THERMAX热裂解法炭黑在耐火材料中的应用
炭黑分类和标记
炭黑分类和标记炭黑是一种常见的工业原料，广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料等领域。
炭黑的种类繁多，根据其结构、性质和用途的不同，可以将炭黑分为多个分类。
一、根据炭黑的制备方法分类1. 热解法制备的炭黑：这是最常用的一种制备方法，通过高温热解碳素原料，如石油沥青、天然气、煤焦等，生成炭黑。
这种炭黑颗粒较小，比表面积较大，适用于橡胶行业。
2. 热解-氧化法制备的炭黑：在热解制备的炭黑基础上，通过氧化处理，可以改变炭黑的特性，如增加炭黑的活性、改善分散性等。
这种炭黑适用于高级橡胶制品的生产。
3. 热解-淬火法制备的炭黑：在热解制备的炭黑基础上，通过淬火处理，可以使炭黑的颗粒形态更加均匀，提高炭黑的耐磨性和耐热性。
这种炭黑适用于轮胎行业。
4. 湿法制备的炭黑：这种制备方法主要包括沉淀法、气相法和溶胶法等。
湿法制备的炭黑颗粒较大，比表面积较小，适用于印刷油墨、涂料等领域。
二、根据炭黑的结构分类1. 聚合炭黑：聚合炭黑的颗粒呈聚集状，表面较为光滑。
这种炭黑比表面积较小，适用于橡胶、塑料等领域。
2. 胶凝炭黑：胶凝炭黑的颗粒呈胶凝状，表面较为粗糙。
这种炭黑比表面积较大，适用于油墨、涂料等领域。
三、根据炭黑的性质分类1. 活性炭黑：活性炭黑具有较高的比表面积和吸附能力，可以用于制备活性炭、废水处理等。
2. 电导炭黑：电导炭黑具有较高的电导率，可以用于制备导电橡胶制品、电池等。
3. 耐磨炭黑：耐磨炭黑具有较好的耐磨性能，可以用于制备轮胎、输送带等。
四、炭黑的标记方法炭黑的标记方法主要包括ASTM、ISO和国标等。
其中，ASTM标准是国际上常用的标准，其标记方法以字母和数字组成，如N220、N330等，表示不同种类的炭黑。
ISO标准是国际标准化组织制定的炭黑标准，其标记方法以字母和数字组成，如HAF、ISAF等。
国标是我国制定的炭黑标准，其标记方法以字母和数字组成，如N550、N660等。
总结：炭黑是一种重要的工业原料，根据其制备方法、结构和性质的不同，可以将炭黑分为多个分类。
N990在低压电线电缆中的应用
THERMAX 牌中粒子热裂解法炭黑（MT 炭黑）的ASTM 编号是N990，是天然气隔绝空气加热到1300℃裂解生成，是由大量球形、椭圆形炭和少量熔接粒子组成，具有粒径大、比表面积小、结构低、容易分散、流动性好、高填充量等特点。
在低压电线电缆的生产中，热裂解法炭黑通常作为一种功能性填充剂被优先使用。
其中加拿大肯卡伯公司生产的热裂解法炭黑，包括造粒级、粉末级、超纯级和非污染级，产品粒子尺寸范围在100－600纳米之间。
图表（ 1） 加拿大CANCARB 公司生产的通用型热裂解法炭黑的性能 测试项目ASTM 编号Thermax ? N99060目网筛余物最大值（ppm） - 325目网筛余物最大值（ppm） 15.0 325目网筛余物上磁性物（最大值） D-1514-88 5.0 氮表面积 m 2 /g D-6556-91 7-12 DBP ml/100gD-2414-88 44 灰份含量 %（最大值） D-1506-85 0.2 pH 酸碱值D-1512-84 9-11 甲苯萃取量 %（最大值）0.5 加热减量 %（最大值） D-1509-83 0.1 细粉含量 %（装船前最大值） D-1508-84 8.0 粒子硬度 克（14X18目网）平均值 30 粒子硬度 克（14X18目网）最高值D-5230-92 50绝大多数炭黑都是半导体，其中对橡胶和塑料电导率影响最大的是炭黑的粒子尺寸、结构和孔积率这三种基本特性。
炭黑的其它特性，如挥发物类型、挥发物含量、潮湿度和抽出物，都可能阻止和破坏电子的流动，对电导率产生影响，但不会超过以上三种性能对电导率影响。
较高的结构使粒子间距离减小，增加了粒子聚积度，电子流可以更易沿分子链通过。
所以粒子直径同电阻率之间是正比例关系，而表面积、结构同电阻率之间是反比例关系。
炉黑的粒子较小，聚积度很高，粒子间的间隙度较小，它的电导率高于热裂解法炭黑。
热裂解法炭黑的粒子大，聚积度较低，粒子间的间隙较大，因此中粒子热裂解法炭黑在所有的炭黑中的体积电阻率是最大的。
Thermax N990炭黑在丁腈橡胶中的应用
Thermax N990炭黑在丁腈橡胶中的应用Thermax中粒子热裂解法炭黑N990是一种通过天然气裂解法生产的，具有大粒径（低比表面积）、低结构的独特的炭黑。
Thermax产品在赋予产品良好的耐油、耐热和耐化学性能同时，也赋予了产品的优异的动态性能。
Thermax产品大粒径、低结构特点可以使混炼胶产品具有低压缩形变、高回弹性和低滞后阻力这些橡胶固有的特性。
Thermax可以被用于所有的高聚物中，通常应用于FKM、CR、NR、IIR、NBR、EPDM、HNBR、ACM和ECO混炼胶中。
热裂解法炭黑是一种非补强炭黑，经常与炉法炭黑和（或）矿质填料混合以达到降低成本和提升混炼胶指定性能的作用。
当它们用在丁腈橡胶和聚氯乙烯的混炼胶中时，人们发现热裂解法炭黑可以改善产品的压缩永久变形的性能，从而改善产品的密封性能。
以下研究，由印度橡胶制造研究协会受加拿大Cancarb公司委托进行的，实验展示了用N990代替全部或者部分快速挤出N550炭黑对于三种不同绍尔A硬度（60、70和80）丁腈橡胶混炼胶的影响。
