碳黑和分散剂对黑度的影响

1、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。

2、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2K PU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）；HAAKE RheoStress 600 流变仪（Thermo 提供）； Disperser DAS

3、 200 振荡分散仪（Lau GmbH 提供）、Xrite MA-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 （由氟特提供）;N-3390 （Bayer 提供）。各种溶剂（工业级）：醋酸丁酯、丙二醇甲醛醋 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、EFKA 3288 （由 Ciba 提供）。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Disperser DAS 200振荡分散仪中振荡3小时

4、。取出后过滤备用。表i碳黑研磨浆配方色浆名称HCC1-AHCC1-BHCC1-CHCC1-D卜分散剂名称分散剂A分散剂B分散剂C分散剂D分散剂固含30%46%30%50%HCC18.008.008.008.00分散剂添加量10.366.7610.366.22SM510n44.4444.4444.4444.44稀释剂37.2040.8037.2041.34合计100.00100.00100.00100.00色浆名称HCC2-AHCC2-BHCC2-CHCC2-D卜分散剂名称分散剂A分散剂B分散剂C分散剂D分散剂固含30%46%30%50%HCC28.008.008.008.00分散剂添加量14.

5、009.1314.008.40SM510n44.4444.4444.4444.44稀释剂33.5638.4333.5639.16合计100.00100.00100.00100.00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值白勺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%。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2 2K PU清漆及稀释剂配方2K PU清漆稀释剂 TOC o 1-5 h z SM510n60.06二甲苯33.33BAC10.46醋酸丁酯

6、33.33PMA5.33PMA33.3410%EFKA3288溶于PMA中1.55合计10010%EFKA3288溶于PMA中1.55合计100N-339022.60合计备注：2K PU清漆的固含为56.38。本清漆为双组份，固化剂 N-3390组份在使用前添加。色浆的细度测试采用25微米刮板细度计测试以上色浆的细度，结果如表3:表3色浆的细度测试结果颜料名称HCC1HCC2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A 分散剂B 分散剂C 分散剂细度（秘米）55557.55555从以上测试结果来看，以上分散剂均对两种颜料均具有较好的分散效果。除分散剂E分散HCC1后的细

7、度在7.5微米以下外，其余色浆的细度均 在5微米以下色浆的流板试验将1.0g以上黑色色浆与9.0g 2K PU清漆以及5.0g稀释剂一起加入到塑料瓶中，振荡10分钟 后，流涂于透明的PET膜上。于60 c烘烤1小 时后观察其光泽、絮凝、起粒、透明度、展色力 等。用这种方法可以评价颜料在树脂体系中的稳 定性。结果如表4:表4色浆的流板试验结果颜料名称HCC1HCC2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A分散剂B分散剂C分散剂20 光泽86.986.586.484.685.68686.785.68560 光泽91.591.190.990.190.890.391.290.490.

8、4絮凝（级）111111111起粒（级）111111111透明度（级）111111111展色力（级）111111111注：絮凝指涂料聚集成团，按其程度分为1-5级，1级无絮凝，5级严重絮凝；起粒是指流板后在漆膜表面能观察到颗粒的现象，按其程度分为1-5级，1级漆膜表面无颗粒，5级漆膜表面有非常多的颗粒；透明度及展色力也分为1-5级，1级最彳i, 5级最差；从以上试验可知，在该树脂体系中，以上分散剂 对于HCC1及HCC2均具有较好的稳定效果， 流板后的光泽均较高，且无絮凝、起粒等现象， 透明度和展色力也非常优异。色浆的涂膜试验将37.5g以上黑色色浆与62.5g 2K PU清漆混合于塑料瓶中，

9、振荡10分钟后，采用100微米 涂膜器在LENETA黑白卡纸上涂膜，于60 c烘 烤1小时后观察其表面光泽、流平及起粒状况。结果如表5所示：表5色浆的涂膜试验结果颜料名称HCC1HCC2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A分散剂B分散剂C分散剂20 光泽80.374.574.277.875.771.47670.178.860 光泽85.687.287.589.486.988.987.488.489.1起粒（级）111111111流平（级）111111111备注：1流平指采用线棒涂膜后，漆膜表面的流平效果，分为1-5级，1级最彳i, 5级最差；起粒是指涂料因絮凝或调入性差而

10、产生颗粒，涂膜后在漆膜表面能观察到颗粒的现象，按其程度分为1-5级，1级漆膜表面无颗粒，5级漆膜表面有非常多的颗粒。2配制后的色漆固含为 49.40% , P/B为0.066 ;从以上试验结果可知，在该树脂体系中，以上分 散剂对于HCC2及HCC1均具有较好的稳定效 果，涂膜后的光泽均较高、流平较好且无粒等现 象。其中针对HCC1 ,分散剂A及分散剂D更 佳；针对HCC2 ,分散剂D、分散剂E及分散剂 B的光泽更高一些。色浆的流变曲线测试采用HAAKE RheoStress 600 流变仪测定以上 色浆的流变曲线，测定结果见图1及图2:图3列出了以上色浆在剪切速率为 9.7 1/s时的 粘度：

11、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Bo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Co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。色漆的黑度测试将1.6涂膜的色板采用Xrite MA-68 口分光光度 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。XYHCC1-A2.0250.4780.8100.94059.430.2240.224HCC2-A1.248-0.186-1.1241.140260.610.127

12、0.138HCC1-B1.692-0.323-0.6480.724243.510.1700.187HCC2-B1.436-0.183-0.3520.397242.590.1460.159HCC1-C1.550-0.356-0.7380.820244.220.1540.172HCC2-C1.233-0.207-0.8570.881256.400.1240.137HCC1-D0.828-0.031-0.6840.685267.380.0860.092HCC2-D0.852-0.060-0.7850.787265.630.0880.094HCC1-E1.718-0.197-0.3870.435243

13、.000.1760.190HCC2-E1.395-0.175-0.2680.320236.950.1420.154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；dMv0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(DIN 6274 ),本文中均取值 100来计算2。 将以上

14、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

15、C获得了 最高的dM值。结果分析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2050% , 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 SM 510n

16、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 !HCC1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

17、。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。HCC2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。HCC1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。