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  20  专注高分子材料抗紫外线、抗黄变

谈谈炭黑在涂料中的作用以及炭黑的五大应用指标


      炭黑的黑度和着色力高,在涂料工业中是不可缺少的黑色颜料。色素炭黑主要应用在建筑、汽车、铁路车辆和船舶用涂料中,并可作为调色颜料应用于灰色及其他颜色的涂料中。炭黑的主要的作用有如下几个方面。

      1、炭黑可用来提高涂料吸收光线的能力。涂料配方中炭黑的加入会降低涂料颜色明暗度。在炭黑被用为唯一的颜料或用于加深色度时,这一特性可用来达到所需的黑度。充分分散的炭黑色相为中性至蓝相,而分散不充分的炭黑呈棕色相。

       2、影响涂料的光泽。涂料的光泽是其表面粗糙状态的反映。已固化涂膜的表面粗糙状态受漆料、溶剂、润湿剂、颜料品种,颜色的表面化学性、颜色浓度以及分散程度的影响。炭黑是一种漆料的吸收剂,通常导致光泽降低。炭黑需要的漆料越多,光泽下降的趋势越大。因此,提高光泽的方法是要选择一种具有良好分散性,需要漆料量低的炭黑。

       3、影响涂料的流动性。一般来说,提高颜料的比表面积,结构性及浓度,均会导致涂料粘度的增加。炭黑的颗粒性以及它对分散漆料的亲和性会使漆料本身的粘度上升,使体系成为非牛顿型。经表面处理后的炭黑能降低粘度改善涂料的流动性。

       4、提高涂料的耐久性。涂料能承受暴露在使用环境中的能力称之为耐久性。炭黑对所有波长的光线都具有极高的吸收性,因此能使涂膜具有优异的紫外线耐久性。细颗粒炭黑比粗颗粒炭黑能吸收更多的紫外光,在要求紫外光保护性能时,使用细炭黑更好;增加炭黑用量,也能提高紫外线吸收性,从这一性能来说,炭黑亦是一种优良的紫外线吸收剂

        我们再来讨论下涂料用色素炭黑的一些重要指标。

        1、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,如黑色汽车面漆,要求所用炭黑黑度愈高愈好。而当将炭黑用于调色时,黑素太高添加量太少,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。

        2、着色力。着色力,即着色强度,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,在涂料行业中称为着色力。炭黑粒径小时,结构低,着色力就较高,然而当粒子小于20nm时着色能力不再上升,甚至下降。

       3、色相。“炭黑粒子”随粒径减小而减弱的光反射还会影响其色相。用细粒径炭黑进行表层黑色着色产生淡蓝色相,它能进一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。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。

        4、光泽。当色素炭黑粒径减小或结构提高时炭黑的吸油量增加,会使涂料的粘度提高,在同样的炭黑浓度下,涂层表面自由漆料(成膜物质)减少,因此光泽降低。当炭黑表面含氧基团或挥发分增多时,炭黑在联结料中的润湿性提高,粘度降低,涂层表面自由漆料增多,光泽将会提高。

        5、分散性和分散稳定性。涂料炭黑聚集体大小一般在20到数百纳米之间,在漆料中不容易分散。炭黑在漆料中的分散状态对涂料的性能影响很大。炭黑在涂料,特别是和其他颜料如钛白粉等混合使用时,由于其相对密度、聚集体直径、形状和表面化学性的不同,炭黑容易产生絮凝现象,即影响涂料的分散稳定性。

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