配方 (phr) Hardness 60 SH Hardness 70 SH Hardness 80 SH Hardness 70SH(HighACN) Compound A1 A2 B1 B2 C1 C2 D100 100 100 100 100 100 -- *NBR(JSR230SL)**NBR(JSR N-- -- -- -- -- -- 100220S)MC sulpur 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5Stearic acid 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5Zinc Oxide 5 5 5 5 5 5 5N 550 45 30 65 40 90 60 60N990 -- 35 -- 55 -- 65 --DOP 10 10 10 10 20 20 10TDQ 1 1 1 1 1 1 1CBS 2 2 2 2 2 2 2TMTD 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2胶料A1 A2 B1 B2 C1 C2 D粘度M L(1+4) @ 100° C 31 34 38 41 49 53 58门尼焦烧时间t5 @ 125° C(min) 8.09 8.02 6.28 5.35 4.38 4.32 6.11流变性能@ 160° CM L(lbf.inch) 4.4 4.88 5.31 5.61 7.14 6.08 6.08M H(lbf.inch) 62.96 73.7 70.39 86 78.5 81.04 79.93t S2(min) 2.5 2.37 2.12 1.86 1.69 1.76 1.99t90(min) 12.2 19.93 11.4 15.62 4.74 5.86 16.76对于各种硬度的混炼胶，混炼胶粘度有轻微增长同时门尼烧焦时间减少，炭黑的填充量分别增长20,30,35份。
热裂解炭黑N990市场调查
45μm筛余物/325目 %≦
0.0010
0.0031
0.04
150μm筛余物/100目 %≦
0.0025
0.004
我就逐项对各项指标及其中的关联性加以分析：
⑴吸碘值
是反映炭黑粒径大小和比表面积的，它们均表明这三种炭黑的粒子比表面积
较小、直径较大。根据吸碘值可以引申出补强性和填充性两个指标。
补强性：在橡胶中加入一种物质后，使硫化胶的耐磨性、抗撕裂强度、拉伸
Wu13601674649@
车间，了解到华东地区用户主要使用的热裂解炭黑有 3 个品牌。
加拿大肯卡博 Cancarb：全世界最大的热裂解法炭黑 N990 系列生产商，产能
为 4.5 万吨，厂址位于加拿大南部城市 Medicine Hat。也是国内市场占有率最大
的品牌，价格据称在 19000 到 22000 之间，价格十分昂贵。据说用肯卡博练的胶
⑹流动性
含热裂解法炭黑的胶料由于其粘度低,容易流入比较复杂的模具中。
⑺优异的挤出性能
热裂解法炭黑用在挤出胶料中,由于其低补强特性,使其具有较快的挤出率、
低口型膨胀率,以及良好的尺寸控制性能。
二：市场信息
通过和同行练胶工厂的采购和工程师以及炭黑经销商的接触，我也得到不少 一手的市场信息。
1：市场主要品牌对比 在华东地区市场，我的用户都是非常务实高效，大家根据自己独有的需要来 挑选适合自己的炭黑原材料，我通过和对用户的电话，以及直接参观用户的炼胶
另外市场上也有耳闻，但在华东这边我了解不多的两个品牌。
乌克兰：据称价格也在 16000 至 17000 每吨，我暂时无法找到比较切确的生
产工厂信息。有人说是 Orisil 公司，有说是 SEVERAZPROM 公司，只是在他们的外
炭黑的制备方法和工艺流程
炭黑的制备方法和工艺流程炭黑是一种常见的化学物品，其应用广泛，特别是在橡胶和塑料工业中。
其制备方法和工艺流程是非常重要的，因为制备方法的不同会影响其质量和应用的范围。
传统制备方法传统的炭黑制备方法是在淀粉糖水中加入NaOH作为固化剂后，在高温条件下碳化。
这种方法可以快速制备大量的炭黑。
然而，这种方法制备的炭黑物理性质不稳定，有一定的杂质，而且生产过程产生的二氧化碳和水蒸气会对环境造成污染。
改良的生产方法随着科技的不断发展，人们已经找到了更加环保且质量更稳定的炭黑生产方法。
其中，传导法、黑液法、燃烧法和气相热解法是比较常用的炭黑生产方法。
传导法传导法是在炉内加热导电材料，当导电材料和热化学反应碳化时，产生的碳黑沉积在导电材料表面。
这种方法能够高效制备炭黑，减少二氧化碳浓度的排放，对环境相对较友好。
黑液法黑液法是利用木质纤维素和钠硫酸化学反应，制备的碳黑具有高纯度和高活性的特点，可以广泛应用于橡胶和塑料工业。
在黑液法过程中，其副产物是纤维素和碱液，也是很好的回收物质。
燃烧法燃烧法依靠煤、油和天然气等化石燃料羰基的燃烧来制备炭黑。
但是，燃烧法对环境的影响非常大，因为在这个过程中产生的大量二氧化碳、一氧化碳和其他有害物质都会对生态环境造成不良影响。
气相热解法气相热解法是最为先进的炭黑制备方法之一，实现了无副产物，无环境污染，质量稳定等多种优点。
气相热解法在高温高压条件下将烷烃基化反应，并在催化助剂的作用下实现碳黑的制备。
炭黑工艺流程炭黑的工艺流程主要分为碳化、冷却、洗涤、干燥等步骤。
炭化过程是将固体物质加热至高温，使其发生化学变化，从而制备炭黑。
否则，冷却、洗涤和干燥过程是为了去除杂质和其余气体，提升炭黑的纯度和质量。
总之，在制备炭黑的过程中，工艺流程的合理优化和制备方法的选择都至关重要。
我们应该通过不断探索和研究，发掘更加环保，更高效，更稳定的炭黑制备方法和工艺流程。
2011THERMAX热裂解法炭黑橡胶应用技术研讨会在上海举行
