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      橡膠用炭黑詳細指南

      來源:佛山市南海區吉橡橡塑有限公司                      瀏覽:821次

          

                                                                橡膠用炭黑詳細指南

      炭黑是橡膠工業中最重要的補強性填料,可以毫不夸張的說,沒有炭黑工業就沒有現在蓬勃發展的橡膠工業。


      按炭黑在橡膠中的作用將炭黑分為硬質炭黑軟質炭黑。


      硬質炭黑:粒徑在40nm以下,補強性能高的炭黑,如超耐磨、中超耐磨、高耐磨炭黑等。


      軟質炭黑:粒徑在40nm以上,補強性低的炭黑,如半補強炭黑、熱裂法炭黑等。


      橡膠用炭黑一般按照ASIM-1765-81標準來分類命名。命名系統由四部分組成。第一個英文字母代表硫化速度,N代表正常硫化速度,S代表緩慢硫化速度。后面跟著三個數字,第一個代表炭黑平均粒徑范圍,共分為0~9個等級。第二和第三個數字則是由美國材料試驗協會負責炭黑和術語的D24.41委員會指定的,反映不同的結構程度,也就是炭黑大概的高低結構確定的,有一定的任意性。相對而言,數字越大,結構越高。

      炭黑補強橡膠性能

      補強橡膠的目的是為了提高橡膠的拉伸性能、抗撕裂能力、定伸應力和耐磨性等性能,使橡膠制品更有彈性,經久耐用。炭黑主要通過炭黑粒徑的大小、結構度、和用量來調節補強橡膠的效果。


      (1)拉伸性能


      炭黑粒徑小,表面活性大,結構度高,拉伸強度高;隨炭黑用量增大,拉伸強度先增后降。


      (2)撕裂強度


      貪黑的粒徑小,撕裂強度高;粒徑相同時,對結晶性橡膠,結構度低的碳黑,撕裂強度高;對非結晶性橡膠,結構度高的炭黑,撕裂強度高;隨炭黑用量增大,撕裂強度先增后降。


      (3)定伸應力和硬度


      炭黑粒徑小,結構度高,表面活性大,用量大,膠料的定伸應力和硬度高,其中以結構度影響最大。炭黑對膠料定伸應力和硬度的影響要比膠種、硫化體系大得多。


      (4)耐磨性


      炭黑粒徑小,表面活性大,分散性好,膠料耐磨性好。


      (5)彈性


      粒徑小、結構度高、表面活性大,用量大,膠料的彈性差。其中炭黑用量影響最大。


      由此可見,根據橡膠制品的不同選擇合適的炭黑種類對橡膠進行補強至關重要。

       

      1)天然氣槽黑

       

          天然氣槽黑屬細粒酸性炭黑,易吸附促進劑,遲延硫化;混煉時分散時間長,膠料壓出速度慢,故常與其他品種炭黑并用。因補強作用大,強伸性能好可提高硫化膠的耐磨、耐撕裂及耐切割性能.

      (2)混氣槽法炭黑

           混氣槽法炭黑的使用性能與天然氣槽黑相似,由于粒徑比天然氣槽黑稍粗,而結構性稍高,故加工性能有所改善,但補強作用稍低.

      (3)中超耐磨爐黑

           中超耐磨爐黑是粒徑僅大于超耐磨爐黑的一個品種,能賦子硫化膠高的拉伸強度、定伸應力、撕裂強度和耐磨性,耐老化性比槽黑好,特別適用于輪胎胎面膠,有優異的抗刺傷性能。其中,高結構品種的工藝加工性能好,耐磨性也有提高,發展很快;而低結構品種的耐撕裂和耐屈撓龜裂性能優良,經氧化處理后可代替槽法炭黑。

      (4)高耐磨爐黑

           高耐磨爐黑的使用性能與中超耐磨爐黑相近,加工性能比中超耐磨爐黑好為硬質炭黑中最易加工者。在橡膠中易分散,生熱低,膠料壓出半成品表面光滑;硫化膠耐磨性好,定伸應力高,永久變形較小,耐老化性良好。缺點是硬度偏高,彈性較差,扯斷伸長率和撕裂強度較低根據結構水平,高耐磨爐黑也有高結構和低結構等衍生品種。其中,低結構品種補強性能與天然氣槽黑相似,又稱代槽爐黑,其硫化膠的扯斷伸長率、撕裂強度和動態性能有所改善,但耐磨性有所下降,加工性能較差。

