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使用机械研磨机测定有色颜料颜色与着色力的标准试验方法（D387-00）
📋 概述与适用范围
本标准编号为D387-00，最初于2000年正式制定，并于2017年重新批准，是美国材料与试验协会（ASTM）下属D01委员会（油漆及相关涂层、材料与应用）管辖的重要测试方法。该标准适用于对比同类型、同等级有色颜料的颜色与着色力，为颜料质量控制和仲裁提供统一程序。标准明确规定不适用于白色颜料，因为白色颜料的着色力评价有专门的试验方法（如ASTM D332和D2745）。
与该方法类似的还有D3022（使用微型砂磨机），但本方法采用机械研磨机（莫勒）作为分散设备，两者在分散机理和操作细节上存在差异。标准在引用文件中列出了多项相关方法，包括颜色差异计算（D2244）、视觉评定条件（D1729）、外观测量试样选择（D3964）以及有色涂料着色力测定（D4838）等，形成一套完整的评价体系。标准被美国国防部批准使用，在工业界具有较高的权威性和通用性。
提示：本方法旨在实现颜料完全分散状态下的精确比较，因此分散工艺的标准化至关重要，操作人员需严格遵循设备要求和步骤。
⚙️ 试验原理与方法
试验的核心原理是将待测颜料与参考标准颜料分别与特定载色剂混合，在机械研磨机上以相同的条件进行分散，制备成均匀色浆。随后将色浆用刮刀在标准板上刮涂成不透明涂膜，干燥后通过视觉或仪器比较两者的颜色与着色力差异。整个方法强调待测样与标准样处理过程完全一致，从而排除分散条件不同带来的系统偏差。
设备方面，机械研磨机通常为玻璃或金属磨盘，配有可调节的加压荷载和自动计数功能。标准建议使用碱精制亚麻仁油作为载色剂，白色颜料推荐采用高纯氧化锌（用于着色力测试）。试样制备时需准确称量颜料与载色剂（常用质量比为1:1），在研磨盘上以规定荷载（如4.5磅）和固定圈数（如50圈）进行分散，重复刮刀混合与研磨数次，直至达到最大实用分散程度。附录A1提供了确定最佳分散条件的详细程序，包括细度板检验和研磨曲线绘制。
涂布完成后，涂膜在标准条件下干燥（室温24小时或50℃烘烤1小时），然后进行评价。视觉比较需在标准光源箱（D65）中进行，遵循D1729规范；仪器测量则使用色差计或分光光度计，按照D2244计算色差（ΔE*ab）和着色力相对值。着色力通常通过测试颜料的白色冲淡样与标准颜料的白色冲淡样进行对比，计算K/S值或反射率比率。
注意：载色剂和白色颜料的选择可能影响最终结果，若作为仲裁试验，必须采用标准建议的材料；若用于内部质量控制，供需双方可协商变更。
📊 技术参数与指标
标准给出了一系列推荐的操作参数和评价指标，下表归纳了分散和对比环节中的关键技术数据，这些数据均来源于标准正文或引用文件的规定。
| 🟦 参数 | 📏 规格/数值 | 📐 单位 | 🎯 要求/公差 |
|---|---|---|---|
| 研磨机荷载 | 4.5 | 磅（2.04 kg） | 恒定值 ±0.1 磅 |
| 研磨圈数 | 50 | 圈 | 每节拍，允许±1圈 |
| 研磨次数 | 3 | 次 | 每次后需重新混匀 |
| 颜料/载色剂质量比 | 1:1 | — | 精度±0.01 g |
| 载色剂类型 | 碱精制亚麻仁油 | — | 黏度约0.5 Pa·s |
| 白色颜料（着色力用） | 氧化锌 | — | 纯度≥99% |
| 🟦 评价项目 | 📏 条件/数值 | 📐 单位 | 🎯 依据标准 |
|---|---|---|---|
| 视觉照明光源 | D65 或漫射日光 | — | ASTM D1729 |
| 观察几何条件 | 45°/0° 或积分球 | — | 仪器配置 |
| 色差公式 | CIE 1976 L*a*b* | — | ASTM D2244 |
| 着色力计算变量 | K/S 比值 | — | ASTM D4838 |
| 测试/白色颜料比例 | 1:10（质量比） | — | 标准建议 |
| 涂膜干燥条件 | 室温 24 h 或 50°C 1 h | — | 恒温恒湿 |
