炭黑介绍(全)
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。
n220炭黑标准
n220炭黑标准N220炭黑是一种广泛用于橡胶制品和其他高分子材料中的黑色填料。
其粒径较小,具有良好的分散性和较高的化学活性。
下面我们将详细介绍N220炭黑的标准。
一、定义和性质N220炭黑是一种高纯度、高分散性的炭黑,其平均粒径约为20nm (纳米),因此也被称为超细炭黑。
由于其粒径较小,比表面积较大,因此具有较高的化学活性和良好的分散性。
此外,N220炭黑还具有较高的导电性能和良好的遮盖力。
二、标准规范1.外观:N220炭黑应为黑色粉末,无结块现象。
2.平均粒径:N220炭黑的平均粒径应不大于20nm,粒径分布应符合规定要求。
3.吸碘值:N220炭黑的吸碘值应符合规定要求,表示其具有较高的化学活性。
4.挥发分:N220炭黑的挥发分应不大于1.5%,表示其具有较好的稳定性和加工性能。
5.灰分:N220炭黑的灰分应不大于0.5%,表示其纯度较高。
6.电阻率:N220炭黑的电阻率应不小于1013Ω·cm,表示其具有较好的导电性能。
7.含水量:N220炭黑的含水量应不大于0.5%,表示其具有良好的加工性能和稳定性。
8.筛余物:N220炭黑应通过规定孔径的筛子,表示其粒径分布符合要求。
三、应用领域1.橡胶制品:N220炭黑在橡胶制品中主要作为黑色填料使用,可提高制品的导电性能、耐磨性能和抗老化性能等。
同时,由于其良好的分散性和化学活性,可提高橡胶制品的加工性能和稳定性。
举例来说,汽车轮胎是橡胶制品中一个重要的应用领域。
在汽车轮胎的生产中,加入适量的N220炭黑可以显著提高轮胎的导电性能和抗磨损性能,同时还可以提高轮胎的加工性能和稳定性,从而提高轮胎的使用寿命和安全性。
此外,N220炭黑还可以用于生产其他橡胶制品,如胶管、胶带、胶鞋等。
在这些产品中,加入适量的N220炭黑可以提高产品的导电性能、耐磨性能和抗老化性能等。
2.高分子材料:除了在橡胶制品中的应用外,N220炭黑还可以用于其他高分子材料中,如塑料、涂料等。
碳黑的介绍
未氧化处理的碳黑 Color Black S170 (17nm)
氧化处理的碳黑 Special Black 6 (17nm)
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氧化处理对光泽和黑度的影响
粒径
黑度 MY值
20°光泽 °
Gloss 20°
70 40
86 80
328
13 13
282
17
297 17
°
269
FW200
FW 1
● S 170, S 160
中色素气黑
● Printex U, Printex V, Printex 140 V
普通色素气黑,易于分散 普通色素气黑,
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用于涂料工业的炉黑
炉黑
● 特黑 100 ● Printex G 调色用, 调色用 防止浮色 易于分散 调色用
● Printex 200
优点
缺点 粉尘较大
粉状碳黑
较容易分散
倾注密度低 差的流动性
较少粉尘 珠状碳黑-干法 倾注密度高 好的流动性 较难分散
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议程
色素炭黑一般介绍 色素碳黑的生产工艺 色素碳黑的特性对涂料的影响 其它影响碳黑性能的因素 色素碳黑的推荐
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色素碳黑特性对涂料的影响
平均原生粒径
雾影
My
50 40 30
My 黑度值
雾影 雾影 雾影 雾影
20 10 0
1
2
3
4
5
6
7
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珠磨次数
树脂对黑度和色相的影响
醇酸氨基烤漆
MY, dM
蓝相
F 310 F 251 F 310 F 251
炭黑的各个型号及用途
炭黑的各个型号及用途炭黑是一种常见的工业材料,具有广泛的用途。
下面将介绍炭黑的各个型号及其主要用途。
1. N220型炭黑:N220型炭黑是一种高耐磨、高强度的炭黑。
其主要用途包括轮胎、工业橡胶制品、泡沫橡胶、轴承润滑材料等。
由于其具有较高的抗撕裂性能和耐化学溶剂性能,因此也广泛应用于塑料和油墨等工业。
2. N330型炭黑:N330型炭黑是一种中等强度的炭黑。
它通常用于橡胶制品,例如轮胎、橡胶管、传动带等。
N330型炭黑还可以用于制作橡胶鞋底、橡胶垫等制品,其优良的耐磨性能和强度使得其在橡胶工业中得到广泛应用。
3. N550型炭黑:N550型炭黑是一种中等耐磨、高抗撕裂性能的炭黑。
它主要用于轮胎、工业橡胶制品、化学品的涂料和制造材料。
N550型炭黑在橡胶制品中被广泛用于高强度胶带、传动带、汽车密封件和工业橡胶制品等方面。
4. N660型炭黑:N660型炭黑是一种较高硫含量的炭黑,具有较好的耐磨性能和耐化学性能。
它主要用于轮胎、皮革、橡胶制品和工业胶带等方面。
由于其较高的硫含量,N660型炭黑还可以用于制备橡胶制品中的硫化促进剂,从而提高橡胶制品的硫化效果。
5. N772型炭黑:N772型炭黑是一种低耐磨性的炭黑。
它主要用于橡胶制品、涂料和塑料等。
N772型炭黑具有较大的表面积和吸附性能,可以有效地提高橡胶制品和塑料的加工性能和物理性能。
此外,炭黑还有其他一些特殊型号,如高品质炭黑、低挥发炭黑和特种颜料炭黑等,这些炭黑通常应用于特殊领域,如高级橡胶制品、电子材料和食品包装等。
高品质炭黑在高级橡胶产品(如工程橡胶制品、电缆芯和高强度输送带等)中应用广泛。
低挥发炭黑主要用于橡胶制品和食品包装,以减少有害物质的挥发。
特种颜料炭黑主要用于涂料、塑料和印刷油墨等行业,以增加颜料的黑度和色彩稳定性。
总的来说,炭黑的各种型号具有各自独特的物理和化学性质,适用于不同的工业领域。
