炭黑(也稱(chēng)碳黑)是由烴類(lèi)化合物(液態(tài)或氣態(tài))經(jīng)過(guò)不完全燃燒或熱裂解形成的近似于球體的膠體粒子,以聚集體形式存在,表觀呈純黑色粉狀或者粒狀。產(chǎn)品的粒徑、結(jié)構(gòu)和表面活性根據(jù)原料、制造方法和生產(chǎn)工藝的不同而有很大差異。炭黑的主要成分是碳,同時(shí)包含微量氫、氧、灰份和水份。
炭黑的歷史是什么?
炭黑的歷史由來(lái)已久,中國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)并生產(chǎn)炭黑的國(guó)家,距今已有三千多年的歷史。最開(kāi)始炭黑這種物質(zhì)只用于制墨。隨著工業(yè)的快速發(fā)展,炭黑也被應(yīng)用到其他的領(lǐng)域當(dāng)中,同時(shí)也在不斷改善炭黑的生產(chǎn)技術(shù)。從20世紀(jì)50年代初,先后成功研發(fā)了槽法炭黑、滾筒法炭黑、混氣炭黑和氣爐法炭黑,炭黑的生產(chǎn)技術(shù)越來(lái)越成熟,近年來(lái)更是得到了飛躍的發(fā)展。
我國(guó)古代就在炭黑的提取技術(shù)上有了不小的成就,制墨工藝更是為世界文化做出了貢獻(xiàn)。國(guó)外炭黑的制造,是由我國(guó)傳入日本、東方各國(guó),然后傳到希臘、羅馬,最后傳入歐洲的。我國(guó)的炭黑產(chǎn)量一直居于世界先進(jìn)水平,基本滿(mǎn)足了各個(gè)行業(yè)的需求,還出口日本、韓國(guó)、東南亞等國(guó)。我們更是吸取國(guó)外的先進(jìn)技術(shù),增加了炭黑的品種,在質(zhì)量和環(huán)保問(wèn)題上都取得了突破。
隨著各種技術(shù)的不斷完善,目前的炭黑品種主要有導(dǎo)電炭黑、橡膠炭黑、色素炭黑、乙炔炭黑、噴霧炭黑、水泥砂漿炭黑、熱裂解炭黑、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑以及特種炭黑,這些炭黑的特性各不相同,所應(yīng)用到的領(lǐng)域也不同。
炭黑的作用有哪些?
主要用作橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑和填料,其消耗量約為橡膠消耗量的一半,橡膠用炭黑占炭黑總量的94%,其中約60%用于輪胎制造。此外,也用作油墨、涂料和塑料的著色劑以及塑料制品的紫外光屏蔽劑。許多其他制品,如電極、干電池、電阻器、炸藥、化妝品及拋光膏中,也是重要的助劑。
橡膠用炭黑如輪胎行業(yè),橡膠密封件,減震件等等,橡膠制品中配合一定量的炭黑可以起到補(bǔ)強(qiáng)和填充作用以改善橡膠制品的性能。
炭黑的性能指標(biāo)有哪些?
1. 粒徑
炭黑的粒徑是表示碳黑原生粒徑,它是通過(guò)電子顯微鏡測(cè)試的,是一定顆數(shù)粒徑的平均值。
2. 著色力
又稱(chēng)著色強(qiáng)度。是將白色或彩色顏料和炭黑混合時(shí),炭黑的著色能力。也就是炭黑使混合物系光吸收作用提高的程度。它通常是用百分?jǐn)?shù)的形式來(lái)表現(xiàn),可以通過(guò)使用黑度反射儀測(cè)量炭黑沖淡色漿得出的數(shù)據(jù)來(lái)衡量。
3. 比表面積
炭黑比表面積是指單位質(zhì)量或單位體積內(nèi)炭黑粒子表面積的總和,單位為m2/g 。比表面積與粒徑一樣是炭黑的基本性能之一。一般來(lái)說(shuō),表面相對(duì)較光滑的炭黑(如橡膠用炭黑)比表面積與粒徑正好成反比,即粒徑越小比表面積越大,反之亦然。所以,如把炭黑粒子假定為球形,可由粒徑的數(shù)據(jù)計(jì)算比表面積。
炭黑的比表面積分為外比表面積(或稱(chēng)光滑比表面積),內(nèi)比表面積(或稱(chēng)孔隙內(nèi)比表面積)和總比表面積。總比表面積等于外比表面積和內(nèi)比表面積的總和。比表面積的測(cè)定方法很多,常用的有氮吸附法(BET法),吸碘值法,CTAB法(大分子吸附法),t值法以及電子顯微鏡法等。
4. DBP吸收值
炭黑的結(jié)構(gòu)可以用DBP(鄰苯二甲酸二丁酯)吸收值來(lái)測(cè)量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),低結(jié)構(gòu)顏料炭黑中,每100g炭黑的DBP吸收值應(yīng)不高于70ml;而高結(jié)構(gòu)顏料炭黑中,每100g炭黑的DBP吸收值應(yīng)不低于110ml。中結(jié)構(gòu)炭黑則居于兩者之間。結(jié)構(gòu)對(duì)顏料炭黑應(yīng)用性有實(shí)質(zhì)性的影響。
5. PH值
pH值和表面官能團(tuán)數(shù)量有關(guān)。爐法炭黑表面官能團(tuán)少,并存在少量的可溶性鹽,因此炭黑本身多呈中性或堿性。為了改善炭黑的粘性,穩(wěn)定性以及流動(dòng)性, 有些色素炭黑可通過(guò)表面處理來(lái)改變表面官能團(tuán)數(shù)量,從而呈酸性。
6. 密度
單位體積碳黑的重量即:(克/升),是表示各種型號(hào)碳黑所占空間的大小,造粒度愈大,其表現(xiàn)密度也越大,反之則小,造粒度對(duì)碳黑的分散性有影響。