炭黑基礎(chǔ)知識
炭黑基礎(chǔ)知識
據(jù)記載，我國是世界上最早生產(chǎn)炭黑的國家之一。古時(shí)，人們焚燒動(dòng)植物油和松枝，收集火煙凝結(jié)的黑灰，用來配制墨汁和黑色顏料，這種被稱為“炱”的黑灰就是最早的炭黑。1821年，在北美人們首次以天然氣為原料來生產(chǎn)炭黑，從此炭黑不再是“炱”那么簡單，而是氣態(tài)或液態(tài)碳?xì)浠衔镌诳諝獠蛔愕臈l件下，經(jīng)過不完全燃燒或熱裂解分解產(chǎn)生的無定形碳，是一種疏松、輕質(zhì)、極細(xì)的黑色粉末。隨著人們對大片油氣田陸續(xù)開采，原料的源源不斷的供應(yīng)，推動(dòng)炭黑生產(chǎn)從手工操作進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)代。
1912年，人們發(fā)現(xiàn)炭黑對橡膠有補(bǔ)強(qiáng)作用，從此炭黑逐漸成為橡膠工業(yè)不可或缺的原料。世界橡膠工業(yè)原料消耗量中，生膠居第一位，炭黑位居第二位，也就是說炭黑已經(jīng)成為橡膠最大的配合劑。炭黑的消耗量一般占橡膠消耗量的40%~50%，在橡膠配方中，通常每兩份橡膠就要使用一份炭黑。
一、結(jié)構(gòu)
炭黑的結(jié)構(gòu)是以炭黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度來表示的，由聚集體的大小和形態(tài)以及每種聚集體中的顆粒數(shù)組成，稱為高結(jié)構(gòu)炭黑。吸油值常用來表示結(jié)構(gòu)，吸油值越大，炭黑的結(jié)構(gòu)越高，易形成空間網(wǎng)絡(luò)通道，不易被破壞。高結(jié)構(gòu)炭黑顆粒細(xì)、網(wǎng)鏈密、比表面積大、單位質(zhì)量顆粒多，有利于在聚合物中形成鏈狀導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中乙炔炭黑是眾多炭黑品種中的佼佼者。寬粒徑分布的炭黑顆粒比窄粒徑分布的炭黑顆粒更能賦予聚合物導(dǎo)電性能，并用統(tǒng)計(jì)方法解釋了這一現(xiàn)象，對于粒徑分布較寬的炭黑，少量的大直徑顆粒需要由大量較小顆粒來補(bǔ)償，相同平均粒徑分布的炭黑比粒徑分布較窄的炭黑總顆粒更多。
二、形態(tài)
炭黑是由碳組成的，但通常被歸類為無機(jī)顏料。炭黑是烴類在氣相中不完全燃燒或熱裂解形成的黑色粉狀物質(zhì)，由于生產(chǎn)工藝不同，通過不同的工藝條件可以得到各種性能不同的產(chǎn)品。
1、炭黑微觀結(jié)構(gòu)
炭黑顆粒具有微晶結(jié)構(gòu)，在炭黑中碳原子的排列類似石墨，形成六角形平面，通常3~5個(gè)這樣的層形成一個(gè)微晶。由于炭黑微晶各石墨層中碳原子排列有序，相鄰層間碳原子排列無序，故又稱準(zhǔn)石墨晶體。
2、炭黑粒徑
顏料炭黑的顆粒細(xì)度可低至5納米，一般來說炭黑顆粒不是孤立存在的，而是多個(gè)顆粒通過碳晶層相互穿插形成鏈狀支路，通過不同的生產(chǎn)工藝可以得到粒徑范圍較廣的炭黑顆粒，燈黑產(chǎn)工藝得到的產(chǎn)品相對粗糙，而氣體黑產(chǎn)工藝得到的產(chǎn)品精細(xì)。爐黑生產(chǎn)工藝可以獲得幾乎所有粒徑范圍的炭黑，同一品種炭黑的粒徑并不完全相同，會(huì)呈現(xiàn)出一個(gè)粒徑分布的范圍。一般來說，顆粒較細(xì)的品種，其粒徑分布較窄。
三、主要化學(xué)性質(zhì)
炭黑的生產(chǎn)工藝不同，會(huì)導(dǎo)致其表面化學(xué)性質(zhì)不同。大多數(shù)炭黑的真實(shí)比表面積大于由粒徑計(jì)算的幾何比表面積，這是因?yàn)樘亢诒砻嬗泻芏辔⒖?，尤其是粒徑小?5nm的炭黑。據(jù)分析，炭黑表面可檢測到苯酚基、醌基、羧基等基團(tuán)，而這些酸性基團(tuán)在氣體黑和氧化爐黑表面的濃度特別高。在爐黑中可以檢測到吡喃酮結(jié)構(gòu)，它決定了爐黑的堿性性質(zhì)，揮發(fā)分含量可以判斷表面官能團(tuán)的濃度，也可以測量炭黑的極性。此外，由于炭黑比表面積大，在揮發(fā)性環(huán)境中容易吸濕，因此在炭黑的運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過程中要特別注意防潮。