ｃ ｅ ｒ ｎ ｅ ｂ ｔ ｅ ｎ ｔ ｅ ． ｅ ｍ ａ ｔ ｂ ｌ ｙ ｏ ｕ ｂ ｒ ｐ ｗｄ ｒ ｗａ ｅ ｒ ａ ｅ ｎ ｈ ｒ ｓ ｌ ｋ ｄ ｎ ｉｙ ｌａ ａ ｃ ｅ ｗ ｅ ｈ ｍ Ｔｈ ｒ ｌ ｓ ａ ｉ ｔ ｆ ｒ ｂ ｅ ｏ ｅ ｓ ｄ ｃ ｅ ｓ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｏ ｓｉ ｅ ｓｔ ｉ ｎ ｗａ ｅ ｕ ｅ ｙ ｍｏ ｅ ｔ ａ ａ ｆ Ｃｏ ｐ ｒ ｄ ｗｉ ｉｅ ｔ ｅ ｄ ｒ ｂ ｅ ａ ｔ ｌ ， ｈ ｌ ｎ ａ ｉ ｎ ａ ｒ ａ ｆ ｓ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｒ ｈ ｎ ｈ ｌ． ｍ ａ ｅ ｔ ｔｒ ｒ ａ ｕ ｂ ｒ ｐ ｒｉ ｅ ｔ ｅ ｅｏ ｇ ｔ ｔ ｂ ｅ ｋ ｏ ｈ ｃ ｏ
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Ｃ Ｂ 公 司 生 产 并 在 全 世 界 销 售 。 ＴＨＥ ＡＲ Ｒ—
２１ 年 １ 月 ２ ０１ １ １日 ， 中联 橡 胶 有 限责 任 公 司
Thermax N990热裂解法炭黑在丁基橡胶中的应用
Thermax N990热裂解法炭黑在丁基橡胶中的应用Thermax中粒子热烈积分炭黑通过天然气热裂解制造。
在热裂解的过程中使N990具有大粒径低结构等独特性能的炭黑。
Thermax炭黑广泛应用于需要优异的耐老化和动态性能的制品中。
大粒径（低比表面面积）和低结构使得制品具有低压缩永久变形率、高回弹性和低滞后性，保证了混炼胶固有的弹性性能。
作为一种非补强炭黑，热裂解法炭黑经常与炉法炭黑和（或）矿质填料混合从而达到降低成本并保证橡胶混炼胶的指定性能Thermax可以广泛应用于各种高成本的高分子材料如HNBR，ACM和ECO。
大量填充Thermax N990可以在保证胶料低压缩永久变形性、高回弹性的同时可以降低胶料的成本。
热裂解法炭黑经常混入需要具有高拉伸性能的混有炉法炭黑的胶料中，使胶料具有更好的回弹性和较低生热性。
丁基橡胶由于具有较好气密性、热稳定性、耐臭氧耐候性，振动衰减、更高的摩擦系数、更高的耐化学及水分性能而被人所知。
对于多数用于橡胶工业中的丁基橡胶混炼胶，补强填料要使硫化以后的橡胶具有良好的表面光滑性，高模量和强度。
填充了热裂解法炭黑的丁基橡胶可以应用于支架、冷凝器封装材料、油封、油箱衬里、胶辊、硫化胶囊、电缆和胶管。
选择合适的炭黑对于获得合适性能的混炼胶来说是非常重要的。
举例来说，具有高比表面积的填料不宜用与流体因为这类物质倾向于吸收包括高聚物的化学品。
吸湿填料应该避免与水、盐溶液或弱酸混合物挤出。
填充大粒径的填料有助于增强胶料的压缩永久变形率。
丁基橡胶广泛应用于要求具有良好气密性的制品中，如硫化胶囊和球内胆。
因为填料的粒子不可穿越，胶料的透过性与填料的填充量成反比。
填充了60份的SRF炭黑使胶料的透过性能降低了33%。
但是，相对于其他炭黑，热裂解法炭黑可以被填充更多由于其是一种非补强炭黑具有大粒径低结构的性能。
因此通过大量填充热裂解法炭黑可以保证胶料的密封性能。
在下表1中，阐述了N990炭黑对于丁基橡胶的增强作用。
Thermax N990中粒子热裂解法炭黑在EPDM中的应用
Thermax N990中粒子热裂解法炭黑在EPDM中的应用Thermax中粒子热裂解法炭黑N990通过天然气热裂解制造。
热裂解工艺使N990具有大粒径低结构的独特的性能。
Thermax广泛应用于需要良好分散、耐热、耐油和耐化学性、具有良好动态性能的制品中。
大粒径和低结构在保证橡胶固有的弹性的同时，降低其压缩永久变形、粘度，提高回弹性。
作为一种非补强炭黑，其通常与炉法炭黑和/或矿质填料混合使用达到降低成本和提升橡胶特定性能的目的。
Thermax可以被用于所有的高聚物中，通常应用于FKM、CR、NR、IIR、NBR、EPDM、HNBR、ACM和ECO胶料中。
大量填充Thermax炭黑可以使胶料得到低粘度和例如低压缩永久变形等物理性能，从而帮助生产厂家降低成本。
Thermax N990独特的物理性能和表面化学惰性使其与EPDM有优异的化学相容性，使得其在EPDM可以大量填充并且分散好，EPDM挤出制品有良好的表面性能。
Thermax Ｎ990炭黑为EPDM提供良好的耐油耐化学性能，从而改善胶料的耐老化性能。
Thermax N990应用在EPDM中的优势胶料增容——节约成本并改善老化性能优异的制成品表面——源自于最少的硬粒子和良好的分散性低粘度胶料——有利于模压接角和复杂形状的制品成型哑光表面——来自于甲烷气原料和热裂解工艺低压缩永久变形率和优异的动态性能优异的分散性保证挤出和均匀硫化过程中的连续热传导应用填充了Thermax N990的EPDM可以应用在以下制品中：－挤出门窗密封条－海绵和实芯密封条－胶管、软管－隔膜，汽车防尘罩，模压制品，止水带—发动机支座、减震件—屋顶材料—胶辊—电缆绝缘层不同种类炭黑对相同硬度EPDM影响下表说明相同硬度的EPDM胶料填充进四种不同的标准炭黑的效果。
如表所示，Thermax N990炭黑可以比N550炭黑填充多一倍以上，同时还可以保证胶料较低的门尼粘度。