成功要点：确保研磨机经过校准，荷载和圈数稳定，色浆细度达到最低值，这是获得可重复结果的关键。
🔬 工程应用与注意事项
本方法在颜料生产企业的质量检验、批次一致性评估以及颜料应用研究中有广泛应用。由于颜色和着色力是颜料的两个核心性能指标，该测试结果直接影响涂料、塑料、油墨等下游产品的最终色调和成本。工程应用中最常见的问题是分散程度不一致导致结果偏差，因此必须严格按照附录A1确定最大分散条件，并在每次试验中保持相同的分散步骤。
注意事项包括：① 载色剂批次不同可能引起色浆流变性差异，建议使用同一批次载色剂完成系列对比；② 机械研磨机在使用前应清洁磨盘，避免交叉污染；③ 涂布膜厚需确保不透明，通常通过遮盖力试验确认；④ 仪器测量时每个样品至少取三个不同区域，取平均值；⑤ 着色力计算若采用反射率法，需选用合适的Kubelka-Munk公式。另外，标准在5.4中指出，研磨机分散结果不必然对应工业分散状态，因此本方法更适用于质量评估而非工艺模拟。
关键注意：当用作仲裁方法时，任何偏离标准建议的程序（如改变载色剂、白色颜料或研磨条件）均需在报告中详细说明，并经双方书面同意。
❓ 常见问题解答
🔍 问：为什么本标准不适用于白色颜料？
答：白色颜料的主要功能是提供遮盖力和白度，其着色力评价需用其他基准，例如ASTM D332和D2745专门针对白色颜料的着色力测试，使用炭黑等作为冲淡剂。本方法定义的有色颜料着色力依赖与白色颜料冲淡后比较，不适用于评价白色颜料本身。
答：白色颜料的主要功能是提供遮盖力和白度，其着色力评价需用其他基准，例如ASTM D332和D2745专门针对白色颜料的着色力测试，使用炭黑等作为冲淡剂。本方法定义的有色颜料着色力依赖与白色颜料冲淡后比较，不适用于评价白色颜料本身。
💡 问：机械研磨机与微型砂磨机有何本质区别？
答：机械研磨机通过重物荷载和转动产生的剪切力分散颜料，属于小规模手动或半自动设备；微型砂磨机则使用玻璃珠在高速搅拌下分散，效率更高。两种方法分散效果可能不同，但目的均为充分分散。D387采用研磨机，而D3022采用砂磨机，双方需在对比时明确指定方法。
答：机械研磨机通过重物荷载和转动产生的剪切力分散颜料，属于小规模手动或半自动设备；微型砂磨机则使用玻璃珠在高速搅拌下分散，效率更高。两种方法分散效果可能不同，但目的均为充分分散。D387采用研磨机，而D3022采用砂磨机，双方需在对比时明确指定方法。
⚡ 问：如何判断颜料已到达“最大实用分散度”？
答：标准附录A1通过绘制研磨圈数与细度（如刮板细度计读数）的关系曲线来确定。当继续增加研磨圈数无法进一步降低细度值（即细度不再减小）时，即为最大分散度。通常还需检查色浆中是否残留未分散的颜料颗粒，确保光学性能稳定。
答：标准附录A1通过绘制研磨圈数与细度（如刮板细度计读数）的关系曲线来确定。当继续增加研磨圈数无法进一步降低细度值（即细度不再减小）时，即为最大分散度。通常还需检查色浆中是否残留未分散的颜料颗粒，确保光学性能稳定。
📌 问：着色力比较时，标准样与测试样的白色冲淡比例为何选择1:10？
答：1:10（颜料质量:白色颜料质量）是标准推荐的典型比例，能提供适当的冲淡程度，使色差在仪器可测范围内。若冲淡比例过低或过高，可能超出线性响应区，影响着色力计算的准确性。实际应用中可根据颜料着色力强弱调整，但必须在报告中注明。
答：1:10（颜料质量:白色颜料质量）是标准推荐的典型比例，能提供适当的冲淡程度，使色差在仪器可测范围内。若冲淡比例过低或过高，可能超出线性响应区，影响着色力计算的准确性。实际应用中可根据颜料着色力强弱调整，但必须在报告中注明。
🎯 问：结果以什么形式报告？
答：视觉比较报告“颜色匹配”或具体差异（如更红、更蓝等）；仪器测量应报告ΔE*ab、ΔL*、Δa*、Δb*以及相对着色力百分比（测试样着色力/标准样着色力×100%）。报告还需包括载色剂类型、白色颜料来源、研磨条件（荷载、圈数）及使用的仪器型号。
答：视觉比较报告“颜色匹配”或具体差异（如更红、更蓝等）；仪器测量应报告ΔE*ab、ΔL*、Δa*、Δb*以及相对着色力百分比（测试样着色力/标准样着色力×100%）。报告还需包括载色剂类型、白色颜料来源、研磨条件（荷载、圈数）及使用的仪器型号。
