炭黑作為一種重要的工業(yè)材料,因其多樣化的類型和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,成為現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的一部分。從輪胎到電子設(shè)備,從涂料到塑料,炭黑以其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),為各個(gè)行業(yè)提供了強(qiáng)大的支持。隨著科技的不斷進(jìn)步,未來(lái)炭黑的應(yīng)用范圍還將進(jìn)一步拓展,為人類的生活帶來(lái)更多便利。
按生產(chǎn)方法分類
爐黑:
由天然氣或高芳烴油料在反應(yīng)爐中經(jīng)不完全燃燒或熱解生成。這是炭黑品種中產(chǎn)量最大、品種最多的一類。它的粒子熔結(jié)或聚結(jié)程度能根據(jù)不同用途調(diào)節(jié) 。比如在輪胎制造中,常使用爐黑來(lái)增強(qiáng)輪胎的耐磨性和強(qiáng)度,因?yàn)樗梢允瓜鹉z的物理性能得到改善,從而延長(zhǎng)輪胎的使用壽命。在生產(chǎn)過(guò)程中,根據(jù)所用原料形態(tài)不同,爐黑生產(chǎn)又分為氣爐法和油爐法。氣爐法以天然氣為原料和燃料;油爐法燃料可以是天然氣、焦?fàn)t氣或液態(tài)烴,原料選用高芳烴油料,像乙烯焦油和蒽油等。
槽黑:
以天然氣為主要原料,槽鋼為火焰接觸面生產(chǎn)。其粒子較細(xì),比表面積較大,表面因特定生產(chǎn)方式受到氧化,含有較多含氧官能團(tuán)而呈酸性,粒子聚結(jié)程度較低。由于這些特性,槽黑可延緩橡膠的硫化速度,提高聚烯烴的耐候性,還能賦予油墨良好的流動(dòng)性和印刷性能。例如在油墨生產(chǎn)中,使用槽黑可以使油墨在印刷時(shí)更加流暢,印刷效果更加清晰。
熱裂黑:
以天然氣、焦?fàn)t氣或重質(zhì)液態(tài)烴為原料,在無(wú)氧、無(wú)焰情況下經(jīng)高溫?zé)峤馍伞K翘亢谄贩N中比表面積最低的一類,基本以單個(gè)球形粒子存在,不熔結(jié)或聚結(jié)成聚集體,表面含氧量很少(0.1% - 0.3%) 。熱裂黑主要有中熱裂黑、不污染的中熱裂黑和細(xì)熱裂黑三個(gè)品種。中熱裂黑氮吸附比表面積為 6 - 10m2/g,細(xì)熱裂黑為 10 - 15m2/g。在一些對(duì)成本要求較高、對(duì)性能要求相對(duì)較低的橡膠制品中,可能會(huì)使用熱裂黑,如普通的橡膠墊等。
按用途分類
色素炭黑:
在油墨、油漆、涂料、塑料等制品中作著色顏料用。按著色強(qiáng)度(或黑度)和粒子大小一般分為高色素炭黑、中色素炭黑、普通色素炭黑和低色素炭黑四種。高色素炭黑粒子細(xì),黑度高,常用于對(duì)黑度要求極高的產(chǎn)品,像高級(jí)汽車漆,能讓汽車表面呈現(xiàn)出深邃烏黑且光亮的效果;中色素炭黑則可用于一些對(duì)黑度有一定要求但又不是特別高的產(chǎn)品,如普通的塑料制品著色;低色素炭黑粒徑較大,著色力較差,不過(guò)它有分散性較好、價(jià)格較低的優(yōu)點(diǎn),像 PE 垃圾袋、塑料袋等著色就可以選用,即使在炭黑稱量和配料時(shí)出現(xiàn)微小誤差,也不會(huì)導(dǎo)致明顯色差 。
橡膠用炭黑:
主要用于橡膠制品,尤其是輪胎。最初按粒徑大小分類,后來(lái)改為按氮表面積分類,命名時(shí)還考慮了炭黑顏料的硫化速度和結(jié)構(gòu)等因素,由 4 個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。第一個(gè)英文字母代表膠料的硫化速度,n 代表正常硫化速度,s 代表緩慢硫化速度;后面 3 個(gè)為阿拉伯?dāng)?shù)字,第一個(gè)數(shù)字代表炭黑氮表面積范圍,共 0 - 9 個(gè)等級(jí),第二和第三個(gè)數(shù)字反映不同的結(jié)構(gòu)程度。比如 N220 常用于輪胎胎面,能賦予輪胎良好的耐磨性和抗撕裂性能;N330 是應(yīng)用最廣泛的通用型炭黑,在輪胎和其他橡膠制品中都有大量使用,能在一定程度上平衡橡膠制品的各項(xiàng)性能。
導(dǎo)電炭黑:
具有低電阻或高電阻性能,能賦予制品導(dǎo)電或防靜電作用。在電子、化工等領(lǐng)域有重要應(yīng)用,比如在一些需要抗靜電的塑料制品中,添加導(dǎo)電炭黑可以使塑料制品具有抗靜電性能,防止靜電積累帶來(lái)的危害,像電子設(shè)備的塑料外殼、防靜電包裝袋等。在鋰離子電池中,導(dǎo)電炭黑也可作為導(dǎo)電劑添加,提高電池的充放電性能和循環(huán)壽命。
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