碳黑和分散剂对黑度的影响

分散剂及碳黑对黑度的影响摘要：本文采用不同的分散剂分散进口高色素碳黑及国产高色素碳黑，可以看出分散剂对碳黑的黑度、粘度有非常明显的影响。合适的分散剂可以得到低粘度、低触变性、高黑度及偏蓝色色相的碳黑浆。对这两种高色素碳黑而言，分散剂D均获得了最佳的试验结果。采用不同的分散剂，两种碳黑之间的黑度差别也不同。当采用分散剂D时，两种高色素碳黑的黑度值比较接近。关键词：分散剂、碳黑、黑度0

概论颜料是色漆生产中不可缺少的成份之一，起到了很好的色彩和装饰性1。黑色颜料能提供黑色，并在和其他颜料调配时降低饱和度，在各种涂料中尤其是高档的汽车漆中，占有一定有市场。碳黑是最重要的黑色颜料，高色素碳黑能提供极高的黑度。对高黑度及偏蓝色色相的渴望，永远是使用高色素碳黑的涂料人的追求。本文选用了进口和国产两种高色素碳黑，分别采用不同的进口知名品牌的市场上反映对碳黑分散效果较好的分散剂在2KPU体系中进行研磨。比较了不同的分散剂对碳黑分散性的差异，以及相同的分散剂不同碳黑之间的差异。1

试验部分1.1

仪器和试剂电子天平（精确到0.001g，METTLER提供）；100微米涂膜器、光泽及雾影仪、25微米刮板细度计（以上由BYK-Gardner提供）；HAAKERheoStress600流变仪（Thermo提供）；DisperserDAS200振荡分散仪（LauGmbH提供）、XriteMA-68II五角度分光光度计（爱色丽提供）。颜料：国产高色素碳黑（以HCC-1来表示）、进口高色素碳黑（以HCC-2表示）。树脂：SM510n（由氰特提供）；N-3390（Bayer提供）。各种溶剂（工业级）：醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯（PMA）、二甲苯等。助剂：分散剂A、分散剂B、分散剂C、分散剂D、分散剂E、EFKA3288（由Ciba提供）。1.2

色浆的配制按表1所示的配方，在玻璃瓶中首先添加溶剂及分散剂，混合均匀后加入颜料、树脂和玻璃珠，密闭后置于DisperserDAS200振荡分散仪中振荡3小时。取出后过滤备用。表1

碳黑研磨浆配方色浆名称HCC1-AHCC1-BHCC1-CHCC1-DHCC1-F分散剂名称分散剂A分散剂B分散剂C分散剂D分散剂E分散剂固含30%46%30%50%40%HCC18.008.008.008.008.00分散剂添加量10.366.7610.366.227.77SM510n44.4444.4444.4444.4444.44稀释剂37.2040.8037.2041.3439.79合计100.00100.00100.00100.00100.00色浆名称HCC2-AHCC2-BHCC2-CHCC2-DHCC2-F分散剂名称分散剂A分散剂B分散剂C分散剂D分散剂E分散剂固含30%46%30%50%40%HCC28.008.008.008.008.00分散剂添加量14.009.1314.008.4010.50SM510n44.4444.4444.4444.4444.44稀释剂33.5638.4333.5639.1637.06合计100.00100.00100.00100.00100.00备注：[1]

以上配方为质量份，下同；

[2]

以上配方中，分散剂添加量为针对颜料DBP值的35%；其中HCC1的DBP值为111，而HCC2的DBP值为150；

[3]

以上色浆的颜基比为1/4，固含为37.77%。

1.3

树脂基料的配制按表2所示的配方，加入溶剂、树脂及助剂等，搅拌均匀。表22KPU清漆及稀释剂配方2KPU

清漆稀释剂SM510n60.06二甲苯33.33BAC10.46醋酸丁酯33.33从图1~图3可见，对于HCC1而言，在SM510n树脂体系中，分散剂D具有最佳的降粘效果，其次为分散剂B。对于HCC2而言，分散剂D同样具有最佳的降粘效果，其次为分散剂C。并且从流变曲线上可以看出，采用分散剂D研磨的色浆，其触变性均最低。1.8