表1: 不同种类炭黑对相同硬度EPDM胶料的影响(20 phr paraffinic oil)Type of Carbon Black MT –N990 SRF –N774 FEF –N550 HAF – N330 phr 130 85 60 50门尼粘度, ML, 1 + 4 @ 100°C 76 80 84 84硬度66 67 65 62300%定伸模量, MPa 3.4 8.4 9.3 9.1拉伸模量, MPa 5.3 11.2 13.8 19.3拉伸伸长率 (%) 520 420 430 460撕裂强度, Die B, kN/m 19 29 32 28来源: Dupont Dow, Cured 20 minutes @ 160°C,配方: Nordel 1070 – 100, Zinc Oxide –5, Stearic Acid – 1, Paraffinic Oil – 20, MBT – 0.5, TMTM – 1.5, Sulphur – 1.5高填充EPDM胶料下表说明增加填充N990对EPDM胶料的影响表 2: 填充Thermax® N990对EPDM影响(40 phr oil)FormulationNordel 1070 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 Thermax® N990 80.0 100.0 150.0 200.0 250.0 Stearic Acid 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0Zinc Oxide 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 Circosol 4240 40.0 40.0 40.0 40.0 40.0 TMTM 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5MBT 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Sulphur 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5胶料性质粘度, ML 1 + 4 @ 100°C 46 48 61 74 90门尼焦烧时间, t5 @ 121°C >30 >30 29 26 24流变性, 166°C, 3°C arc, 1.7 Hz, 0 预热MH 52.0 54.0 61.9 69.2 77.0ML 9.0 9.4 11.2 13.0 15.1Tc50 7.2 6.8 6.3 5.8 5.6Tc90 13.3 12.8 12.6 12.3 12.2Ts1 3.6 3.4 3.0 2.8 2.6硫化性能硫化时间, tc90 + 5 minutes @ 166°C 18 18 18 17 17硬度51 52 61 69 70100% 定伸模量, MPa 1.2 1.3 2.1 3.0 4.3200% 定伸模量, MPa 2.0 2.2 3.5 4.6 5.6300% 定伸模量, MPa 2.7 3.0 4.2 5.0 -拉伸强度, MPa 6.2 7.4 7.6 5.7 5.3极限拉伸伸长率 (%) 610 640 620 515 285撕裂强度, Die C, kN/m 15.5 19.0 24.8 30.4 27.3永久压缩形变, Method B, 70 hours @ 100°C, cured + 15 minutes永久压缩形变 (%) 12.5 12.1 11.2 12.8 11.3Zwick Rebound, 硫化+ 20 minutes, % 回弹@ 0°C 56 53 48 40 33@ RT 63 60 52 46 39@ 100°C 68 67 62 59 54Aged in Air, 168 hours @ 150°C硬度, pts 变化量14 23 26 22 25拉伸强度, % 变化量18 3 8 65 83拉伸伸长率, % 变化量-61 -69 -85 -89 -88动态性能, MER 1100, 5% 静态形变, 2% 动态形变Tan Delta @ 0°C 0.146 0.172 0.219 0.267 0.329Tan Delta @ 25°C 0.122 0.141 0.186 0.245 0.293Tan Delta @ 100°C 0.080 0.099 0.129 0.167 0.209 Thermax N990在EPDM中的导电性Thermax N990具有大粒径和粒子低聚集度性质。
废旧轮胎热裂解炭黑应用研究
废旧轮胎热裂解炭黑应用研究前言废旧轮胎被称为“黑色污染”，据统计，现在中国废旧轮胎每年产生量已超过1000万吨以上，而且每年以8-10%的速度增加，如何处理废旧轮胎，一直是世界公认的环保难题。
废旧轮胎综合利用方面，我国已初步形成废旧轮胎翻新再制造、废轮胎生产再生橡胶、橡胶粉和热裂解四大业务板块。
热裂解技术是废轮胎在缺氧或者惰性气体存在的条件下将橡胶高分子在合适的温度下裂解为裂解气、裂解油和裂解炭黑，裂解气是轮胎热解的能量来源，油品和再生炭黑为废轮胎热解的主要产品，而从产品的品质和价格角度看，再生炭黑是轮胎热解的关键产物，其品质和市场应用制约着废轮胎热解回收过程的经济性。
本文对废轮胎热裂解炭黑的基本性能和在力车胎内面胶中的应用做了初步探讨。
1. 主要仪器与设备M2000A密闭模硫化仪，GT-7080S2门尼粘度仪，高铁检测仪器有限公司； WGL-2500BII拉力试验机，高铁检测仪器有限公司； 45吨平板硫化机，无锡第一橡胶机械有限公司；实验室用6″炼胶机，上海橡胶机械厂。
2、热裂解炭黑化学性能分析分析：与常规炭黑相比，主要区别是灰分较高，分析这与轮胎裂解后其中氧化锌、白炭黑等无机物裂解残留有关。