炭黑的应用范围非常广泛,其中最主要的应用领域是橡胶制品,如轮胎、橡胶管等。
白炭黑概述及其生产工艺介绍
白炭黑概述及其生产工艺介绍白炭黑是一种高性能的碳黑产品,具有广泛应用前景。
它是通过高温石墨化石油焦的碳化反应生产而成,其生产工艺包括碳化、水洗、酸洗、热解等环节。
白炭黑的生产过程首先是石墨化石油焦的碳化环节。
石墨化是通过将石油焦经过高温处理,使其中的杂质物质大部分脱除,并形成具有定向结构的多孔炭体。
这个过程主要包括石油焦的预处理、石油焦颗粒的石墨化和石油焦的活化等步骤。
在碳化的基础上,白炭黑还需要进行水洗、酸洗和热解等环节。
水洗是为了除去碳中的杂质和残留的酸洗液,以净化材料。
酸洗是将碳经过浓硫酸浸泡,以去除铁、铝、碳酸钙等杂质。
热解则是将碳进行高温处理,使其脱除部分氢、氧、硫等杂质,并进行表面活化处理,提高白炭黑的性能。
在整个生产工艺中,需要注意的是工艺参数的控制和设备的选择。
例如,在石墨化环节中,需控制适宜的温度、时间和气氛环境,以确保石油焦颗粒获得良好的结构和活化度。
在酸洗环节中,需选择合适的酸洗液配方和浸泡时间,以保证杂质的彻底去除。
在热解环节中,需控制合适的升温速率和温度,以避免产生过多的气体和碎屑。
总的来说,白炭黑的生产工艺涉及碳化、水洗、酸洗和热解等环节。
通过精确控制工艺参数和选择合适的设备,可以获得颗粒尺寸均匀、表面活性高、结构稳定的白炭黑产品。
白炭黑的广泛应用将推动其生产工艺的持续改进和发展。
白炭黑是一种多孔性、细微颗粒的高性能碳黑产品,具有广泛的应用前景。
它具有高比表面积、良好的吸附性能、高度的化学稳定性和导电性等特点,因此在橡胶、塑料、油墨、涂料、化妆品等各个领域都有重要的用途。
白炭黑的制备主要依靠石墨化石油焦进行碳化反应,具体工艺流程包括碳化、水洗、酸洗和热解等环节。
首先是碳化环节,碳化是将石油焦颗粒进行高温处理,使其转变为具有定向结构和多孔性的炭体。
碳化的目的是通过高温条件下的热分解反应,将石油焦中的杂质物质脱除,并形成均匀的结构,提高炭体的活性和吸附性能。
石油焦的碳化过程包括三个关键的步骤:预处理、石墨化和活化。
高色素炭黑的种类和特点介绍
高色素炭黑的种类和特点介绍(本文由协力石墨整理收集)
一高色素系列碳黑(HCC ):MTH200,MTH1# ,MTH2# ,MTH4# ,C111
应用:粒度细,易分散,偏酸性,润湿性好。
比表面积较大,高黑度,光泽好,高着色,兰相,广泛用于汽车漆,高等级油漆,胶印油墨,墨浆,色粉及工程塑料中。
二中色素系列碳黑(MCC )
油墨涂料M602 ,M604 ,M618,M619 ,C311,
应用:粒度细,润湿性,相溶性好,比表面积低于特黑系列,更易分散,中高黑度和着色力,兰相。
可广泛用于各种油漆,油墨中及建筑涂料,色母粒中。
色母及其它方面M207,M380,M290,M900L109.L101.L121.L122
应用:中高黑度和着色力,黏度低,流动性好,是色母粒,纤维母粒及塑料制品专用系列碳黑,可广泛用于胶印油墨,色母,色浆中及电线电缆中。
L109.L101.L121.L122 为珠状,添加时不易飞扬。
三普通色素碳黑(RCC )M206,M205,M202,M203,C611
应用:结构低,可以有黏度低,高流动度,易加工分散,兰相。
性能好等特点,适用于:水性新闻油墨:如柔性版印刷油墨,热固性卷筒胶印油墨, 普通油漆色母中及普通油漆,色母中。
四特种碳黑M608
应用:该碳黑主要特性是良好的水溶性,即易溶解于水中,可用于水为溶剂的涂料,建筑涂料及非有机溶剂的油漆,油墨中,是良好的环保型黑色颜料。
五导电炭黑:LCF1#,MCF2#
应用:用于硅胶及油漆油墨,做为导电防静电的黑色颜料。
国内外白炭黑标准介绍
国内外白炭黑标准介绍炭是一种重要的自然资源,主要用于能源和化学制品生产,白炭和黑炭是不同的炭种,每种都具有独特的特点和用途。
本文通过对国内外白炭和黑炭标准的介绍,来更好地认识白炭和黑炭的特点,以及在它们的应用中的作用。
一、国内白炭黑标准1.白炭(1)白炭的标准:根据《中国煤炭标准》,白炭主要以干基灰分、挥发分、水分和硫份等指标来衡量。
按煤和油类煤炭分类法,白炭的干基灰分为最高3.5%,挥发分小于15.0%,水分小于15.0%,硫份小于1.0%,其他指标参照《中国煤炭标准》,分类法等。
(2)白炭的应用:白炭具有较高的发热量和较好的燃烧特性,通常用于发电和烧炼工业。
对于低品位的煤炭,由于其灰分含量较低,白炭可以用来提高煤炭的热值。
2.黑炭(1)黑炭的标准:根据《中国煤炭标准》,黑炭主要以干基灰分、挥发分、水分等指标来衡量。
按煤和油类煤炭分类法,黑炭的干基灰分小于7.0%,挥发分小于45.0%,水分小于15.0%,硫份小于1.0%,其他指标参照《中国煤炭标准》,分类法等。
(2)黑炭的应用:黑炭具有高的发热量和抗热性好的特点,通常用于火药、焦炭、水泥、冶金和化学等行业。
此外,黑炭也是烧烤的理想燃料,也是钢铁炼制行业的重要燃料。
二、国外白炭黑标准1.白炭(1)标准:根据美国煤炭协会(ACAA)的要求,白炭应具有最低发热量(BTU/ lb)和最低灰分(水无定容量),最低挥发分(VVMF),水分等指标。
例如,白炭的最低发热量为11000BTU/ lb,最低灰分为5%,最低挥发分为4%,水分小于15.0%。
(2)应用:白炭因具有高发热量和低灰分指标非常适合使用于发电和金属冶炼工业。
此外,白炭还可以用于其他陶瓷日用品的制作,例如陶瓷发热片和陶瓷砖。
2.黑炭(1)标准:根据美国煤炭协会(ACAA)的规定,黑炭应具有最低发热量(BTU/ lb)和最低灰分(水无定容量),最低挥发分(VVMF),水分等指标。
例如,黑炭的最低发热量为9000BTU/ lb,最低灰分为7%,最低挥发分为30%,水分小于15.0%。
炭黑产品介绍
N220、234、326、330、339、375、539、550、660、754、774、762炭黑N220适用于各种橡胶,耐磨性比N330高10%-20%,能赋予胶粒胶高的拉伸强度和抗撕裂强度,并有一定的导电性。
