黑度，是一個(gè)描述物質(zhì)吸收光能力的物理量，通常用于描述物質(zhì)對(duì)光的吸收、反射、散射等特性。本文將詳細(xì)介紹黑度的概念、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及測(cè)定方法與步驟。

一、黑度的概念

黑度通常指的是物體或物質(zhì)對(duì)光的吸收程度或者反射能力的強(qiáng)弱。在物理學(xué)中，特別是電磁學(xué)領(lǐng)域，黑度是一個(gè)重要的概念，它描述了一個(gè)物體或物質(zhì)相對(duì)于理想黑體（完全不發(fā)射任何形式的輻射）的輻射特性。黑度的量綱是輻射率（emissivity），其符號(hào)通常用希臘字母“e”表示，范圍從0到1。

對(duì)于理想的黑體，其黑度為1.0，意味著它能夠完全吸收所有波長(zhǎng)的輻射。

當(dāng)黑度小于1.0時(shí)，表明物體能夠吸收某些波長(zhǎng)的輻射，但同時(shí)也會(huì)發(fā)射其他波長(zhǎng)的輻射。

當(dāng)黑度大于1.0時(shí)，物體主要是發(fā)射體，而不是吸收體。

黑度的確切值依賴(lài)于物體的性質(zhì)、溫度、表面狀態(tài)以及照射光波長(zhǎng)的具體情況。不同的物質(zhì)有不同的黑度值，而且同一物體的黑度也會(huì)隨溫度的變化而改變。例如，對(duì)于炭黑來(lái)說(shuō)，黑度主要基于對(duì)光的吸收，并且受到粒子表面幾何結(jié)構(gòu)的影響產(chǎn)生的光散射效應(yīng)。此外，炭黑的黑度與其分散性密切相關(guān)，而且對(duì)于非常細(xì)小的炭黑，提高濃度可以提升黑度，但對(duì)于較粗大的炭黑，光散射程度隨炭黑數(shù)量的增加而提高，導(dǎo)致黑度相對(duì)降低。

二、黑度值測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

DIN55979標(biāo)準(zhǔn)《炭黑顏料黑度值的測(cè)定》中指出了評(píng)價(jià)黑度的兩個(gè)指標(biāo)My和dM。黑度值計(jì)算公式如下：

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----試樣的三刺激值XYZ

Xn,Yn,Zn----表示完全漫反射體的三刺激值XYZ

實(shí)驗(yàn)方法為：將顏料碳黑與沸騰的亞麻子油混合成色漿，然后按精確規(guī)定地工藝條件把該色漿涂在玻璃板上，再通過(guò)儀器進(jìn)行反射測(cè)量得到其數(shù)據(jù)。My值越高，黑度越高。dM代表色相，當(dāng)dM＞0時(shí)，顯示的是藍(lán)相，而當(dāng)dM＜0時(shí)，顯示的是棕相，也就是紅相。

一般來(lái)說(shuō)，比如鋼琴漆、汽車(chē)原廠黑車(chē)漆和修補(bǔ)漆中的黑漆等，通常對(duì)黑度都有比較高的要求，他們希望能得到黑度值高的藍(lán)相碳黑，也就是說(shuō)，My值及dM值均越高越好。

從上面的公式我們可以看到黑度與三刺激值XYZ相關(guān)，而我們常用的顏色表示方法CIEL*a*b*的計(jì)算也與XYZ密切相關(guān)，我們主要來(lái)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)

從My和L*的公式中我們可以看到，Y值越大，L*值越大，My值越低，那我們就可以得出L*和My的關(guān)系，L*值越低，黑度My就越高。在這里我們會(huì)發(fā)現(xiàn)既然L*值就可以評(píng)判黑的程度，那為什么還要使用My這個(gè)黑度的參數(shù)呢？

前面提到過(guò)，黑度與分散性能密切相關(guān)。通常來(lái)說(shuō)，分散的好的黑漿，光澤都較高，當(dāng)采用某些色差儀來(lái)測(cè)量漆板時(shí)，入射的一部分光線(xiàn)在漆膜的表面沒(méi)來(lái)得及被碳黑顆粒所吸收就被反射回來(lái)，所以L值會(huì)比較高，對(duì)應(yīng)黑度值就會(huì)偏低，這是積分球式儀器包含鏡面測(cè)量的特性。但實(shí)際上黑度測(cè)量是要求排除光澤的影響。

舉例說(shuō)明，兩塊噴漆的樣板數(shù)據(jù)如下，其光澤度分別為100和11.25。圖1為包含鏡面測(cè)量數(shù)據(jù)，我們會(huì)看到高光和啞光樣板L*值和My值都非常接近；圖2為排除鏡面測(cè)量數(shù)據(jù)，高光樣板的L*值明顯降低，My值大幅度提升，所以排除鏡面的數(shù)據(jù)才真正體現(xiàn)了黑漆的真實(shí)黑度數(shù)值。

圖1 包含鏡面測(cè)量數(shù)據(jù)

圖2 排除鏡面測(cè)量數(shù)據(jù)

DIN55979標(biāo)準(zhǔn)中有明確規(guī)定，黑度測(cè)量所用的儀器結(jié)構(gòu)為45°/0°和d/8°均可，但是采用d/8°積分球式儀器時(shí)，要使用排除鏡面反射測(cè)量。

在進(jìn)行黑度測(cè)量時(shí)，要注意以下幾個(gè)方面：

1、 將炭黑的分散性做好

2、 在上下游使用時(shí)，要統(tǒng)一測(cè)量結(jié)構(gòu)和光源視角，以便于數(shù)據(jù)溝通。

3、 如若使用積分球式儀器測(cè)量，要采用排除鏡面反射。

參考標(biāo)準(zhǔn)：DIN55979: 《炭黑顏料黑度值的測(cè)定》

三、炭黑黑度的測(cè)定方法與步驟

最早黑度用于炭黑質(zhì)量的評(píng)級(jí)，隨著發(fā)展色素炭黑廣泛用于油墨，油漆等行業(yè)作為黑色顏料使用，橡膠用炭黑主要用于輪胎行業(yè)，橡膠密封件，減震件等等。所以除炭黑需要測(cè)量黑度外，油墨、油漆、色母粒、輪胎、橡膠都需要測(cè)量黑度。

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第一步：根據(jù)不同的樣品形態(tài)，選擇合適的黑度計(jì)（分光測(cè)色儀）型號(hào)。

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第二步：測(cè)量方案選擇

①?lài)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7048-2012，用反射率表示樣品的黑度值。

只需測(cè)量?jī)x器參數(shù)中的Y值，Y值范圍為0~100，數(shù)值越大，黑度越小。
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②國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)MY、MC、dM三個(gè)參數(shù)來(lái)表述，其中dM=MY-MC。

MY值由反射率通過(guò)計(jì)算得到，MY值越高，黑度越高。

dM：表示藍(lán)相黑還是紅相黑，

當(dāng)dM＞0時(shí)，是藍(lán)相；dM＜0時(shí)，是紅相；

一般藍(lán)相的炭黑比紅相炭黑更黑，所以MY和dM都越高越好。

選擇儀器中的黑度參數(shù)，直接測(cè)出MY和dM值，MY值范圍為0~400，dM為正負(fù)值。

國(guó)內(nèi)的有些企業(yè)采用光澤度計(jì)來(lái)測(cè)量黑度，測(cè)量結(jié)果跟黑度只有相關(guān)性，并不準(zhǔn)確，也不符合國(guó)家和國(guó)際規(guī)定的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。