与L值相关，与底色无关。高光泽提供一定光反射，会使L值明显升高。也就是说，当采用色差仪测试高光泽的底板时，入射的一部分光线在漆膜的表面被反射回来，而根本没来得及被碳黑颗粒所吸收，所以L值会比实际值偏高。如果采用普通的色差仪，很难排除光泽的

5、影响。而当采用积分球式分光光度仪测试颜色时，也会存在这种现象。一般的分光光度仪可以选择是否包含光泽。而黑度计最终的测量结果应该排除了光泽的影响。有些朋友在论坛求助，希望得到黑漆的L值低于23，却怎么也做不到。这就与光泽的影响有关。通常来讲，分散得好的黑浆，光泽都较高，虽然排除光泽后的L值很低，但如果没有选择不包含光泽，其L值就比较高了。而分散得不好的黑浆，其光泽较低，但同时黑度也比较低，所以L值也很难低于23。有人碰到下列的例子：“同样是BYK-163，同样的配方条件，但一个是8%的碳黑用1%的分散剂，一个是6%的碳黑用6%的分散剂，结果前者的L值做的比后面的还漂亮”为什么

6、？因为前者分散剂严重不足，碳黑没有分散好，颜料絮凝，所得的漆膜光泽低，所以测试出来的L值更接近实际的L值，而后面的配方颜料分散得很好，光泽很光，测试时由于入射光在漆膜表面反射而非吸收，反而得到的L值比前者要高。也就是说，如果你要求L值低于23，这是很容易做到的。做一个哑光碳黑，就可以了（注：并非简单的添加消光粉来实现，因为消光粉会明显导致黑度下降进而影响L值）。但这种要求是不合理的，普通的色差仪或未经调节的分光光度仪测试的L值都是包含光泽的。如果在光泽不一致的情况下比较L值，是没有意义的。说到碳黑的分散，首先要了解碳黑的特性，特别是表面化学。炭黑根据生产工艺的不同，表面呈现

7、一定的酸碱特性。当碳与氧在400℃处理或者室温碳与氧化物接触时，生成酸性氧化物，当炭黑在1000℃的惰性气体或者真空环境热处理，可以释放出所有表面复合物，之后冷却至室温，并与氧气接触，则生成碱性表面氧化物。（大部分涂料用碳黑的表面都是经过氧化处理的）对于酸性炭黑，如图1所示（来自Evonik），可以看出，炭黑经过表面氧化处理后，表面增加了羧基、羟基、酯基、醌基酸酐、醚基等极性基团（参见图2，来源：Evonik）。这些表面极性基团对于分散很重要。为什么这么说？我们知道，分散是通过在颜料表面形成树脂或者高分子包裹层，