主要用于载重胎、乘用胎的胎面胶,及需要高强度、高耐磨的橡胶制品。
N234耐磨性比N220约高10%,在高苛刻度下使用,更能显示出良好的耐磨性能。
主要用于高速轮胎面胶和高质量的橡胶制品N326在天然橡胶中具有较高的拉伸强度、抗撕裂强度、耐磨性及抗蹦裂性能。
主要用于要求强度高、生热低的轮胎(包括越野胎)胎面胶,也适用于输送带、密封制品及其他高质量橡胶工业制品。
N330是一种补强性能良好的炭黑,能赋予胶粒较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。
主要用于轮胎胎面、帘布胶、胎侧及各种橡胶工业制品N339在胎面胶料中的补强性能、耐磨性能及抗裂口增长性能近于N220炭黑,特别适用于丁苯橡胶与顺丁胶并用体系。
主要用于乘用胎、卡车胎胎面胶,输送带、胶管及各种要求耐磨性高的橡胶工业制品。
N375与N339性能基本相同,生热比N339稍低。
主要用于轿车胎、载重胎及越野胎胎面胶。
N550适用于天然橡胶和各种合成橡胶,易分散,能赋予胶料较高的挺性,压出速度快,口型膨胀小,压出表面光滑。
硫化胶的高温性能及导热性能良好,补强性能、弹性和复原性亦较佳。
主要用于轮胎帘布胶、胎侧、内胎及压出、压延制品胶料中。
挤出N539使用于本品的胶料,其压出表面光滑,口型膨胀小。
硫化胶的拉伸强度和伸长率较高,定伸应力较N550低,弹性和耐疲劳性能均较好。
主要用于轮胎胎体胶料,尤其适用于以天然橡胶为主的缓冲层胶料,亦可用于轮胎基部胶料、胶带覆盖和其它橡胶制品及电线、电缆护套料中。
N660本品适用于各种橡胶,与半补强碳黑相比,具有较高的结构,粒子较细,在胶料中易分散,硫化胶的拉伸强度、抗撕裂强度和定伸应力较高,而变形小,生热低,弹性和耐屈扰性能良好。
炭黑的介绍
炭黑科技名词定义中文名称:炭黑英文名称:black carbon定义:煤、石油、生物质燃料等不完全燃烧后所形成的细小颗粒。
炭黑进入大气后,能吸收太阳光,减少到达地面的太阳辐射。
所属学科:生态学(一级学科) ;全球生态学(二级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状物质。
其成分主要是元素碳,并含有少量氧、氢和硫等。
炭黑粒子近似球形,粒径介于10~500μm 间。
许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。
在橡胶加工中,通过混炼加入橡胶中作补强剂(见增强材料)和填料。
炭黑是最古老的工业产品之一。
简介炭黑烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状物质。
其成分主要是元素碳,并含有少量氧、氢和硫等。
炭黑粒子近似球形,粒径介于10~500μm 间。
许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。
在橡胶加工中,通过混炼加入橡胶中作补强剂(见增强材料)和填料。
炭黑是最古老的工业产品之一。
早在公元前,中国就用植物油不完全燃烧制取颜料炭黑。
1872年,美国首先以天然气为原料用槽法生产炭黑。
当时,炭黑也仍主要用作着色剂。
1912年S.C.莫特发现炭黑对橡胶的补强作用之后,炭黑工业才迅速发展起来。
20世纪20年代,又出现了以天然气为原料的气炉黑和热裂黑,R.D.斯诺于1937年开始研究高效的炭黑生产方法。
后来,J.C.克雷奇致力于从液态烃生产炭黑,开发了油炉法工艺。
1941年,试产出第一批油炉黑。
1943年,世界上第一座工业化规模的油炉黑工厂在美国投产。
当今,油炉法是效率最高、经济效益最好的炭黑生产方法。
油炉黑的产量已占炭黑总量的70%~90%。
生产方法主要有炉法、槽法、热裂法三种。
炉法炭黑由天然气或高芳烃油料在反应炉中经不完全燃烧或热解生成炭黑,此种炭黑称为炉黑,是炭黑品种中产量最大、品种最多的一类。
炉黑与槽黑及热裂黑的显著区别是,其粒子的熔结或聚结程度可根据不同用途来调节。
炭黑分类标准
炭黑分类标准炭黑是一种重要的化工原材料,作为填料或焦炭的替代品,广泛应用于轮胎、橡胶制品、塑料、油墨、涂料、化肥等行业。
由于炭黑的特殊性质和应用范围十分广泛,所以炭黑的分类标准也十分重要。
下面,我们将探讨一下炭黑的分类标准以及一些重要的应用。
1. 炭黑的分类标准炭黑的分类标准主要是从制备方法和物理性质两方面来考虑的。
目前,常用的分类方法有以下几种:(1)制备方法:根据炭黑的制备方法,炭黑可以分为热裂解炭黑、轮胎炭黑、油烟炭黑、气相炭黑等。
其中,热裂解炭黑是最早制备的炭黑,产量最大,应用范围最广。
轮胎炭黑是由气相法制备的炭黑,具有无毒、无味、色泽均匀的特点,常用于轮胎和橡胶制品中。
油烟炭黑是由燃烧时产生的油烟收集所得,应用于油墨、涂料等领域。
气相法制备的炭黑则具有比表面积大、粒径小等优点,适用于高端化工领域。
(2)物理性质:从炭黑的物理性质来看,炭黑可以分为颜色、气相吸附等多种类型。
其中颜色是根据炭黑的色泽分类,主要分为黑色、灰色、褐色等。
气相吸附则是通过氮气等非可燃气体对炭黑的吸附来区分。
一般来说,气相吸附的时候,会分别测量吸附和脱附时的比表面积和孔径分布等指标,以便更全面地了解炭黑的物理性质。
2. 炭黑的应用炭黑作为一种用途广泛的工业原材料,具有广泛的应用领域,下面介绍一下炭黑的常见应用:(1)轮胎和橡胶制品:炭黑作为轮胎和橡胶制品的重要配合剂之一,可以改善橡胶的物理性质,提高其耐磨性、耐老化性。
特别是轮胎炭黑,因其颜色均匀、性质稳定等特点,已成为轮胎中不可或缺的原料。
(2)塑料:在塑料制造过程中,炭黑的加入可以提高塑料的硬度、强度和耐温性能,降低摩擦系数。
同时,炭黑还可以用于制造彩色塑料,以满足不同颜色的需求。
(3)油墨和涂料:因其良好的覆盖性和冲孔性,炭黑常用于油墨和涂料的生产中。
主要作用是降低涂料的成本、提高涂层的质量,同时还能防止紫外线照射和氧化。
(4)其它领域:除了以上应用领域外,炭黑还可以应用于化肥、电池、橡皮、食品等行业。
碳黑.资料
