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你对炭黑的黑度了解多少?

   时间:2022-08-29 来源:互联网发表评论

 黑色是最深的颜色,神秘而具有力量感,黑色常常被认为是低调和奢华的代表,黑色也是很多时尚设计师的宠儿,经常会被设计师们为自己的作品注入灵魂,可以说黑色的搭配是永远都不会过时的,而且黑色也是一种具有多种不同文化意义的颜色……从科学层面讲,黑色基本上定义为没有任何可见光进入视觉范围,与白色正相反,白色是所有可见光光谱内的光都同时进入视觉范围内。从宇宙观的角度讲,黑是宇宙的本质,即为宇宙的真实面目,黑色可以表达对宇宙的敬畏和向往,具有超越现实的梦幻和无穷的精神,黑色的存在本身显示着自身的力量,奠定了黑色在整个世界的地位。

……

言归正传,小编其实是一个正儿八经的炭黑知识博主,大家眼里冷酷的黑其实和本篇文章中要讲的色素炭黑有着直接的关系,接下来炭黑产业网小编将会为大家主要讲解色素炭黑的特性分析以及炭黑黑度的测量标准。

一、色素炭黑

色素炭黑属于炭黑的一种,其实就是在涂料、油墨、塑料、化纤和皮革化工中作为着色剂使用的色素。按着色强度(或黑度)和粒子大小一般分为高色素炭黑、中色素炭黑、普通色素炭黑和低色素炭黑四种。主要是油炉法生产和槽法生产。在工业生产中经常作为颜料和填料来使用,能够赋予油漆、涂料、油墨、塑料等亮丽的黑色,不仅如此,还具有抗紫外线、耐酸碱等功能。生产应用中,将炭黑色粉均匀的分散在各种介质中,能更好的体现出炭黑色粉的性能。

二、色素炭黑的特性分析

对于炭黑黑度的检测一般体现在色素炭黑上,由于色素炭黑其分散性能好、着色力、遮盖力较强,在塑料产品、油墨产品、皮革化工产品、涂料产品、色粉产品、树脂产品等着色领域里,有着重要的应用价值。色素炭黑的性能对其最终质量表现有着决定性的作用。我国对色素炭黑的性能检测都有明确的标准规定,具体检测依据为国家标准GB/T  7044-2013《色素炭黑》。下面我们就色素炭黑的相关检测指标给大家分析一下。

GB/T  7044-2013规定的色素炭黑检测指标主要有黑度、粒径、吸油值、着色力、pH值、加热减量、灰分、挥发分、流动度、总比表面积、45μm筛余物、杂质这几个指标。色素炭黑出厂检验,仅需要检测吸油值、着色力、pH值、加热减量、灰分、黑度、流动度、45μm筛余物、杂质一共9个项目即可。而型式检验则要求所有指标全检。下面我们就色素炭黑的关键指标重点讲解一下。

1、黑度和粒径检测分析

黑度和粒径这两项指标是色素炭黑的重要分类依据。而且黑度直接与炭黑的粒径相关,粒径越小,比表面积愈大,炭黑的黑度越高。GB/T  7044-2013根据黑度和粒径将色素炭黑分成三大类即高色素接触法炭黑或高色素炉法炭黑、中色素接触法炭黑或中色素炉法炭黑、普通色素接触法炭黑或普通色素炉法炭黑。黑度测定可以根据GB/T  7048-2012《色素炭黑黑度的测定》的方法来检测。

2、表面化学性能检测分析

加热减量、挥发分、流动度等是色素炭黑表面化学性能表现的关键指标。色素炭黑表面具有不同的含氧官能团,这些含氧官能团越高则挥发分则越高,而色素炭黑表现出的色调可调性能就越好。挥发分含量检测可以依据GB/T  7047-2006《色素炭黑挥发分含量的测定》,流动度检测可以依据GB/T 7052-2012《色素炭黑流动度的测定》。

3、比表面积检测分析

为什么要检测比表面积?那是因为色素炭黑属于表面大的物质、所以具有一定的吸湿性能。而且如果吸湿性能超标,则对色素炭黑的包装、贮存、运输等过程产生不必要的麻烦,甚至影响最终的交货质量。此外如果色素炭黑比表面积不统一,吸湿量过大,除了会对加工带来麻烦外,还会要求进行特殊包装处理,增加生产成本。

当然,色素炭黑的检测指标还有其他好几项。其实概况来讲就是对色散度、覆盖力、流动性、相容性、稳定性、明暗度等几个常见母料质量性能的要求,延伸出的指标规定。色素炭黑在垃圾袋、塑料袋、电缆材料等产品的制造中应用极为常见,所以我们一定要通过检测,把好质量关,避免造成不必要的损失。