電粒子接觸的幾何學(xué)研究認(rèn)為，炭黑填充量越大，分散的炭黑顆?；蛱亢陬w粒聚集體的密度越大，顆粒間的平均距離越小，相互接觸的概率越高，炭黑顆?；蛱亢陬w粒聚集體形成的導(dǎo)電路徑越多。不同極性聚合物與炭黑組成的共混體系極性越大，炭黑的臨界體積分?jǐn)?shù)越大，意味著共混體系的電導(dǎo)率降低。由于炭黑表面含有強(qiáng)極性基團(tuán)，基體極化，功能增強(qiáng)，但強(qiáng)度增加，導(dǎo)電粒子卻受阻，導(dǎo)致自凝集，導(dǎo)致導(dǎo)電性差。但在多元基體樹脂與炭黑組成的共混體系中，由于不同基體的極性不同，炭黑填充炭黑會(huì)產(chǎn)生偏析。此時(shí)電導(dǎo)率取決于偏析相中炭黑顆粒的濃度和分布，也取決于偏析相中聚合物的比例。
【返回上一頁】
最新產(chǎn)品
- 潤巴Ranbar K系列預(yù)分散顏料 | 涂料和油墨用高透明納米顏料色砂
- 潤巴DC系列熒光顏料 | 涂料油墨用高性能耐強(qiáng)溶劑熒光顏料
- 蘇達(dá)山Graphtol Carmine HF3C高透明藍(lán)光紅有機(jī)顏料PR176（塑料纖維用）
- 酞菁綠PG36 | Heliogen Green K9362 | 高性能透明黃光綠有機(jī)顏料
- DIC鈦陽化學(xué) Sicotan Yellow L2110 鉻鈦黃 | 涂料用紅相黃無機(jī)復(fù)合顏料
- DIC Cinquasia Scarlet L3080汽車漆專用高透明黃相猩紅有機(jī)顏料
- DIC Irgazin Orange L3250 HD涂料用無鉛高遮蓋DPP橙有機(jī)顏料
- 巴斯夫Tinuvin 928光穩(wěn)定劑｜高性能涂料用苯并三唑類紫外光吸收劑
- 潤巴Ranbar Red P1631 | 顏料紅269 | 油墨涂料用高性能藍(lán)光紅有機(jī)顏料
- 葩麗特Paliotol Yellow L2146HD涂料用高遮蓋紅相黃有機(jī)顏料
- DIC Irgazin Yellow L2060 | 涂料與油墨專用高性能有機(jī)顏料黃110
- 潤巴Ranbar Red PFS高性能蒽醌染料溶劑紅111
產(chǎn)品列表
最新文章
- 無鎘環(huán)保型無機(jī)顏料：基于鈣鈦礦型氧氮化物CaTaO?N與LaTaON?的研究
- 無機(jī)顏料與有機(jī)顏料在紋繡中的應(yīng)用影響｜顏料原材料解析
- 分散劑市場研究報(bào)告2026–2033｜規(guī)模、份額、結(jié)構(gòu)與區(qū)域趨勢分析
- 全球珠光顏料市場規(guī)模將于2033年達(dá)376.9億美元，年復(fù)合增長率6.5%
- 感溫變色粉如何制造溫度變色指甲油？揭秘溫度變色美甲原理
- 熒光顏料能一直發(fā)光嗎？揭秘?zé)晒馀c夜光的本質(zhì)區(qū)別
- 有機(jī)顏料市場分析報(bào)告（2025–2033）：規(guī)模、份額、趨勢及區(qū)域預(yù)測
- 色母粒的含義及重要性｜色母粒在現(xiàn)代塑料制造中的應(yīng)用解析
- 熱致變色顏料在陶瓷中的應(yīng)用指南｜印刷工藝、涂層結(jié)構(gòu)與注意事項(xiàng)
- 巴斯夫?qū)⑵涔鈱W(xué)增白劑業(yè)務(wù)出售給Catexel
- 什么是預(yù)分散顏料？核心特點(diǎn)、優(yōu)勢與應(yīng)用全解析
- 全球氧化鐵顏料市場預(yù)測（2026-2033）：規(guī)模、增長率及區(qū)域趨勢分析
- 巴斯夫南京啟動(dòng)高性能分散劑生產(chǎn)線 推進(jìn)CFRP技術(shù)本地化與可持續(xù)發(fā)展
- DIC公布2025年第三季度財(cái)報(bào)：DIC顏料業(yè)務(wù)呈量降利升趨勢
- 熱致變色顏料 | 熱敏變色材料原理、類型與應(yīng)用指南
- 彩色顏料制造商協(xié)會(huì)CPMA成立100周年｜回顧全球顏料行業(yè)里程碑與未來創(chuàng)新趨勢
- Sun Chemical鈦陽化學(xué)擴(kuò)大苝系顏料產(chǎn)能，強(qiáng)化高性能有機(jī)顏料供應(yīng)能力
- 鈦陽化學(xué)Sun Chemical & DIC將在CHINACOAT 2025展示全新效果顏料和樹脂解決方案
- 酸性金屬絡(luò)合物染料市場分析（2025-2034）：可持續(xù)化學(xué)與紡織創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)全球增長
- 熒光顏料有毒嗎？對人體有害嗎？安全真相解析