㈢.涂料用炭黑

⒈炭黑在涂料中的作用

涂料對(duì)其顏料的要求，除顏色以外，還對(duì)其著色力、吸油量、水分、水溶性、pH值、相對(duì)密度、粒子形狀大小、耐溶劑性、耐化學(xué)品性、耐候性、無毒無公害性、分散性等有不同的要求。炭黑在物理方面活性很高，但在化學(xué)方面則是不活性的，因此其耐候性和耐化學(xué)品性好。炭黑的黑度和著色力高，價(jià)格穩(wěn)定，因此是涂料工業(yè)不可缺少的黑色顏料，常用于建筑、汽車、鐵路車輛和船舶用涂料中。炭黑除用于黑色涂料外，還作為調(diào)色顏料應(yīng)用于灰色及其他顏色的涂料中。

⒉炭黑的基本性能

⑴黑度

黑度是涂料用炭黑的主要指標(biāo)，當(dāng)用于黑色涂料的著色時(shí)，例如黑色汽車面漆,要求所用炭黑黑度愈高愈好。當(dāng)將炭黑用于調(diào)色時(shí)，黑度太高添加量太少，反而容易引起不同批次的涂料產(chǎn)品產(chǎn)生色差，故要求使用黑度較低的炭黑。

炭黑的黑度即炭黑吸收光的程度，光吸收愈多，光反射愈弱，炭黑及其著色物質(zhì)的黑度就越高。由于光吸收作用在炭黑粒子內(nèi)部(準(zhǔn)晶體碳晶格中)產(chǎn)生，當(dāng)炭黑在涂料中濃度為一定時(shí)，炭黑粒徑越細(xì)，同樣容積中炭黑粒子數(shù)也越多，光吸收也越強(qiáng)，黑度也越高，而用粒徑較粗的炭黑，光反射較多，即使增加炭黑濃度，使同樣容積中炭黑粒子數(shù)增多，但光反射仍較多，黑度仍較采用細(xì)粒子炭黑的低。

炭黑的聚集體會(huì)產(chǎn)生光散射作用，當(dāng)炭黑結(jié)構(gòu)高時(shí)，聚集體的光散射增強(qiáng)，從而也會(huì)降低光吸收的程度即降低黑度。

⑵著色力

著色力(著色強(qiáng)度)是將白色或彩色顏料和炭黑混合時(shí)，炭黑的著色能力。也就是炭黑使混合物系光吸收作用提高的程度。這一特性取決于炭黑和顏料的配量比和炭黑本身的性質(zhì)，當(dāng)配量比一定時(shí)，某一炭黑的著色能力即為其著色強(qiáng)度，在涂料行業(yè)中習(xí)稱為著色力。炭黑粒徑小，結(jié)構(gòu)低，差色力就較高，然而當(dāng)粒子小于20m時(shí)著色能力不再上升，甚至下降，其原因如下:

粒徑過小難分散，形成較大附聚體。

一粒徑小的炭黑，被粒徑較大的顏料粒子遮蔽。

粒徑小于20nm時(shí)，涂膜的透明度增加。

如將炭黑按不同配最比和一個(gè)白色顏料混合時(shí)，可進(jìn)行淺灰、 灰色、深灰和黑色著色，如欲將一種顏色略微調(diào)暗些，則可用炭黑調(diào)色。一般采用著色強(qiáng)度較低的， 也就是粒子較大的炭黑來調(diào)色，因?yàn)槭褂酶咧珡?qiáng)度的炭黑來調(diào)色時(shí)，添加量很小，添加量的細(xì)小誤差對(duì)配出的顏色影響就很大。

⑶色調(diào)(色相)

“炭黑粒子”隨粒徑減小而減弱的光散射還會(huì)影響色調(diào)。用細(xì)粒徑炭黑進(jìn)行表層黑色著色能產(chǎn)生淡藍(lán)色調(diào)，它能進(jìn)步增強(qiáng)高色度視覺印象。用粗粒徑炭黑著色則會(huì)產(chǎn)生棕色色調(diào)。

可見光射入炭黑“飽和色”(不透明)著色層中時(shí)，炭黑粒徑越細(xì)，短波藍(lán)光的散射比長(zhǎng)波紅光更強(qiáng)。由于紅光散射更弱，便能更深地射入著色層，而藍(lán)光散射更強(qiáng)，它能更強(qiáng)地產(chǎn)生回散射，從著色層中向外反射。

觀察用炭黑著色的透明層時(shí)，色調(diào)關(guān)系恰好相反，隨著炭黑粒徑減小，可見光中散射強(qiáng)的藍(lán)光射入著色層較少，而從另一面透射而出。因此由于缺少藍(lán)光，透明層則更顯棕色色調(diào)。

進(jìn)行“白色混合著色”(調(diào)色)時(shí)，得到的結(jié)果與觀察透明層中飽和色著色的情況相同。使用細(xì)粒徑發(fā)黑時(shí)，可見光藍(lán)光部分側(cè)向散射較強(qiáng)，從而使余下的紅光引起黃灰色色調(diào)。相反，前述用來“調(diào)色”的粗粒徑炭黑特別是粒子較粗的燈煙炭黑卻會(huì)引起藍(lán)相色調(diào)。

除粒徑外，炭黑的結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)色調(diào)產(chǎn)生影響，結(jié)構(gòu)較高的炭黑和粒子較粗的炭黑會(huì)產(chǎn)生相似的影響。