三、色素炭黑的黑度

炭黑产业网小编首先要简单介绍一下黑度这个物理学术语,实际物体的黑度是指实际物体向外的辐射力和同温度下黑体的辐射力之比。黑度是表征物体辐射特性的一个重要参数。黑度取决于物体的性质、物体的温度、表面状态、射线波长和方向。黑度只与发射辐射的物体本身有关,而不涉及外界条件。不同种类物质的黑度各不相同,同一物体的黑度又随温度而变化。表面状况对黑度有很大影响,尤其是对于金属,粗糙表面和光滑表面,其黑度相差甚多,而对于大部分的非金属材料,他们的黑度值都很高.且与表面状况的关系不大。

炭黑的黑度是炭黑的一个特性,炭黑黑度即炭黑的黑色程度。炭黑黑度的测量方法有两种,一是直接对比法,二是黑度计法。一般来讲,炭黑粒子愈小,黑度愈大,品级越高。

    1、炭黑的黑度与什么有关系

黑度直接跟炭黑的粒径有关系,粒径越小,表面积也就越大,那么炭黑的黑度也就越高。这是因为尽管原生粒子已熔合成原生聚集体,但是其比表仍能起作用,原生粒子细,则凝聚体的比表面积越大。所显现的颜色更黑,防紫外线作用更佳。由于细粒子炭黑的吸光率比粗粒子炭黑的更高,所以着色力更强。但是当粒径减小时,由于蓝光被优先吸收,为此色调变成棕相。细微原生粒子赋予炭黑更大的比表面积,同时增加分散难度,一般通过表面处理可调整润湿性和改善分散性。

    2、色素炭黑的黑度与色相

色素炭黑的颜色与颗粒的大小、颗粒的表面结构及其所吸附挥法物质的成分数目有一定的关系。炭黑的黑度和亮度,常以它的高分散机能作为先决前提,否则,粒径细的炭黑,其黑度和亮度也不能显示出来。

在干燥状态下炭黑的颜色与分散于色漆中的炭黑颜色是不一致的,由于炭黑的黑度与其分散性有很大的关系。要比较黑度,必需把炭黑分散于漆基中制成色浆,再配成色漆,然后制成涂膜试片进行对比。

炭黑的色相对于所应用的炭黑来说,也是重要的指标之一,通常炭黑的色相由三种原色形成,即红色、黄色和蓝色。灯黑和炉法炭黑具有十分显著的蓝相,调配灰色漆时,多用炉黑。

   3、炭黑的蓝相和红相

炭黑会有蓝相和红相区别。炭黑毋庸置疑是黑色,那么为什么会有细微的色相差异呢?这些现象与炭黑的哪些特性有关呢?

一般情况下,色素炭黑的黑度与其自身的原始粒径的大小有着最为直接的关系,当炭黑的原始粒径越小,其自身的黑度就越高,此时红相就会越明显;粒径较大的炭黑产品,相对来说就会显出比较好的蓝相,但是其自身的黑度却不如前者。并不是蓝相炭黑制备的色浆的黑度就低与红相炭黑,这很大程度取决于研磨设备的研磨效率。红相炭黑的原始粒径小,在实际的使用中对研磨设备的要求相对更高。

所有的阳光都被吸收了,没有反射光的视觉表现即为黑度。但是炭黑颗粒是很小的,细微颗粒能够反射很少的光的,而光的波长和颗粒尺寸有一定关系。炭黑颗粒在涂层等中的颗粒分布情况不同,反射的那一部分波长的光线就不同。相应的,黑色涂料就会显示出蓝相、红相或棕相。

在黑色浆中有一种情况是添加蓝色颜料(如酞青蓝),这个是为了显现蓝相,肉眼看上去感觉黑度好。当然,正确的提高黑度的方法是使炭黑更好的分散,提现最优黑度。

4、黑色浆如何观察判断黑度?