3、采用炭黑基本配方，与参比炭黑、N220、N330、N660做对比试验基本配方：天然橡胶100.00，硬脂酸3.00，氧化锌5.00，促进剂DM0.60，硫磺2.50，炭黑50.00，总计161.10。
3.1硫化仪数据分析试验结果分析：（1）与通用补强炭黑相比，热裂解炭黑MH偏低，表明热裂解炭黑对橡胶补强造成的模量低，在一定程度上反映补强效果相对通用补强炭黑偏弱。
在ML偏小这个数据也说明这一点。
（2）与通用补强炭黑相比，其焦烧时间延长，对胶料的安全性产生有利的影响。
（3）与通用补强炭黑相比，胶料的T90缩短，代表硫化速度较快，但这也与胶料模量低，提前完成交联过程有关。
3.2物理性能测试注：因热裂解炭黑硫化速度相对较快，拉力试验测试两个时间点。
耐火材料碳黑的使用方法
耐火材料碳黑的使用方法
耐火材料中添加碳黑主要有以下几种使用方法：
1.制备耐火材料浆料：将碳黑加入到耐火材料的浆料中，与其他组分一同搅拌混合，形成浆料。
然后将浆料注入模具进行成型，经过烘干和烧结等工艺，最终得到耐火材料产品。
2.增强耐火材料的导热性：将碳黑添加到耐火材料中，能够增加材料的导热性能，提高材料的导热系数。
这样可以使耐火材料更好地传热和散热，提高其耐高温性能。
3.调整耐火材料的机械性能：碳黑可以作为一种填料添加到耐火材料中，能够增加材料的抗压强度和抗冲击性能。
特别是在高温下，碳黑能够增加耐火材料的抗压塌性能，提高材料的耐用寿命。
4.提高耐火材料的导电性：碳黑本身是一种导电材料，将其添加到耐火材料中，能够提高材料的导电性能。
这在某些特定的耐火材料应用中比较重要，例如用于电炉内膛或者高温电阻加热装置等。
需要注意的是，碳黑的添加量应根据具体的耐火材料配方和应用要求进行合理控制，以保证最佳的使用效果。
橡胶炭黑介绍及常用的标准炭黑实际应用范围
橡胶炭黑介绍及常用的标准炭黑实际应用范围炭黑即碳黑（carbonblack），是一种无定形碳。
轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10－3000m2／g，是含碳物质（煤、天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。
炭黑按性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。
炭黑可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也经常用于橡胶生产补强剂；炭黑按用途不同，通常分为色素用炭黑、橡胶用炭黑、导电碳黑和专用碳黑。
炭黑一般是指碳单质微粒，一般是由于有机物燃烧不充分，其中的氢元素和氧元素转化为水，而碳元素燃烧不充分，就会脱离分子，形成炭黑。
用炉黑生产工艺可得到几乎所有粒径范围的炭黑，同一品种的炭黑，其粒子大小并不完全相同，呈现一个粒径分布范围。
一般来说，粒子较细的品种，粒径分布较窄。
颜料黑越细，炭黑聚集体之间接触点便越多，结果它们之间内聚力越强，当把颜料黑掺入料，即开始进行始炭黑均匀分布时，则对分散要作的功便大，以把炭黑粒子分隔开来，最终达到最高的黑度和着色。
炭黑的密度有两种，一种是真密度，即由组成炭黑的元素及结构（或晶体结构）确定，在没有特别说明的情况下，炭黑的密度指真密度；另一种是倾注密度或视密度，其随炭黑的加工条件变化而不同，需经常测定。
视密度主要为工程设备以及包装、贮运等容器的容积计算提供依据。
粒径小、结构高的炭黑倾注密度小。
粒子小、结构高、表面纯净和表面粗糙度大的炭黑导电性好。
制备导电胶料时，炭黑的用量不能小于某一临界值，否则胶料中过少的炭黑不能形成导电通道或不能引发场致发射，使胶料的导电性不能达到要求。
炭黑在橡胶中的作用1。
增加橡胶制品的耐磨性和使用寿命（补强剂）2。
节约成本，一般橡胶制品都是两份胶一份炭黑（填充剂）各品种炭黑的用途区别是什么？炭黑按用途分类按照用途可把其分为两类：橡胶用炭黑、色素炭黑1、色素用炭黑的分类国际上根据炭黑的着色能力，通常分为三类，即高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。
唯有这些超高温耐火材料，才能被石化行业所用
唯有这些超高温耐火材料，才能被石化行业所用石化行业化工和石油工业是耐火材料应用的一个重要领域。
由于热工炉窑多，操作条件复杂，所以，需要选择各种不同类型耐火材料以适应各自特殊的应用条件。
在此，选择其中较为突出的特殊应用的例子作些简单说明。
（1）炭黑燃油炉用耐火材料。
在生产炭黑的工艺中，为了提高生产效率和反应程度，必须提高反应温度，所以，需要具有高耐火性能的耐火材料才能与之相适应。
又如，要生产硬质炭黑，也必须提高反应温度，特别是生产长寿命、滚动磨损小的轮胎则需要更硬的炭黑，其反应温度达到2000-2100℃，这就要求更耐火的耐火材料与之相适应。
（2）渣化煤气化装置。
众所周知，煤气工业广泛应用耐火材料。
气化设备内衬耐火材料使用条件极为严酷，操作温度和压力高，气化炉渣属于侵蚀力极强的酸性渣，对耐火材料具有极强的侵蚀能力。
同时，还有出现高度侵蚀性气体的情况。
选用高耐酸性炉渣侵蚀的耐火材料才能获得高寿命。
（3）石油裂化器。
在石油精炼工艺中，催化裂化器内的操作条件属于最苛刻的操作条件之一，工艺条件包括高温和高压。
催化裂化器衬用耐火材料需要具备较高的耐磨性和较低的热传导率这样两个相互矛盾的性能。
因为高耐磨性一般需要高密度，而低热传导率一般需要较低的密度，因此，需要介绍一下具备这两个性能的材料及其有关的问题。
本文主要对上述石化工业中的炭黑反应器用耐火材料进行讨论和分析，为相关耐火材料的开发和应用提供依据。
炭黑反应器用耐火材料炭黑主要是元素碳熔融或结合的近似球状颗粒的聚集体。