碳黑一、碳黑的定义化学名称:碳黑化学式:C(碳素)乱层石墨结构英文名:CARBON BLACK分子量:12.01成分及含有量:100%碳黑是以含碳原料(主要为石油)经不完全燃烧而产生的微细粉末。
外观为纯黑色的细粒或粉状物。
颜色的深浅,粒子的细度,比重的大小,均随所用原料和制造方法的不同而有差异。
碳黑不溶于水、酸、碱;能在空气中燃烧变成二氧化碳。
碳黑的主要组成物是碳元素,还含有少量的氢、氧、硫、灰分、焦油和水分。
二、碳黑的种类1、炭黑由其生产原料不同可得到炉黑、气黑、灯黑等炭黑;由其生产工艺条件不同可以得到粒径范围极广的各种不同炭黑品种,其比表面积通常为10-1000m2 /g;由其生产工艺条件不同,原生颗粒交互生长为聚集体不同的高结构和低结构炭黑,由此可见炭黑的品种是极其繁多,而其性质也极为不同。
炭黑的粒径和结构不同,其分散性截然不同,粒径越细,接触点越多,它们之间内聚力越强。
由此可见选择分散性好的炭黑原则应是粒径大和高结构。
当你希望得到一个乌黑光亮的塑料制品,选择粒径小的低结构炭黑。
这是因为炭黑着色时,黑度主要基于对光的吸收,因此在特定浓度炭黑,粒径越小,则光吸收程度越高,光反射越弱,黑度越高。
炭黑降低结构,黑度明显改进也是同样道理。
2、碳黑的种类按产品性能分有乙炔碳黑、石墨碳黑、高结构耐磨碳黑、超导碳黑等。
炭黑的结构性是以炭黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。
由凝聚体的尺寸、形态和每一凝聚体中的粒子数量构成的凝聚体组成的炭黑称为高结构炭黑。
目前常用吸油值表示结构性,吸油值越大,炭黑结构性越高,容易形成空间网络通道,而且不易破坏。
高结构炭黑颗粒细,网状链堆积紧密,比表面积大,单位质量颗粒多,有利于在聚合物中形成链式导电结构,其中在众多炭黑品种中以乙炔炭黑为最佳。
3、碳黑的种类按色度可分高色素碳黑、中色素碳黑、导电碳黑、普通色素碳黑、通用色素碳黑。
普通碳黑的分类及应用范违SRF碳黑一般用于那些不需要强着色力、高覆盖力或紫外线保护的垃圾袋生产。
炭黑的分子结构
炭黑的分子结构炭黑是一种黑色的纳米材料,由大量碳元素组成。
它的分子结构具有独特的特点,对于理解炭黑的性质和应用有着重要的意义。
在本篇文章中,我将详细介绍炭黑的分子结构以及其在科学研究和工业应用中的重要性。
炭黑的分子结构和晶体结构是通过各种分析技术得到的。
传统的分析方法包括透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线晶体衍射(XRD)等。
这些技术可以提供炭黑的形貌、粒径分布、晶体结构等信息。
根据这些分析结果,可以看出炭黑的分子结构具有独特的特点。
炭黑主要由碳元素组成,通常存在于球形或纤维状的形态。
碳原子以sp2混合方式形成蜂窝状的晶格结构,这种结构使得炭黑具有很高的表面积和吸附能力。
除了晶体结构,炭黑的分子结构也包括表面官能团。
由于炭黑表面的碳原子没有完全饱和键,因此具有许多未饱和的官能团,如羰基、羟基和酸基等。
这些官能团可以与其他分子进行物理或化学吸附。
这种表面官能团的存在使得炭黑在催化、吸附和分离等方面具有重要的应用价值。
炭黑的分子结构对其性质和应用具有重要的影响。
首先,炭黑的高比表面积和孔隙结构使其具有很强的吸附能力。
这使得炭黑可以作为吸附剂用于水处理、空气净化和废物处理等领域。
其次,炭黑的表面官能团可以与其他分子发生物理和化学反应,从而改变其表面性质。
这使得炭黑可以用作催化剂和催化剂载体,用于有机合成和环境保护。
此外,炭黑的分子结构还使其具有良好的导电性和光学性能。
炭黑可以导电,因为其特殊的晶体结构使电子在其表面上移动更加容易。
这使得炭黑在电子器件和能源存储领域有着广泛的应用。
此外,炭黑还具有良好的光学吸收和散射性能,使其成为染料、墨水和涂料等领域的重要材料。
炭黑的分子结构不仅对研究人员在科学研究中有重要意义,也对工业应用具有重要的指导作用。
了解炭黑的分子结构可以帮助科学家更好地设计和合成新型的炭黑材料,从而拓宽其应用领域。
此外,对炭黑的分子结构的研究还可以提高炭黑在工业生产中的利用效率,并减少对环境的污染。
导电炭黑 组成
导电炭黑组成导电炭黑是一种重要的功能性炭黑,具有良好的导电、热稳定性和化学稳定性。
它在橡胶、塑料、涂料等领域具有广泛的应用,能够提高产品的导电性能、抗静电性能和电磁屏蔽性能。
本文将详细介绍导电炭黑的组成、各组成成分对导电性能的影响以及制备方法与应用领域。
一、导电炭黑的定义与作用导电炭黑,又称碳黑,是一种经过特殊处理、具有高导电性能的炭黑。
它主要通过填充作用和形成导电网络提高材料的导电性能。
在实际应用中,导电炭黑不仅可以提高产品的导电性能,还能增加产品的抗静电性能、电磁屏蔽性能,降低产品的电阻率。
二、导电炭黑的组成成分导电炭黑的组成主要包括碳原子、结构缺陷和杂质元素。
1.碳原子:碳原子是导电炭黑的基本构成单位,其排列方式决定了导电炭黑的导电性能。
石墨晶体是碳原子的一种排列方式,具有良好的导电性能。
在导电炭黑中,石墨晶体间的接触和连接形成了导电网络,提高了导电性能。
2.结构缺陷:导电炭黑的结构缺陷主要包括晶格空位、位错、层间滑移等。
这些缺陷能够增加碳原子之间的接触,提高导电性能。
3.杂质元素:导电炭黑中的杂质元素包括氢、氧、氮等。
这些杂质元素可以改变碳原子的电子状态,增加自由电子的数量,从而提高导电性能。
三、各组成成分对导电性能的影响导电炭黑的导电性能受其组成成分的影响。
碳原子排列方式、结构缺陷和杂质元素含量的变化都会影响导电性能。
通常情况下,石墨晶体含量越高、结构缺陷越多、杂质元素含量适当增加,导电性能越好。
四、导电炭黑的制备方法与应用领域1.制备方法:导电炭黑的制备方法主要有高温烧结法、化学气相沉积法、物理气相沉积法等。
不同制备方法得到的导电炭黑性能和应用领域有所不同。
2.应用领域:导电炭黑广泛应用于橡胶、塑料、涂料、电池、电磁屏蔽材料等领域。
通过添加适量的导电炭黑,可以提高产品的导电性能、抗静电性能和电磁屏蔽性能。