当我们做好了黑色浆后,怎么比较黑度呢?彩色颜料浆很容易对比观察,而黑色很难观察判别。有时候还会出现相反的结果。例如,在同一种乳液中同比例添加炭黑色浆A和B,在纸板上刮卡对比时,漆膜干后对比发现A色浆的黑度好,但是在玻璃板上刮卡,对光观察,发现B的黑度更高。出现这种情况的主要原因是,前者是反射光进入眼睛,后者是透射光。刮膜观察主要是观察炭黑分散情况,细度越细,总体来说被分散的颜料总表面积越大,吸收光的能力越大,黑度越高,也就是颜色越深。当丝棒的棒丝足够粗时,涂膜足够厚,两者的观察结果会趋于一致。实际应用中需要根据使用行业产品来确定观察方式,通常的涂布会使用直接观察,涂膜厚度150μm左右;一些透明产品需要使用细线棒或薄的涂布器涂膜观察。

5、炭黑色浆的黑度影响因素有哪些?

同种炭黑,炭黑分散越充分,黑度自然会好。炭黑分散越好,颜料总表面积越大,吸收光的能力越大,黑度越高,也就是颜色越深。

另外就是炭黑粒径,这里指原始粒径。很多情况下,研磨研磨很充分,但是黑度依然不好,这可能是炭黑的原始粒径原因。炭黑原生粒子的尺寸决定炭黑的黑度。高色素炭黑原生粒子10个纳米左右,普通炭黑在50纳米以上。当炭黑都得到了充分分散时,越细的炭黑,黑度越高。否则高色素炭黑样品的黑度可能还不如普通炭黑,这也是很多人遇到的情况。所以,当我们得到黑色浆的黑度不够时,不要总以为是炭黑本身有问题,而沉迷于选炭黑颜料中,制备研磨工艺及设备也是要考虑的,研磨工艺最优才能得到充分分散的炭黑色浆。

6、炭黑色浆必须选用色素炭黑吗?

在制备炭黑色浆时,为了追求黑度,会选择高色素炭黑。其实此法不可取的。首先,每个行业应用的炭黑色浆有不同的要求,最合适的才是最好的。有些行业应用是可以使用低端橡胶炭黑来制备黑色浆的。此外,不同色素炭黑分散难度是不一样的,需要的分散助剂体系也不同,例如高色素炭黑不易分散。在成本和性能最优的条件下制备产品才是最佳的。

    四、 炭黑黑度的测量

我们仪器对黑度测量的解决方案:

第一步:根据不同的样品形态,选择合适的黑度计型号。

CS-820N CS-820 CS-800 CS-660

固体表面

(橡胶、炭黑膜)✔✔✔✔

糊状物、粉末

(油墨、炭黑)✔✔✔

颗粒(黑色母粒)✔✔

CS-820N(升级版) ‍

CS-820(高端型)

CS-800(中高端型)

CS-660(经济型)

第二步:测量方案选择

1、国家标准GB/T 7048-2012,用反射率表示样品的黑度值。

只需测量仪器参数中的Y值,Y值范围为0~100,数值越大,黑度越小。

2、国际标准通过MY、MC、dM三个参数来表述,其中dM=MY-MC。

MY值由反射率通过计算得到,MY值越高,黑度越高。

dM:表示蓝相黑还是红相黑,

当dM>0时,是蓝相;dM<0时,是红相;

一般蓝相的炭黑比红相炭黑更黑,所以MY和dM都越高越好。

选择仪器中的黑度参数,直接测出MY和dM值,MY值范围为0~400,dM为正负值。

国内的有些企业采用光泽度计来测量黑度,测量结果跟黑度只有相关性,并不准确,也不符合国家和国际规定的测量标准。

3、其他参数测量

彩谱仪器除了能测量反射率和黑度外,还能测量各个颜色空间的颜色参数,包括:颜色空间有CIE-L*a*b,L*C*h,L*u*v,XYZ,Yxy,反射率,HuAnterlab,Munsell  MI,CMYK,RGB,HSB等,指标有:白度,黄度,Tint,同色异谱指数Milm,沾色牢度,变色牢度,ISO亮度,8光泽度,A密度,T密度,E密度,M密度等。

    五、 除了黑度,我们还能测炭黑 什么

1、炭黑着色力

原理:工业着色参比炭黑(ITRB)或标准参比炭黑3#(SRB3#)与氧化锌和液体增塑剂相混合,将得到的糊状物研磨均匀,然后涂敷成厚度均匀的薄膜,用对不同灰色梯度灵敏的反射仪,测量其光的反射率。按相同方法混合试样,并测量其光的反射率,由两个光的反射率之比值,可得到试样的着色强度。

计算方法:着色强度T以标样对试样的光反射率之比计,如式(1)所示,数值以%表示

式中:

