2025-12-12
I. Термины и определения
Чернота (blackness) — ключевой показатель, характеризующий способность сажи поглощать свет в лакокрасочных материалах (ЛКМ). Она напрямую влияет на красящую способность и эксплуатационные свойства покрытия.
Чернота является основным показателем для сажи, используемой в ЛКМ. При использовании для окрашивания чёрных красок (например, автоэмалей) требуется сажа с максимально возможной чернотой. Однако при использовании сажи для колеровки (подбора оттенков) избыточно высокая чернота, ведущая к малому расходу, может, напротив, вызывать разницу в цвете между разными партиями краски, поэтому в таких случаях требуется сажа с более низкой чернотой.
Чернота сажи — это степень поглощения ею света. Чем больше поглощение света, тем слабее его отражение, и тем выше чернота сажи и окрашенного ею материала. Поскольку поглощение света происходит внутри частиц сажи (в квазикристаллической углеродной решётке), при постоянной концентрации сажи в ЛКМ, чем мельче размер её частиц, тем больше их количество в единице объема, тем сильнее поглощение света и выше чернота. При использовании сажи с более крупными частицами отражение света выше, и даже увеличение концентрации, приводящее к росту числа частиц в объёме, не компенсирует это — чернота остаётся ниже, чем при использовании тонкодисперсной сажи. Агломераты частиц сажи вызывают рассеяние света: при высокой структурированности сажи рассеяние света усиливается, что также снижает степень его поглощения, то есть снижает черноту.
II. Соответствующие стандарты
GB/T 7048-2012 «Сажа пигментная. Определение черноты»
Данный стандарт устанавливает метод определения черноты пигментной сажи с помощью рефлектометра, используя в качестве эталона стандартную сажу-эталон №3 (SRB3). Стандарт применим ко всем типам пигментной сажи.
Принцип определения черноты по стандарту заключается в следующем: образец пигментной сажи и стандартная сажа-эталон №3 смешиваются отдельно с рафинированным льняным маслом №4, после измельчения получается однородная паста. Затем её наносят в виде равномерной по толщине плёнки и измеряют значение черноты с помощью рефлектометра. Чернота образца выражается через показатель отражательной способности.
III. Влияние черноты сажи на свойства ЛКМ
1. Прямое влияние на черноту и красящую способность покрытия
Чернота и поглощение света: Чем выше чернота, тем сильнее способность сажи поглощать свет, меньше отражённый свет и темнее цвет покрытия. Сажа с мелкими частицами значительно повышает черноту благодаря большей удельной поверхности.
Красящая способность и цветовой тон: При использовании сажи с высокой чернотой необходимо контролировать её дозировку. Избыток может привести к увеличению вязкости краски, снижению блеска и даже к разнице в цвете. Сажа с мелкими частицами может создавать голубоватый оттенок, усиливая визуальный эффект высокой насыщенности цвета, в то время как сажа с крупными частицами даёт коричневатый оттенок.
2. Изменение физических свойств ЛКМ
Текучесть и вязкость: С ростом черноты вязкость краски увеличивается, а текучесть ухудшается, что может потребовать больше смолы и растворителей, а также повышенного расхода выравнивающих добавок.
Блеск: Сажа с высокой чернотой, поглощая световую энергию, снижает количество отражённого света, что приводит к уменьшению блеска покрытия. Однако блеск можно улучшить, выбирая сажу с хорошей диспергируемостью и низким маслочислом, либо используя поверхностно-модифицированную сажу.
3. Влияние на долговечность покрытия
Устойчивость к ультрафиолету: Сажа с мелкими частицами поглощает больше УФ-излучения, что повышает атмосферостойкость и замедляет старение покрытия.
Баланс долговечности и дозировки: Увеличение содержания сажи может повысить долговечность, но важно избегать чрезмерного добавления, которое способно ухудшить другие свойства.
4. Связь с размером частиц и структурой
Чем мельче частицы, тем выше поглощение света и чернота. Красящая способность изменяется аналогично черноте, но при размере частиц менее 20 нм её рост с уменьшением размера прекращается.
Эффект размера частиц: Чем мельче частицы, тем больше их число в единице объема, что повышает черноту, но может ухудшить диспергируемость.
Влияние структуры: Высокоструктурированная сажа из-за усиленного рассеяния света агломератами имеет более низкую фактическую черноту, но её диспергируемость может быть лучше.
IV. Рекомендации по оптимизации применения сажи в ЛКМ
Выбор подходящей сажи:
Для наружных красок предпочтительна сажа с высокой атмосферостойкостью.
Для водных ЛКМ рекомендуется сажа среднего цветового индекса (хорошая чернота, низкое маслочисло).
Контроль дозировки: При обеспечении требуемой черноты следует минимизировать количество сажи для сохранения блеска и текучести.
Для чёрных красок (например, автоэмалей) требуется сажа с высокой чернотой для усиления визуального эффекта, что подразумевает большее поглощение света.
Для целей колеровки требуется сажа с низкой чернотой, чтобы избежать разницы в цвете из-за избыточной черноты и обеспечить стабильность цвета между партиями.
Оптимизация диспергирования: Корректировка рецептуры (диспергаторы, тип смолы) и технологического процесса (температура экструзии, выравнивающие добавки) позволяет улучшить диспергируемость сажи, что оптимизирует черноту в рамках требуемого уровня блеска покрытия.
Чернота сажи, как важный фактор, влияющий на качество продукции, имеет широкую практическую ценность. Она непосредственно связана с внешним видом изделий. Для пластмасс, ЛКМ, резинотехнических изделий и т.д. правильная чернота придает продукции хороший блеск и визуальную привлекательность, повышая её добавленную стоимость. Чернота также тесно связана с такими характеристиками продукции, как теплопроводность и электропроводность. Регулируя черноту сажи, можно улучшить теплопроводность, износостойкость и другие функциональные свойства изделий.
ColorSphere постоянно предоставляет клиентам по всему миру комплексные цветовые решения. Если у Вас есть потребность в саже или других пигментах, пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.
