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來說，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。

一般來說，比如鋼琴漆、汽車原廠黑車漆和修補(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，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，黑度與分散性能密切相關(guān)。通常來說，分散的好的黑漿，光澤都較高，當(dāng)采用某些色差儀來測(cè)量漆板時(shí)，入射的一部分光線在漆膜的表面沒來得及被碳黑顆粒所吸收就被反射回來，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國(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MY、MC、dM三個(gè)參數(shù)來表述，其中dM=MY-MC。

MY值由反射率通過計(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)。