色漆的黑度测试将1.6涂膜的色板采用XriteMA-68Ⅱ分光光度计测试颜色。在D65光源、10°观察角、45°入射角时其颜色数据见表6：表6

黑漆的颜色数据色浆名称L*a*b*C*h°XYZHCC1-A2.0250.4780.8100.94059.430.2240.2240.185HCC2-A1.248-0.186-1.1241.140260.610.1270.1380.226HCC1-B1.692-0.323-0.6480.724243.510.1700.1870.246HCC2-B1.436-0.183-0.3520.397242.590.1460.1590.195HCC1-C1.550-0.356-0.7380.820244.220.1540.1720.235HCC2-C1.233-0.207-0.8570.881256.400.1240.1370.205HCC1-D0.828-0.031-0.6840.685267.380.0860.0920.146HCC2-D0.852-0.060-0.7850.787265.630.0880.0940.155HCC1-E1.718-0.197-0.3870.435243.000.1760.1900.231HCC2-E1.395-0.175-0.2680.320236.950.1420.1540.184针对黑漆而言，有三个指标可以评估其黑度：My值，可以称为“黑度值”或“黑色值”，与底色色相无关。Mc值，也可以称为“黑色值”，与底色色相有关。dM则表达了黑漆的色相。这三者的关系为：dM=Mc-My（dM＞0时，表示偏蓝色色相；dM＜0时，表示偏棕色色相），My=100*log(100/Y)，Mc=100*(logXn/X-logZn/Z+logYn/Y)，其中Xn、Yn及Zn为照明灯方式下的标准颜色值（DIN6274），本文中均取值100来计算2。将以上数据按公式计算后，得出各种色浆的黑度值Mc如图4所示。从图中可以看出，HCC1和HCC2采用不同的分散剂研磨，黑度均有差别。其中HCC1的黑度基本上低于HCC2。而采用不同的分散剂，两个颜料黑度值的差别也不同。采用分散剂D来研磨碳黑，无论对于HCC1，还是HCC2，均获得了最高黑度，且二者的差别很小。计算dM值如图5所示。从图中可以看出，HCC1及HCC2采用不同的分散剂研磨，除分散剂E外，其余分散剂所得的dM值均为HCC2大于HCC1。这表明HCC2更具有蓝色的色相。其中针对HCC2，采用分散剂A及分散剂D获得了最高的dM值；而针对HCC1，分散剂D及分散剂C获得了最高的dM值。

2

结果分析2.1

碳黑用分散剂选择我们认为，比较不同的碳黑的黑度及色相，必须要将该碳黑完全分散好。如果采用润湿性很差的树脂，再配套不合适的分散剂，就不能真正展现碳黑的性能。尤其是高色素碳黑，如果没有采用合适的分散剂，或者采用了好的分散剂但加入的剂量却不足，或分散剂与树脂体系有些不相容，分散好的颜料粒子都很容易絮凝，从而影响其黑度的评估2。本文中所选用的分散剂，均为市场上针对碳黑有较好稳定分散效果的分散剂。分散剂的推荐用量一般针对颜料DBP值的20~50%，本文中选取35%，可以获得较好的性价比。从流板及涂膜的试验结果来看，采用以上分散剂在SM510n树脂体系中分散碳黑HCC1及HCC2，均无絮凝现象产生，碳黑得到了很好的分散及稳定效果。然而即使这样，从试验结果来看，采用不同的分散剂，其黑度的差异也相当大，例如采用分散剂D和分散剂A来分散HCC1，其黑度值Mc相差达69.98！2.2HCC1碳黑用分散剂的评估在SM510n树脂体系中分散HCC1，从流板及涂膜的结果来看，所选用的分散剂均有较好的结果。其中以分散剂A略优。从降粘的效果来看，分散剂D获得了明显低的粘度，并且触变性较低，色浆放置隔夜后依然具有优异的流动性。而My及dM值的比较则如图7所示。采用分散剂D来分散HCC1，无论是My值，还是dM值，均获得了最高值。这表明，采用分散剂D来分散HCC1，可以获得最高的黑度，及偏蓝的色相。2.3HCC2碳黑用分散剂的评估在SM510n树脂体系中分散HCC2，从流板及涂膜的结果来看，所选用的分散剂均有较好的结果。其中以分散剂B、分散剂D、分散剂E略优。从降粘的效果来看，分散剂D获得了明显低的粘度，并且触变性较低，色浆放置隔夜后依然具有优异的流动性。分散剂B也获得了较好的流变曲线。而My及dM值的比较则如图8所示。采用分散剂D来分散HCC2获得了最高的My值和非常高的dM值。这表明，采用分散剂D来分散HCC2，可以获得最高的黑度，及偏蓝的色相。2.4HCC1和HCC2的比较总体上而言，HCC2的黑度值要比HCC1略高，也更偏蓝相一些。采用不同的分散剂，HCC1及HCC2的差别也不同。采用分散剂A，二者Mc值相差达54.56；而采用分散剂D，二者的Mc值相差仅为0.73。3

结语通过采用不同的分散剂在SM510n树脂体系中分散高色碳碳黑HCC1及HCC2，可以看出，分散剂对碳黑的黑度、粘度有非常