炭黑在涂料中的应用

㈢.涂料用炭黑

⒈炭黑在涂料中的作用

涂料对其颜料的要求，除颜色以外，还对其着色力、吸油量、水分、水溶性、pH值、相对密度、粒子形状大小、耐溶剂性、耐化学品性、耐候性、无毒无公害性、分散性等有不同的要求。炭黑在物理方面活性很高，但在化学方面则是不活性的，因此其耐候性和耐化学品性好。炭黑的黑度和着色力高，价格稳定，因此是涂料工业不可缺少的黑色颜料，常用于建筑、汽车、铁路车辆和船舶用涂料中。炭黑除用于黑色涂料外，还作为调色颜料应用于灰色及其他颜色的涂料中。

⒉炭黑的基本性能

⑴黑度

黑度是涂料用炭黑的主要指标，当用于黑色涂料的着色时，例如黑色汽车面漆,要求所用炭黑黑度愈高愈好。当将炭黑用于调色时，黑度太高添加量太少，反而容易引起不同批次的涂料产品产生色差，故要求使用黑度较低的炭黑。

炭黑的黑度即炭黑吸收光的程度，光吸收愈多，光反射愈弱，炭黑及其着色物质的黑度就越高。由于光吸收作用在炭黑粒子内部(准晶体碳晶格中)产生，当炭黑在涂料中浓度为一定时，炭黑粒径越细，同样容积中炭黑粒子数也越多，光吸收也越强，黑度也越高，而用粒径较粗的炭黑，光反射较多，即使增加炭黑浓度，使同样容积中炭黑粒子数增多，但光反射仍较多，黑度仍较采用细粒子炭黑的低。

炭黑的聚集体会产生光散射作用，当炭黑结构高时，聚集体的光散射增强，从而也会降低光吸收的程度即降低黑度。

⑵着色力

着色力(着色强度)是将白色或彩色颜料和炭黑混合时，炭黑的着色能力。也就是炭黑使混合物系光吸收作用提高的程度。这一特性取决于炭黑和颜料的配量比和炭黑本身的性质，当配量比一定时，某一炭黑的着色能力即为其着色强度，在涂料行业中习称为着色力。炭黑粒径小，结构低，差色力就较高，然而当粒子小于20m时着色能力不再上升，甚至下降，其原因如下:

粒径过小难分散，形成较大附聚体。

一粒径小的炭黑，被粒径较大的颜料粒子遮蔽。

粒径小于20nm时，涂膜的透明度增加。

如将炭黑按不同配最比和一个白色颜料混合时，可进行浅灰、 灰色、深灰和黑色着色，如欲将一种颜色略微调暗些，则可用炭黑调色。一般采用着色强度较低的， 也就是粒子较大的炭黑来调色，因为使用高着色强度的炭黑来调色时，添加量很小，添加量的细小误差对配出的颜色影响就很大。

⑶色调(色相)

“炭黑粒子”随粒径减小而减弱的光散射还会影响色调。用细粒径炭黑进行表层黑色着色能产生淡蓝色调，它能进步增强高色度视觉印象。用粗粒径炭黑着色则会产生棕色色调。

可见光射入炭黑“饱和色”(不透明)着色层中时，炭黑粒径越细，短波蓝光的散射比长波红光更强。由于红光散射更弱，便能更深地射入着色层，而蓝光散射更强，它能更强地产生回散射，从着色层中向外反射。

观察用炭黑着色的透明层时，色调关系恰好相反，随着炭黑粒径减小，可见光中散射强的蓝光射入着色层较少，而从另一面透射而出。因此由于缺少蓝光，透明层则更显棕色色调。

进行“白色混合着色”(调色)时，得到的结果与观察透明层中饱和色着色的情况相同。使用细粒径发黑时，可见光蓝光部分侧向散射较强，从而使余下的红光引起黄灰色色调。相反，前述用来“调色”的粗粒径炭黑特别是粒子较粗的灯烟炭黑却会引起蓝相色调。

除粒径外，炭黑的结构也会对色调产生影响，结构较高的炭黑和粒子较粗的炭黑会产生相似的影响。