总之,导电炭黑作为一种功能性炭黑,其组成成分、制备方法与应用领域均具有较高的研究价值。
炭黑燃烧条件-概述说明以及解释
炭黑燃烧条件-概述说明以及解释1.引言1.1 概述炭黑是一种由碳元素构成的黑色细粒固体物质,具有许多广泛的应用领域,如橡胶、塑料、印刷油墨等。
炭黑的燃烧条件是指炭黑在空气中发生燃烧所需要的特定条件。
正确认识和掌握炭黑燃烧条件对于提高炭黑的利用效率具有重要意义。
炭黑的燃烧需要三个基本条件:供应足够的氧气、提供燃料(炭黑)和适当的温度。
在空气中,氧气是炭黑燃烧的必要氧化剂,炭黑则充当燃料。
在燃料和氧气的共同作用下,炭黑会释放出热量,产生火焰和燃烧产物。
除了基本条件之外,影响炭黑燃烧的因素还包括炭黑的粒度、表面活性和水分含量。
细小的炭黑颗粒能够提供更大的比表面积,增加与氧气的接触面积,从而促进燃烧反应的进行。
表面活性对于炭黑吸附氧气分子并进行反应也起到了重要作用。
此外,水分含量会降低炭黑的易燃性和燃烧速度。
总结炭黑燃烧的条件,就是在充足的氧气供应下,通过合适的温度提供火焰所需的热能,使炭黑与氧气发生氧化反应。
炭黑的燃烧除了能够产生热能外,还能产生二氧化碳和水蒸气等燃烧产物。
炭黑的燃烧条件对于炭黑的应用前景具有重要影响。
炭黑在橡胶工业中的应用非常广泛,燃烧条件的优化可以提高橡胶制品的性能,并减少炭黑的消耗量,从而实现资源的有效利用。
此外,炭黑燃烧的应用还涉及到环境保护和能源利用等方面,因此对于深入研究和掌握炭黑燃烧条件具有重要的现实意义。
综上所述,炭黑的燃烧条件是指在充足的氧气供应下,通过适当的温度提供火焰所需的热能,使炭黑与氧气发生氧化反应。
炭黑燃烧条件的研究对于提高炭黑的利用效率和应用前景具有重要意义。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构展开论述炭黑燃烧条件的相关内容:1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 炭黑的定义和用途2.2 炭黑燃烧的基本条件2.3 影响炭黑燃烧的因素3. 结论3.1 总结炭黑燃烧的条件3.2 炭黑燃烧的应用前景3.3 结论和展望通过以上结构,本文将逐步介绍炭黑的定义和用途,深入探讨炭黑燃烧的基本条件,以及分析影响炭黑燃烧的因素。
白炭黑基本介绍
白炭黑白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称,主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和白炭黑气凝胶,也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。
白炭黑是多孔性物质,其组成可用S iO2·nH2O表示,其中nH2O是以表面羟基的形式存在。
能溶于苛性碱和氢氟酸,不溶于水、溶剂和酸(氢氟酸除外)。
耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。
白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。
气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子(粒径小于100nm),无毒,有巨大的比表面积。
气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅,产品纯度可达99%,粒径可达10~20nm,但制备工艺复杂,价格昂贵;沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑,前者是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅,后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。
沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。
气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂,超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。
2,生产方法制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源,除硅酸钠以外,其它成本都很高。
新方法采用廉价的非金属矿作为硅源,大大降低了白炭黑的生产成本。
2.1传统方法(1)气相法主要为化学气相沉积(CAV)法,又称热解法、干法或燃烧法。
其原料一般为四氯化硅、氧气(或空气)和氢气,高温下反应而成。
反应式为:SiCl4+2H2+O2—>SiO2+4HCl空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。
将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后,在蒸发器中加热蒸发,并以干燥、过滤后的空气为载体,送至合成水解炉。
四氯化硅在高温下气化(火焰温度1000~1800℃)后,与一定量的氢和氧(或空气)在1800℃左右的高温下进行气相水解;此时生成的气相二氧化硅颗粒极细,与气体形成气溶胶,不易捕集,故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒,然后经旋风分离器收集,再送入脱酸炉,用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4~6即为成品。
炭黑生产简介
摘要:一引言炭黑是人类很早以前就知道并有着广泛应用的化学物质之一,距今大约有3000多年的历史我国是世界上最早应用和制造炭的国家之一,据有关资料记载从公元176-257就开始制取“炱”(即炭黑),直到1872年近代炭黑出现后,才有“炭黑”这一名称。