当今主要采用油炉工艺进行生产，生产出不同品种和不同粒度的炭黑。
炭黑生产工艺简况炭黑的生产大部分采用燃油炉。
通常，燃油炉工艺采用一种类似很大的燃油器的圆筒形反应器，由4个带（或室）组成，即燃烧带（室）、节流环（室）、反应带（室）和急冷带（室）。
在燃烧带增加的预热空气和燃烧的原料提供生产过程所需要的高温，同时亦为原料进入反应带的通道起点。
节流环将燃烧带和反应带分离，同时提高进入反应带的气体速度。
炭黑牌号分类及应用
炭黑牌号分类及应用橡胶用炭黑原来是按粒径大小来分类的，但后来改为按氮表面积分类。
此外，命名时把炭黑颜料的硫化速度和结构等因素也考虑进去了，由4个系统构成。
第一个英文字母代表胶料的硫化速度，以N代表正常硫化速度，S代表缓慢硫化速度。
后面3个为阿拉伯数字。
第一个数字代表炭黑氮表面积范围，共列为0~9个等级。
第二和第三个数字则由美国材料试验协会负责炭黑和术语的D24.41委员会指定的，反映不同的结构程度。
一、1系列ASTM名称英文缩写中文名称N110 SAF 超耐磨炉黑N121 SAF-HS-NT 新工艺高结构超耐磨炉黑 N166 SAF-HS 高结构超耐磨炉黑基本特性：粒径小，表面积和着色度最高，最好的耐磨性，但加工性能差，抗龟裂及耐热性能不好，成本高，基本少用与不用应用与配合：胎面，一般在子午胎中使用较多，混炼时应注意分散和焦烧二、2系列ASTM名称英文缩写中文名称S212 ISAF-LS-SC 代槽炉黑N219 ISAF-LS 低结构中超耐磨炉黑N220 ISAF-HM 高定伸中超耐磨炉黑N231 ISAF-LM 低定伸中超耐磨炉黑N234 ISAF-HS-NT 新工艺高结构中超耐磨炉黑N242 ISAF-HS 高结构中超耐磨炉黑N270 IISAF-HS-NT 新工艺高结构中中超耐磨炉黑N285 IISAF-HS 高结构中中超耐磨炉黑N293 CF 导电炉黑N294 SCF 超导电炉黑N299 GPT 通用胎面炉黑基本特性N219能提高拉伸强度、撕裂强度和伸长率，且生热低、弹性高，但定伸应力和耐磨性有所下降。
N220有较高的综合性能。
N231定伸应力低，但有较高的拉伸强度、撕裂强度和伸长率。
N234 耐磨性本系列中最高。
N299高结构高定伸碳黑，耐磨性与N234接近，主要代替N220使用，有较好的牵引性能、较低的滚动阻力和较高的耐磨性，特别适合胎面。
应用与配合N219适用于胎面，尤其越野轮胎，以改善崩花、裂口。
炭黑反应炉
炭黑反应炉耐火材料一、炭黑简介碳黑（carbon black），又名炭黑，是一种。
轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10~3000m2/g，是含碳物质（煤、、、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。
比重。
由天然气制成的称“气黑”，由制成的称“灯黑”，由制成的称“乙炔黑”。
此外还有“槽黑”、“炉黑”。
按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“”、“耐磨炭黑”等。
可作黑色，用于制造、油墨、等，也用于做的补强剂，炭黑的耗用量一般占橡胶耗用量的40%～50% ,也就是说,在橡胶配方中,通常每使用2 份橡胶就会搭配使用1 份炭黑。
按用途和使用特点把炭黑可分为三类：橡胶用炭黑、色素炭黑和导电炭黑。
?二、炭黑的分类1、橡胶用炭黑在橡胶制品中，配合一定数量的炭黑可起到补偿和填充作用来改善橡胶制品的性能称橡胶用炭黑。
它占炭黑总量的95%左右。
在橡胶工业中，为了表示炭黑对橡胶的补强效果和在轮胎上的应用部位，也习惯把炭黑分成硬质炭黑和软质炭黑两大类。
前者对橡胶用良好的补强作用，后者补强作用差，在很大程度上填充作用。
油炉法炭黑的大部分（超耐磨炉黑、中超耐磨炉黑、高耐磨炉黑，细粒子炭黑）属于硬质炭黑；小部分油炉法炭黑（快压出炉炭黑，通用炭黑、半补强炉黑）、气炉黑和热烈炭黑属于软质炭黑。
2、色素炭黑：色素炭黑color?black?在油墨、油漆、涂料等制品中作着色颜料用的炭黑。
按着色强度(或黑度)和粒子大小一般分为高色素炭黑、中色素炭黑、普通色素炭黑和低色素炭黑四种。
主要由接触法和油炉法生产。
3、导电炭黑：某些炭黑具有低电阻或高电阻性能，用于不同的制品，如干电池、导电橡胶、电缆料、无限电元件等。
其中乙烯炭黑由于导电性能好，主要用于干电池。
三、炭黑反应设备炭黑反应炉 carbon black reactor 炉法炭黑生产中的一个核心设备。
不同炉型可以生产出性能不同的炭黑品种。
炭黑反应炉由单室、双室发展到带喉管的三室炉(亦称新工艺炭黑反应炉)。
炭黑的基本知识
炭黑的基本知识1、什么是炭黑炭黑的主要成分是碳，其基本粒子尺寸在10--100nm之间，因此具有优良的橡胶补强、着色、导电或抗静电以及紫外线汲取功能，是人类最早开发和应用的纳米级材料。
2、炭黑的应用领域炭黑作为一种功能性材料，在许多领域中有着不可代替的作用。
炭黑是橡胶补强填充剂，是仅次于生胶的第二位橡胶原材料。
炭黑也作为着色剂、紫外线屏蔽剂、抗静电剂或导电剂，广泛应用于塑料、化纤、油墨、涂料、电子元器件、皮革化工和干电池等许多行业制品中。
炭黑还可用于冶金及炭素行业内，作为高纯碳材料。
3、炭黑的制造方法炭黑是由烃类化合物（液态或气态）经不完全燃烧或热裂解生成的，主要由碳元素组成，以近似于球体的胶体粒子及具有胶体大小的聚集体形式存在。
炭黑的外观为黑色粉末。
4、炭黑的分类炭黑根据用途可以分为两大类，即橡胶炭黑和特种炭黑。
