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

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。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

1.1 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 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（由氰特提供）；N-3390（Bayer提供）。

各种溶剂（工业级）：醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯（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）。

1.2 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。取出后过滤备用。

表1 碳黑研磨浆配方

色浆名称HCC1-A HCC1-B HCC1-C HCC1-D H 分散剂名称分散剂A分散剂B分散剂C分散剂D分分散剂固含30%46%30%50%

HCC18.008.008.008.00

分散剂添加量10.36 6.7610.36 6.22

SM510n44.4444.4444.4444.44

稀释剂37.2040.8037.2041.34

合计100.00100.00100.00100.001色浆名称HCC2-A HCC2-B HCC2-C HCC2-D H 分散剂名称分散剂A分散剂B分散剂C分散剂D分分散剂固含30%46%30%50%

HCC28.008.008.008.00

分散剂添加量14.009.1314.008.40

SM510n44.4444.4444.4444.44

稀释剂33.5638.4333.5639.16

合计100.00100.00100.00100.001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值的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%。

PMA 5.33PMA33.34

10%EFKA

1.55合计100

3288溶于PMA中

N-339022.60

合计100.00

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。

1.4 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D 细度(≤,微米）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后的细度在7.5微米以下外，其余色浆的细度均在5微米以下。

1.5 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℃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D 20°光泽86.986.586.484.685.68686.785.685 60°光泽91.591.190.990.190.890.391.290.490.4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级最佳，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。

1.6 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，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℃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D 20°光泽80.374.574.277.875.771.47670.178.8 60°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级最佳，5级最差；起粒是指涂料因絮凝或调入性差而产生颗粒，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。

1.7 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：