炭黑英文名称叫“CARBON BLACK”.炭黑的工业化生产是近百年的事,开始为槽法炭黑,发明于1872年并逐渐发展。
直到第二次世界大战期间至1945年前后,法炭黑的生产一直处于主导地位。
但是,由于槽法炭黑生产过程中的种种问题,(如,料的局限性,收率偏低,产量少。
价格昂贵以及污染等)。
于是1932年由克雷奇(JCKREJEI)研制成功了炉法炭黑。
1944年生产出了高耐炉炭黑,20世纪50年代以后中超耐磨炉黑,通用炉黑等相继出现。
从此,它以特有的方式得到迅速发展,并逐渐取代了槽法炭黑。
20世纪70年代初一种全新的新工艺方式又推动了炉法炭黑的发展,而又代替了传统炭黑。
由于它具备了更合理的反应机理和强化了反应条件,很快在前世界得到推广和应用,产量不断扩大,到20世纪80年代末,全世界橡胶用炭黑达600万吨。
其中新工艺占90以上.我国油炉法炭黑的生产始于20世纪50年代,从无到有,从小到大。
当时产量只有数百吨,品种也仅有耐磨炉黑等几种,由单一的灯烟炭黑,到成功研制高耐磨炉黑并相继制成了中超耐磨炉黑,快压出炉黑和通用炉黑。
20世纪0年代初,由我国炭黑研制工业研究所开发了油-气新工艺炭黑和油-油新工艺炭黑。
到1987年天津炭黑厂引进并投产美国大陆炭黑公司1.5万吨/年一条新工艺生产,随后上海、青岛也独资或合资方式建设投产了新工艺软、硬质炭黑生产线。
还有部分厂家引进了单机设备,大大的推动了国内炭黑工业的发展。
到20世纪90年代,我国炉法炭黑生产水平无论在技术、产品质量品种及产量均获得较大发展。
目前,,产品品种基本系列化、质量达到美国ASTM标准,基本实现微机自动化控制,年产量也超过40万吨。
炭黑介电常数
炭黑介电常数炭黑是一种广泛应用于橡胶、塑料、油墨等领域的黑色颜料。
而当它添加进这些材料中后,会显著地改变这些材料的物理性质和化学性质。
炭黑的电学性质,也即它的介电常数,是这些变化之一。
本文将围绕炭黑的介电常数展开论述。
第一步:介绍炭黑炭黑是一种由烷基苯在临氧化油脂或燃料油裂解而来的微细颗粒状黑色物质。
它的特点是表面积大、吸附性强、黑度高。
因此在橡胶、塑料、油漆、印染、电器、电子、医药等行业中有广泛的应用。
第二步:介绍介电常数介电常数是电介质中储存电场能量多少的物理量。
介电常数是一种无量纲物理量,通常用ε 表示。
在大部分情况下,土壤、空气、水等都被当做常数介质。
而常数介质的介电常数通常在 1 到 10 之间不等。
而对于一个无界的理想介质,则其介电常数为真空介电常数,即ε0=8.8542×10^-12(F/m)。
第三步:炭黑的介电常数炭黑的介电常数对比较它所应用的材料而言是很小的。
在一般情况下,各种类型的炭黑都应该仅有ε=10左右。
炭黑的介电常数比其它材料小,主要是与炭黑的离子强度低有关。
炭黑的介电常数影响着它所应用的材料的电学性质。
由于炭黑微粒的导电和极化行为,炭黑和其他介质的介电常数和介电损耗(tanδ,就是移动电荷量与介质本身电导率之比)会随着炭黑用量的增加而增加。
这种现象被称为“炭黑效应”。
炭黑的介电常数还受载体的性质和表面物理化学特性的影响。
在低频率下,炭黑微粒可以形成导电路径并形成了一个导体。
而高频率下,炭黑会极化并形成一个电容器。
这就意味着,炭黑的介电常数在频率和电场强度方面都是变化的。
第四步:炭黑在材料中的应用炭黑的低介电常数意味着它在电器电子材料中的应用受到一些限制。
它主要被应用于增强橡胶和塑料的强度和刚度。
同时,它还能帮助提高其电导率。
它也常常用于油墨,以帮助防止紫外线的侵害,提高墨色的饱和度等。
总之,介电常数是描述材料电学性质的重要物理量。
炭黑作为一种广泛应用的黑色颜料,其介电常数及相应的炭黑效应对于其应用及其带来的效果有着重要的影响。
白炭黑是什么
白炭黑是什么引言白炭黑是一种广泛应用于各个领域的功能性材料。
它具有很高的比表面积和吸附性能,因此在能源、环境、材料等方面都有重要的应用价值。
本文将介绍白炭黑的定义、性质、制备方法以及应用领域。
定义白炭黑,又称气相法白炭黑,是一种无色、无味的颗粒状固体物质。
它是一种具有高比表面积和吸附性能的纳米材料。
白炭黑通常由耐高温的材料,如二氧化硅、硅酸盐等,在特定条件下制备而成。
性质1.比表面积:白炭黑的比表面积非常高,通常在100-1000平方米/克之间。
这使得白炭黑具有极强的吸附性能和反应活性。
2.光学性质:白炭黑具有良好的遮盖性和散射性,因此在化妆品和油墨等行业有广泛应用。
3.热稳定性:白炭黑能够在高温下保持稳定性,这使得它在高温反应和催化领域具有潜力。
4.化学稳定性:白炭黑在常规酸碱条件下都具有很好的稳定性,这使得它在化学工业中有广泛的应用前景。
制备方法白炭黑的制备方法主要包括气相法、溶胶凝胶法和高温煅烧等。
其中,气相法是最常用和有效的制备方法之一。
气相法制备气相法制备白炭黑是利用金属有机化合物或气态无机化合物作为前驱体,在高温条件下进行热解反应。
常用的气相法制备白炭黑的方法包括化学气相沉积法(CVD法)、溶胶凝胶法(Sol-Gel法)和喷雾法等。
以CVD法为例,制备白炭黑的步骤如下: 1. 准备金属有机化合物(如铝烯、硅烷等)和载气(如氢气、甲烷等)。
2. 将金属有机化合物和载气送入反应腔体,通过加热使其发生热解反应。
3. 反应生成的白炭黑颗粒被送出反应腔体,并进行后续处理,如洗涤、干燥等。
应用领域1.轮胎制造:白炭黑广泛应用于轮胎制造行业,主要用作轮胎加强剂和增白剂,能够提高轮胎的耐磨性和抗老化性能。
2.涂料和油墨:白炭黑能够提高涂料和油墨的遮盖性和光学性能,使其更具有光泽和美观度。
3.塑料制品:白炭黑可用作塑料制品的填料和增强剂,能够提高塑料制品的强度和硬度。
4.催化剂:由于白炭黑的高比表面积和吸附性能,它在催化剂领域有广泛的应用,能够提高催化反应的效率。
炭黑生产简介
炭黑生产简介炭黑是一种重要的工业原料,广泛应用于橡胶、塑料、涂料、印刷油墨等领域。
本文将从炭黑的概述、生产工艺流程、炭黑种类及应用等方面进行详细介绍。
一、炭黑概述炭黑是一种由碳素原料经过高温裂解或氧化还原反应制得的微粒状固体物质,其表面积很大,活性极强。