橡胶炭黑依据补强性能可分为硬质炭黑和软质炭黑两大类。
硬质炭黑对橡胶补强作用比较大，填充硬质炭黑的胶料硬度高，强伸性能和耐磨性能较好，主要用于轮胎的胎面，又叫胎面炭黑。
软质炭黑硬度低，弹性好，主要用于轮胎的胎体，又叫胎体炭黑。
特种炭黑依据用途分可为油墨用炭黑、涂料用炭黑、密封胶用炭黑、色母用炭黑、建材用炭黑等。
5、炭黑的体积密度依据炭黑的结构和物理形态，炭黑的体积密度在各种级别的炭黑中差别很大。
由于存在封闭空气，炭黑的体积密度低于炭黑的真密度（比重）。
炭黑聚集体的真密度（比重）约为1.8克/立方厘米（112.5磅/立方英寸）。
6、炭黑的保质期储存于干燥密封环境条件下时，炭黑不易受分解的影响，其保质期不受限制。
随着时间推移，炭黑会汲取湿气，直至达到一个均衡值。
假如湿气影响很重要，则应将炭黑储存于干燥环境下，并尽可能密封。
7、粒径炭黑粒子大小与分布是炭黑的最重要的性质之一，几乎全部的炭黑粒子都不是单独存在的，而是在炭黑炭黑生产过程中以聚集体状态存在的，聚集体是炭黑单独存在的最小单元。
粒径直接影响炭黑的其他性能和使用性能。
炭阻断研究
炭阻断研究
炭阻断研究是指对炭阻断技术进行研究和开发的领域。
炭阻断是指通过引入炭素
材料在火灾风险区域切断火势传播的方法，以减少火灾的损失和危害。
炭阻断研究的主要内容包括以下几个方面：
1. 炭材料的研发与制备：研究人员通过改变炭材料的结构和成分，以提高其抗燃
性能和阻断火势传播的能力。
研究包括炭纤维、炭黑、纳米炭材料等。
2. 炭材料的性能测试与评价：研究人员通过实验和模拟，对炭材料的热稳定性、
烟雾生成量、火焰传播速率等性能进行测试和评价，以确定其在火灾防控中的可
行性。
3. 炭阻断技术的应用研究：研究人员通过研究不同场景下的火灾特点和传播规律，开发适用于不同环境的炭阻断技术，并对其实际应用效果进行验证和评估。
4. 炭阻断技术的工程应用：研究人员与工程师合作，将炭阻断技术应用于建筑物、交通工具、电力设施等火灾风险区域，通过实际工程项目的应用验证，不断改进
技术并推广应用。
炭阻断研究的发展可以提高火灾防控的效果，减少火灾对人员和财产的危害。
，
由于炭阻断技术的复杂性和多样性，研究工作需要涉及多个学科领域，包括材料
科学、火灾动力学、结构工程等，需要不同领域的研究人员共同合作，形成跨学
科的研究团队。
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THERMAX®中粒子热裂解法炭黑在耐火材料中的应用中联橡胶有限责任公司于海元译编前言:从20世纪60年代开始，作为抵御在氧气顶吹炉中出现的腐蚀性高温炉渣需要的耐火材料，碳被认为是最基本的一个组份。
经验证明，添加使用某种形态的炭黑比单独使用树脂或沥青结合剂获得更高的残余碳含量。
这将提高耐热和耐化学能力，因此延长了高炉耐火衬砖的使用寿命从而间接降低了钢铁生产成本。
目前，碳已经是许多耐火材料应用中陶瓷-碳复合体的不可缺少的元素。
现代镁碳砖是公认的氧气顶吹炉和电炼钢炉以及钢包冶金炉渣线内衬的标准配置。
铝碳质耐火材料则是铁水预处理设备和连铸用滑动水口系统大量使用的材料。
如何开发具有优良抗热震性和抗渣性，同时又具有热导率低、利于超纯净钢及二次精炼技术发展的低碳镁碳砖已成为目前镁碳砖的发展趋势。
碳的熔点很高，线膨胀系数小，导热型好。
碳可以渗透到制品中的颗粒孔隙内或在颗粒之间形成脉状网络弹链结构，形成“碳结合”，从而降低制品的气孔率，提高制品的高温强度。
碳还可以形成部首金属和熔渣侵蚀的表面，提高制品的抗侵蚀能力和耐热冲击性。
此外，碳的存在为铁硅氧化物的还原创造了条件，所生成的金属与耐火材料不发生化学反应。
在氧化物被碳还原的过程中，生成的气体能够阻止熔融氧化物向耐火材料内部渗透。
碳还可以提高制品的导热性，以避免制品的个别部位因温度过热不均匀而导致砖的剥落、断裂。
一.Thermax®中粒子热裂解法炭黑的特性1．Thermax®中粒子热裂解法炭黑的基本性质Thermax®中粒子热裂解法炭黑是天然气（甲烷）在1300℃-1400℃高温下热裂解生成的。
热裂解工艺使Thermax®热裂解炭黑具有大粒径、低结构的独特性能。
热裂解炭黑在炭黑中具有最大的粒径（平均直径为240-320nm）,其比表面积最低，仅为7-12㎡/g,而炉法炭黑平均直径为15-80nm,比表面积为27-135㎡/g。
热裂解炭黑粒径是炉法炭黑粒径的3-20倍。
与其它形态的炭黑相比，由于此种无定性碳纯度高、灰分和和硫含量低以及表面积低，使其成为许多碱性碳质耐火材料制品的碳素首选，深受耐火材料工业的喜爱。
Thermax®中粒子热裂解法炭黑应用于碱性碳质耐火材料已有30多年。
表一： Thermax®中粒子热裂解法炭黑的基本性质指标典型值形态无定形，来自于甲烷气的热裂解灰份（%） 0.1水份含量(%) 0.0甲苯抽提物(%) 0.15硫, ppm 150pH 10 比重 1.8 氮表面积，sq.m/gram 9.5平均粒径，nm 280粒径分布，nm 100-700DBP吸收值，ml/100 gms 38堆积密度，lbs.ft 3(粒状产品) 40堆积密度，g/cm3 (粒状产品) 0.64从扫描电子显微镜（SEM）图片中可以看出，Thermax®中粒子热裂解法炭黑的特点就是粒子巨大并呈相对球形，粒子直径分布范围宽，而且粒子团聚最少。
根据圆盘离心检测，平均粒子直径大约为280nm，分布范围在100-700nm之间。
图1: Thermax®中粒子热裂解法炭黑的SEM 照片2．Thermax®中粒子热裂解炭黑的物理化学性质Thermax®中粒子热裂解法炭黑的高纯度，源自于高纯度的甲烷气原料，可以提供优异的抗氧化性能。
