炭黑颜料黑度值的测定

摘要：本文介绍了黑度的概念，通过分析黑度的计算方法来阐述其意义和应用，并推荐了相应的测量方法。

关键词：黑度、炭黑、黑漆、分散性、DIN55979标准、My、dM

黑度是指颜色的黑度程度，是炭黑的重要性能指标之一。炭黑颜料的黑度值测定标准通常是通过测量炭黑颜料在一定条件下吸收光线的程度来确定的，一般用百分比表示炭黑颜料吸收光线的百分比。黑度值越高，表示炭黑颜料吸收光线的能力越强，颜色越黑，颜色饱和度越高，质量越好。黑度简单地说就是谁更黑，表示黑的程度，是炭黑的重要性能指标，但是炭黑的颜色与其分散性密切相关。炭黑的黑度要以其分散性能作为先决条件，否则，即使粒径细的炭黑，其黑度也不能很好的显示出来。正因为如此，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，要比较黑度，需要把炭黑分散于基漆中制成色浆，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。

DIN55979标准《炭黑颜料黑度值的测定》中指出了评价黑度的两个指标My和dM。其公式如下：

My=100 Log(100/Y)

Mc=100(logXn/X-logZn/Z+logYn/Y)

dM=Mc-My=100(logXn/X-logZn/Z)

其中X、Y、Z----试样的三刺激值XYZ

Xn,Yn,Zn----表示完全漫反射体的三刺激值XYZ

实验方法为：将颜料碳黑与沸腾的亚麻子油混合成色浆，然后按精确规定地工艺条件把该色浆涂在玻璃板上，再通过仪器进行反射测量得到其数据。My值越高，黑度越高。dM代表色相，当dM＞0时，显示的是蓝相，而当dM＜0时，显示的是棕相，也就是红相。

一般来说，比如钢琴漆、汽车原厂黑车漆和修补漆中的黑漆等，通常对黑度都有比较高的要求，他们希望能得到黑度值高的蓝相碳黑，也就是说，My值及dM值均越高越好。

从上面的公式我们可以看到黑度与三刺激值XYZ相关，而我们常用的颜色表示方法CIEL*a*b*的计算也与XYZ密切相关，我们主要来看下L*值。

L*=116(Y/Yn)1/3-16  (若Y/Yn>0.008856)

L*=903.3(Y/Yn)      (若Y/Yn<0.008856)

从My和L*的公式中我们可以看到，Y值越大，L*值越大，My值越低，那我们就可以得出L*和My的关系，L*值越低，黑度My就越高。在这里我们会发现既然L*值就可以评判黑的程度，那为什么还要使用My这个黑度的参数呢？

前面提到过，黑度与分散性能密切相关。通常来说，分散的好的黑浆，光泽都较高，当采用某些色差仪来测量漆板时，入射的一部分光线在漆膜的表面没来得及被碳黑颗粒所吸收就被反射回来，所以L值会比较高，对应黑度值就会偏低，这是积分球式仪器包含镜面测量的特性。但实际上黑度测量是要求排除光泽的影响。

举例说明，两块喷漆的样板数据如下，其光泽度分别为100和11.25。图1为包含镜面测量数据，我们会看到高光和哑光样板L*值和My值都非常接近；图2为排除镜面测量数据，高光样板的L*值明显降低，My值大幅度提升，所以排除镜面的数据才真正体现了黑漆的真实黑度数值。

图1 包含镜面测量数据

图2 排除镜面测量数据

DIN55979标准中有明确规定，黑度测量所用的仪器结构为45°/0°和d/8°均可，但是采用d/8°积分球式仪器时，要使用排除镜面反射测量。

在进行黑度测量时，要注意以下几个方面：

1、 将炭黑的分散性做好

2、 在上下游使用时，要统一测量结构和光源视角，以便于数据沟通。

3、 如若使用积分球式仪器测量，要采用排除镜面反射。

参考标准：DIN55979: 《炭黑颜料黑度值的测定》