其主要成分是碳元素,通常含有少量杂质元素如氢、氧、硫等。
由于其特殊的物理化学性质,使得它在工业上有着广泛的应用。
二、生产工艺流程1. 原料准备:炭黑生产的原料主要是天然气或者重油等碳素含量较高的物质。
2. 炉内反应:将原料加入到加热后的反应器中,在高温下进行裂解或者氧化还原反应,生成含碳元素丰富的气体。
3. 粉碎处理:将生成的固体物料进行粉碎处理,使其达到所需粒径大小。
4. 表面改性:通过表面改性技术,使炭黑表面具有一定的亲水性或疏水性,以便更好地与其他材料进行结合。
5. 包装储存:将处理好的炭黑包装储存,以便后续使用。
三、炭黑种类及应用1. 电阻型炭黑:主要用于橡胶制品的制造中,如轮胎、输送带等。
其特点是具有较高的电导率和耐久性。
2. 加强型炭黑:主要用于增强塑料、橡胶等材料的硬度和强度。
在制造汽车零部件、家电外壳等方面应用广泛。
3. 耐候型炭黑:具有良好的耐候性能,主要用于户外建筑材料、涂料等领域。
4. 色素型炭黑:主要用于印刷油墨、涂料等领域,可以起到着色和增加光泽度的作用。
5. 其他类型:还包括导电型炭黑、阻尼型炭黑、消光型炭黑等多种类型,在不同领域都有着广泛的应用。
四、总结本文对于炭黑生产进行了详细介绍,从概述、生产工艺流程、炭黑种类及应用等方面进行了分析。
炭黑作为一种重要的工业原料,其应用范围广泛,具有重要的经济价值和社会意义。
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补强与填充体系介绍(一)发布时间:2008-6-26填料是橡胶工业的主要原料之一,它能赋予橡胶许多优异的性能。
例如,大幅度提高橡胶的力学性能,使橡胶具有磁性、导电性、阻燃性、彩色等特殊的性能,赋予橡胶良好的加工性能,降低成本等。
一.何谓补强与填充?补强:在橡胶中加入一种物质后,使硫化胶的耐磨性、抗撕裂强度、拉伸强度、模量、抗溶胀性等性能获得较大提高的行为。
凡具有这种作用的物质称为补强剂。
填充:在橡胶中加入一种物质后,能够提高橡胶的体积,降低橡胶制品的成本,改善加工工艺性能,而又不明显影响橡胶制品性能的行为。
凡具有这种能力的物质称之为填充剂。
二.填料的分类填料的品种繁多,分类方法不一。
填料按不同方法分类如下:(1)按作用分补强剂:炭黑、白炭黑、某些超细无机填料等。
填充剂:陶土、碳酸钙、胶粉、木粉等。
(2)按来源分有机填充剂:炭黑、果壳粉、软木粉、木质素、煤粉、树脂等。
无机填充剂:陶土、碳酸钙、硅铝炭黑等。
(3)按形状分粒状:炭黑及绝大多数无机填料。
纤维状:石棉、短纤维、碳纤维、金属晶须等。
三.橡胶补强与填充的历史与发展橡胶工业中填料的历史几乎和橡胶的历史一样长。
在Spanish时代亚马逊河流域的印第安人就懂得在胶乳中加入黑粉,当时可能是为了防止光老化。
后来制作胶丝时曾用滑石粉作隔离剂。
在Hancock发明混炼机后,常在橡胶中加入陶土、碳酸钙等填料。
1904年,S. C. Mote用炭黑使橡胶的强度提高到28.7MPa,但当时并未引起足够的重视。
在炭黑尚未成为有效补强剂前,人们用氧化锌作补强剂。
一段时间后,人们才重视炭黑的补强作用。
我国是世界上生产炭黑最早的国家。
1864年美国开始研制炭黑。
1872年世界才实现工业规模的炭黑生产。
炭黑的补强性不仅使它得到广泛的应用,而且也促进了汽车工业的发展。
二战前槽黑占统治地位,50年代后用炉黑代替槽黑、灯烟炭黑,炉黑生产满足了轮胎工业发展的要求。
70年代在炉黑生产工艺基础上进行改进,又出现了新工艺炭黑。
这种炭黑的特点是在比表面积和传统炭黑相同的条件下,耐磨性提高了5%~20%,进一步满足了子午线轮胎的要求。
美国大陆碳公司在八十年代末开发生产出低滚动阻力炭黑,即LH10、LH20、LH30等,其拉伸和耐磨性能相当于N110、N220、N330的水平,但生热低、弹性高。
德国德固萨公司也开发出新一代低滚动阻力炭黑,称之为“转化炭黑”。
牌号有EB118、EB122、EB111和EB123。
特点是:物理化学性能与常规炭黑相似,但着色强度低,聚集体大小分布宽,这样不仅可以减小滚动阻力,而且不会改变其耐磨性和对湿路面的抗滑性。
据统计,1998年我国炭黑企业约80家,总的年生产能力约800kt,全国炭黑产量为570kt。
1997年国外炭黑总产量为5959kt。
1939年首次生产了硅酸钙白炭黑,1950年发明了二氧化硅气相法白炭黑,近年来无机填料的发展也很快,主要表现在粒径微细化、表面活性化、结构形状多样化三方面。
从填料来源看对工业废料的综合利用加工制造填料发展也较快。
四.本章内容与要求:1.炭黑的生产、分类与命名(了解)2.炭黑的组成与结构(掌握)3.炭黑的物理和化学性质(掌握)4.炭黑对橡胶的补强作用(掌握)5.炭黑对橡胶工艺性能的影响(掌握)6.炭黑的补强机理(了解)7.白炭黑的补强(掌握)8.短纤维的补强(了解)9.矿质填料的表面活化与偶联剂(掌握)五.本章主要参考书:1.橡胶化学与物理,第十章2.Science and Technology of Rubber, Chapt. 8.3.炭黑,J.B.道奈等著,王梦蛟等译,化工出版社。
4.弹性体的力学改性§3-2 炭黑的生产、分类和命名一.炭黑的定义炭黑是由许多烃类物质(固态、液态或气态)经不完全燃烧或裂解生成的。
它主要由碳元素组成,其微晶具有准石墨结构,且呈同心取向,其粒子是近乎球形的粒子,而这些粒子大都熔结成聚集体。
二.炭黑的分类炭黑是橡胶工业的主要补强剂。
为适应橡胶工业的发展要求,人们开发了五十余种规格牌号的炭黑。
以前炭黑分类有按制法分,也有按作用分,后来发展了ASTM-1765这种新的分类方法。
这种方法的出现结束了以前分类混乱、缺乏科学表征炭黑的状况,但其缺点是没有反映出炭黑的结构度。
炭黑的几种分类方法分述如下。
1.按制造方法分(1)接触法炭黑:接触法炭黑,其中包括槽法炭黑、滚筒法炭黑和圆盘法炭黑。
槽法炭黑转化率大约为5%。
其特点是含氧量大(平均可达3%),呈酸性,灰分较少(一般低于0.1%)。