R------0.100 0g标样的反射率值

S------试样反射率值

以我们CS-660为例,说明如何测量炭黑的着色力

<1>根据标准制备标准参比炭黑和试样炭黑的墨浆薄膜

<2>用CS-660测量标准参比炭黑的Y值,即标准参比炭黑的反射率值Yt

<3>用CS-660测量试样炭黑的Y值,即试样炭黑的反射率值Ys

<4>计算试样炭黑的着色强度T=Yt/Ys

    2、粒径测量

原理:光源以45°角照射在炭黑表面上,炭黑吸收了大部分的入射光,小部分的入射光自炭黑表面反射。炭黑粒径愈小,反射光愈弱。光电池将垂直方向的漫射光的光能转变为电能,在反射仪上显示出反射率,由粒径与反射率的关系式计算炭黑的粒径值。

计算方法:将试样炭黑的反射率值代入下列经验方程式计算炭黑粒径值(D),数值以纳米(nm)表示

式中:

D------炭黑粒径值,单位为纳米(nm);

I------炭黑的反射率值。

以我们CS-600C为例,说明如何测量炭黑的粒径

<1>用CS-600C测出炭黑的反射率值Y

<2>Y等同于粒径公式中的I,Y值代入I,由粒径公式即可算出炭黑的粒径                  

炭黑的颜色与颗粒的大小、颗粒的表面结构及其所吸附挥法物质的成分数量有一定的关系。炭黑的黑度和亮度,常以它的高分散性能作为先决条件,否则,粒径细的,其黑度和亮度也不能显示出来。  在干燥状态下炭黑的颜色与分散于色漆中的颜色是不一致的,因为炭黑的黑度与其分散性有很大的关系。要比较黑度,必须把炭黑分散于漆基中制成色浆,再配成色漆,然后制成涂膜试片进行对比。

色相对于所应用的炭黑来说,也是重要的指标之一,通常炭黑的色相由三种原色形成,即红色、黄色和蓝色,主要是针对加工产品颜色进行调整的。灯黑和炉法炭黑具有十分明显的蓝色色相。调配灰色漆时,多用炉黑。

   六、 高色素炭黑

色素炭黑色素炭黑有个高色素,着色能力特别强,但是很多朋友并不知道高色素炭黑是指什么样的炭黑,是通过什么来划分的高色素炭黑,本文就通过高色素炭黑英文名是什么、高色素炭黑是指什么炭黑、高色素炭黑性能怎么样、高色素炭黑应用范围多个方面为大家介绍高色素炭黑。

色素炭黑之所以分为高色素炭黑,这主要是指炭黑的粒径范围,高色素炭黑的粒径范围是9~17 nm之间的色素炭黑。

1、高色素炭黑黑度达到多少?

我们普通见到的高色素炭黑  的黑度都不具有很高的值的,像高色素炭黑C111的黑度是25%、高色素炭黑C611的黑度是30%、高色素炭黑C166的黑度是25%。看起来都是不怎么高的,但炭黑的黑度与用炭黑生产的制品黑度并不一样。

2、高色素炭黑性能怎么样

高色素炭黑具有粒度细、易分散、偏酸性、润湿性好、比表面积较大、黑度高、光泽好、高着色、蓝相等性能特点。

3、高色素炭黑应用范围

高色素炭黑的用途很广泛,具体有汽车密封胶专用、合成革色浆、鞋材EVA发泡、一体机油墨、金属涂料、摩托车漆、汽车漆、高等级油漆、涂料、胶印油墨、墨浆、色粉及工程塑料等。

4、高色素炭黑黑度达到多少?

我们普通见到的高色素炭黑的黑度都不具有很高的值的,像高色素炭黑C111的黑度是25%、高色素炭黑C611的黑度是30%、高色素炭黑C166的黑度是25%。看起来都是不怎么高的,但炭黑的黑度与用炭黑生产的制品黑度并不一样。

炭黑黑度blackness of cxrfJOn black是指炭黑的黑色程度。 利J17光反射对比进行测定。有直接对比法和黑度计法。一般  来讲,炭黑粒子愈小,黑度愈大,品级越高。

5、高色素炭黑性能怎么样

高色素炭黑具有粒度细、易分散、偏酸性、润湿性好、比表面积较大、黑度高、光泽好、高着色、蓝相等性能特点。

6、高色素炭黑应用范围

高色素炭黑的用途很广泛,具体有汽车密封胶专用、合成革色浆、鞋材EVA发泡、一体机油墨、金属涂料、摩托车漆、汽车漆、高等级油漆、涂料、胶印油墨、墨浆、色粉及工程塑料等。

炭黑的黑度在大部分情况下也反映了该色素炭黑的原始粒径,是衡量该色素炭黑市场价格的重要参数之一。

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