产品中极低的灰份和硫含量以及相应极高的碳含量增强了耐火材料的耐化学和高温性能。
图2提供了Thermax®产品在空气中的典型热失重曲线。
图2：Thermax ® 的TGA(热失重分析)表面化学性质化学电子能谱学分析（ESCA）可以被用来测量材料的表面化学性质达到50的深度。
不仅是表面，表面以下的区域也得到研究。
碳和氧是Thermax®表面仅能分辨的元素，证明了其高纯度。
硫和氮没有测出，是因为高纯度的甲烷气生产原料。
以下是Thermax®N990通过ESCA 获得的元素组成，与油炉法炭黑N550做比较。
表2：ESCA测出的表面元素组成碳（%）氧（%）硫（%）Thermax® 98.4% 1.6% 未测出N550 98.1% 0.9% 1.0%二．Thermax®中粒子热裂解法炭黑在耐火材料中的应用及优势1．Thermax®中粒子热裂解法炭黑在耐火材料中的应用Thermax®中粒子热裂解法炭黑被证明可以提高耐火材料的物理性能，特别是耐氧化、化学性能、耐压强度（结合强度）和密度。
将Thermax® N990(粒状)和N991（粉状）添加到粒状耐火材料配方中（按重量计0.5%到15%），可以显著增加高炉内衬的使用寿命，同时有助于在加工时控制混料的黏度。
在专用耐火材料中的密度可以更高，因为Thermax®的粒径分布范围宽再加上粒径结构低有助于最大程度提高砖的密度。
来自于结合剂和炭黑两方面的碳更紧密压缩，证明有助于制造出密度更大的砖。
Thermax® N990是经过造粒的柔软、均一的粒子，粒子的平均直径为大约0.5mm。
这些粒子在耐火材料混料时很容易破开并且便于分散均匀。
Thermax®热裂解炭黑N990明显比其它碳素材料诸如鳞片石墨更容易分散。
2. Thermax®中粒子热裂解法炭黑在耐火材料中的应用优势(1)通过填充缝隙增加砖的密度， 从而降低气孔率和透气性。
Thermax®的特点就是结构低和粒径分布宽，这将有助于填充孔隙和最大程度提高砖的密度。
生坯强度由于更高的压缩密度也可以增强。
(2)与其它碳素源相比，更好地反应形成原位碳化物，如MgC, SiC, AlC, B4C。
Thermax®在单位碳素量提供更高的表面积，所以提供了更多与金属添加物反应的碳。
(3)最高的碳纯度，为耐火砖提供了更高的残余碳含量。
Thermax® 热裂解炭黑的固定碳含量>98%。
这将提高耐热震性、耐化学性、耐热性和耐活动炉渣侵蚀性。
这有助于改善钢、铁和炉渣渗透的润湿角。
(4)大粒径和低结构使得填充度更高，从而得到更高的碳含量。
(5)柔软粒子在耐火材料加工过程中容易混入并且质量均匀。
(6)均一的粒子直径分布便于使用自动或半自动以及风力物料输送系统。
3. Thermax®中粒子热裂解法炭黑在耐火材料/耐高温材料中的相关用途白云石、镁和铝基耐火材料中，不管使用沥青还是树脂结合剂，都可使用Thermax®中粒子热裂解法炭黑。
它可以与其它形态的碳比如鳞片石墨一起并用。
应用在包括砖、浇注料、钢包渣线、滑动水口和许多其他相关制品。
用于沟槽浇注料，Thermax® N990中粒子热裂解法炭黑的分散性比石墨要好很多。
国外在使用N990炭黑和树脂在炮泥中代替沥青和焦油的开发工作（沥青和焦油对作业人员有害，因环保健康原因将受限使用）。
该种炮泥在中低温时,由于酚醛树脂的缩聚反应而硬化,炮泥的早强性好,在高温时则形成碳结合，高温强度优良，而且不会出现堵塞事故，操作十分方便。
在酚醛树脂中使用Thermax ®N990炭黑的优势，是N990的大粒径可以大幅提高在树脂中碳的填充量。
用的树脂减少，则可以减少对水的需求，从而获得更好的性能。
另外，在先进陶瓷或硬质合金等耐火/耐高温材料（金属和非金属碳化物）的生产工艺中，大都使用Thermax®中粒子热裂解法炭黑等高纯净度的碳素原料作为优质的还原剂和渗碳剂。
在各类熔化/烧结炉保温隔热材料中，Thermax®热裂解法炭黑的应用也在呈不断增长之势。
三．结论由于其独有的大粒径宽分布、低结构和高纯度，Thermax®中粒子热裂解炭黑用于耐火材料中，可以提供优异的抗氧化和耐化学性能、提高耐压强度和密度，从而提高耐火材料使用寿命和性能，提高钢的质量，降低炼钢的耐火材料吨成本。
本文在Cancarb Limited公司Technical Bulletin（技术公告）基础上译编而成，特此致谢。
引用专利US Patent 6,395,662, Non-Slumping Sprayable Refractory Castables Containing Thermal Black （含热裂解炭黑的不塌陷可喷射耐火材料浇注料）US Patent 6,313,055, Refractory Castables Containing Thermal Black（含热裂解炭黑的耐火材料浇注料）US Patent 3,236,664, Pitch-Bonded Refractory Composition （沥青结合的耐火材料组分）参考文献1．Ruh, Edmund, “Worldwide Trends in Refractories,” （世界耐火材料发展趋势）Ceramic Industry, February 1995, pp.31-382．Troell, Peter T., “Evolution of Magnesia-Carbon Refractories,” (镁碳耐火材料的演变) Ceramic Industry, February 1995, pp. 41-453．宋希文，安胜利主编：《耐火材料概论》，化学工业出版社2009。