(2)炉法炭黑:炉法炭黑的特点是含氧量少(约1%),呈碱性,灰分较多(一般为0.2%~0.6%),这可能是由于水冷时水中矿物质带来的。
(3)热裂法炭黑:转化率30%~47%。
炭黑粒子粗大,补强性低,含氧量低(不到0.2%),含碳量达99%以上。
(4)新工艺炭黑:新工艺炭黑的聚集体较均匀,分布较窄,着色强度比传统的高十几个单位,形态较开放,表面较光滑。
N375、N339、N352、N234、N299等均为新工艺炭黑。
2.按作用分:硬质炭黑:粒径在40nm以下,补强性高的炭黑,如超耐磨、中超耐磨、高耐磨炭黑等。
软质炭黑:粒径在40nm以上,补强性低的炭黑,如半补强炭黑、热裂法炭黑等。
这种分类方法比较粗略,主要是根据炭黑的性质及对橡胶的补强效果来分类命名的。
3.按ASTM标准分类我国在80年代开始采用美国ASTM-1765-81分类命名法。
该命名法由四个字组成,第一个符号为N或S,代表硫化速度。
其中N表示正常硫化速度;而S表示硫化速度慢。
N 及S符号后有三个数,第一位数表示炭黑的平均粒径范围;第二位和第三位数无明确意义,代表各系列中不同牌号间的区别。
其粒径按电镜法测得的数据划分为10个范围,橡胶用炭黑粒径范围在11-500nm之间,表3-2是橡胶用炭黑的分类命名。
表3-2 橡胶用炭黑粒径分类ASTM系列粒径范围nm 典型炭黑品种ASTM名称英文缩写中文名称1~10N100 11~19 N110 SAF 超耐磨炉黑N200 20~25 N220 ISAF 中超耐磨炉黑N300 26~30 N330 HAF 高耐磨炉黑N400 31~39 N472 XCF 特导电炉黑N500 40~48 N550 FEF 快压出炉黑N600 49~60 N660 GPF 通用炉黑N700 61~100 N765 SRF-HS 高结构半补强炉黑N800 101~200 N880 FT 细粒子热裂法炭黑N900 201~500 N990 MT 中粒子热裂法炭黑S200 20~25 S212 ISAF-LS-SC 代槽炉黑(中超耐磨炉黑型)S300 26~30 S315 HAF-LS-SC 代槽炉黑(超耐磨炉黑型)§3-3 炭黑的性质炭黑的粒径(或比表面积)、结构性和表面活性,一般认为是炭黑的三大基本性质,通常称为补强三要素一.炭黑的粒径或比表面积1.炭黑的粒径及分布炭黑的粒径是指单颗炭黑或聚集体中粒子的粒径大小,单位常为nm。
通常用平均粒径来表示炭黑的粒子大小,炭黑工业常用的平均粒径有算术平均粒径和表面平均粒径两种。
算术平均粒径,是一种最常用的平均粒径:(3-1)表面平均直径有时也称为几何平均直径,它的定义如下:(3-2)表面平均直径常大于算术平均直径,它与粒径分布大小有关,故可用/ 的比值判断炭黑粒径的分散程度,比值越小,粒径分布越窄,反之则越宽。
粒径分散程度对补强作用有一定影响,一般希望分布窄些好。
2.炭黑的比表面积及空隙度(1)比表面积炭黑表面积是指单位质量或单位体积(真实体积)中炭黑粒子的总表面积,单位为m2/g 或m2/cm3。
炭黑的比表面积有外表面积(光滑表面)、内表面积(孔隙表面积)和总表面积(外表面积和内表面积之和)之分。
设S为单位质量炭黑的比表面积(m2/g),ρ为密度(g/cm3)。
对于球形粒子,则S与有下列关系:(3-3)(2)空隙度(表面粗糙程度)表面粗糙度是指炭黑粒子在形成过程中,因粒子表面发生氧化侵蚀所形成的孔洞的多少,即氧化程度。
这是由于碳氢化合物高温燃烧裂解时,炭黑成粒过程伴随有剧烈氧化作用所致。
炭黑粒子的表面粗糙度可用表面粗糙度系数K来表征,即用BET法测得的总比表面积与用CTAB法测得的外比表面积之比值。
3.比表面积的测定方法(1)用电子显微镜测定贪黑的粒径及比表面积(2)BET法测定炭黑的比表面积(3)碘吸附测定比表面积(4)大分子表面活性剂吸附法测比表面积(5)测定炭黑比表面积的其它方法二.炭黑的结构(一)炭黑的微观结构1.石墨的微观结构炭黑的微晶结构属于石墨晶类型,石墨晶格中碳原子有很小的对称结构。
2.炭黑的微观结构炭黑是准石墨晶体,所以不象石墨晶体那样整齐排列,且晶体中平行层面间距稍大于石墨晶体,层面间距C为7.0Å左右(石墨晶体的C为6.70Å,C值是两倍层面间距)。
各层面有不规则排列。
3~5个层面组成一个微晶体。
3.炭黑的石墨化尽管炭黑聚集体是准石墨晶体,但它的结晶很不完整,晶体小,缺陷多,甚至有的炭黑中还有单个层面及无定形碳存在。
与石墨相比,炭黑平行层面间的距离较大,且排列不规整,将炭黑在没有氧的情况下加热到1000℃以上,则炭黑微晶尺寸会逐渐增加,而层面距离则减小,即提高了微晶结构的规整性。
当温度升高至2700℃时,炭黑则转变成石墨。
炭黑石墨化之后,粒子直径和结构形态无大变化,只是微晶的尺寸变大,化学活性下降,与橡胶的结合能力下降,补强能力下降。
(二)炭黑的结构度炭黑的结构度是指炭黑链枝结构的发达程度。
炭黑的结构性通常是指炭黑的一次结构,但也含二次结构的问题。
1.炭黑的一次结构炭黑的一次结构就是聚集体,又称为基本聚熔体或原生结构,它是炭黑的最小结构单元。
通过电子显微镜可以观察到这种结构。
这种结构在橡胶的混炼及加工过程中,除小部分外,大部分被保留,所以可视其为在橡胶中最小的分散单位,所以又称为炭黑的稳定结构。
这种一次结构对橡胶的补强及工艺性能有着本质的影响。
2.炭黑的二次结构炭黑的二次结构又称为附聚体、凝聚体或次生结构,它是炭黑聚集体间以范德华力相互聚集形成的空间网状结构,这种结构不太牢固,在与橡胶混炼时易被碾压粉碎称为聚集体。
炭黑的结构性与炭黑的品种及生产方法有关,采用高芳香烃油类生产的高耐磨炉黑,有较高的结构性;瓦斯槽黑只有2~3个粒子熔聚在一起;而热裂法炭黑几乎没有熔聚现象,其粒子呈单个状态存在。
所以一般将炭黑结构性分为低结构、正常结构和高结构三种。
根据石墨结晶模型来描述炭黑的结构,聚集体的结构层次为:元素碳→碳核(六边形)→多核层面→炭黑微晶→炭黑粒子→炭黑的一次结构(聚集体)3.炭黑结构度的测定方法炭黑结构的测定方法有多种,如电镜法及图象分析法、吸油值法、视比容法及水银压入法等。