      (5)快壓出爐黑

           快壓出爐黑的粒徑比高耐磨爐黑稍粗,而結構性較高,粒子表面光滑,因而膠料易混煉,壓出速度快,壓出半成品縮率小,尺寸穩定,表面光滑。硫化膠具有較高的定伸應力,耐磨性比天然氣槽黑好,生熱小,導熱性良好,耐高溫性能優越,但拉伸強度、硬度等比硬質炭黑偏低。

      (6)通用爐黑

           通用爐黑兼具高定伸爐黑較高的定伸應力,快壓出爐黑的良好加工性能,半補強爐黑的高回彈性和細粒子爐黑的耐屈撓性,應用較廣,故稱通用爐黑與半補強爐黑相比,通用爐黑的粒徑略小,結構性稍高,在膠料中易分散:其硫化膠的拉伸強度、定伸應力較高,變小,生熱低,彈性好,耐屈撓,但扯斷伸長率較低。

      (7)半補強爐黑

           半補強爐黑的加工性能好,大量使用時,橡膠的加工性能和硫化膠的力學性能不顯著降低,故有高填充而降低成本的點。其硫化膠扯斷伸長率高、生熱低、彈性大、變形小、耐老化性能好,而拉伸強度、定伸應力和硬度較低油爐法和氣爐法半補強炭黑相比,油爐法半補強炭黑由于粒徑稍小、結構高,故硫化膠的硬度和定伸應力稍高,彈性稍高。

      (8)噴霧爐黑

            噴霧爐黑的粒子粗,結構較高,膠料易加工,可大量填充,硫化膠彈性大生熱低,變形小,低溫性能良好,定伸應力較高,但拉伸強度低,補強性能差(9)熱裂法炭黑熱裂法炭黑是現有炭黑品種中粒徑最粗的一類,它的補強作用低,通常作為橡膠的優質填充劑使用,能使硫化膠有高的彈性和扯斷伸長率,低的定伸應力和硬度。

      (10)乙炔炭黑

          乙炔炭黑的粒徑介于高耐磨和快壓出爐黑之間,因其具有很高的結構性,含碳量高而電阻率低,主要用于導電和防靜電橡膠制品中。其硫化膠的力學性能良好,有高的定伸應力和硬度。

      (11)新工藝炭黑

           自1971年以來發展以爐法生產為基礎的、在工藝上做了改進而制得的新型炭黑。與相應的普通品種比較,其特點是粒徑小,且粒徑分布較窄,粒子表面光滑,孔隙少,結構性高,因此其加工性能及補強性能都得到提高,而且收率高,價格便宜,發展很快。

            一是檢測炭黑自身的性質, 二是檢測炭黑添加到膠料中以后膠料的性能。第一部分中的 指標直接會影響第二部分的檢測結果,二者有很密切的關系。一般反映炭黑性能主要有四項:粒徑和粒徑分布,比表面積 結構和結構性,表面化學性質等。

      一、 雜質(該單項指標不合格可判定為不合格品)

            炭黑的雜質, 一般是通過不同規格的分樣篩進行測定的。將不能通過 20 目(篩孔直徑 840um)的過大顆粒稱為雜質。炭黑中的顆粒狀雜質有硬炭、鐵屑、爐料碎屑以及包裝運輸 過程中混入的異物等。硬炭是在炭黑生成反應過程中由原料油液滴未經氣化直接炭化形成的 焦粒狀物質。正常的炭黑產品不允許有過大的顆粒雜質(篩孔直徑〉 840 um)存在。

      二、 吸碘值、 CTAB 吸附比表面積、氮吸附比表面積、 STSA

           這四項指標是反映炭黑粒徑大小和比表面積 四種方法同時使用以便消除各種檢測手段的方法誤差。它們均表明炭黑的粒子比表面積較小、直徑較大。

          比表面積是指單位質量或單位體積內炭黑粒子表面積的總和。炭黑的比表面積分為外比 表面積、內比表面積和總比表面積。近年來,比表面積取代了粒徑作為炭黑品種分類的主要依據。

          比表面積的測定方法,常用的有:

           (1)、吸碘值法:單位以每克(或每千克)炭黑吸附碘的質量表示,該法是橡膠用炭黑 常用的比表面積測定法?芍苯佑梦庵当硎咎亢诘谋缺砻娣e。

            (2)、CTAB 吸附比表面積測定:CTAB (十六烷基三甲基溴化胺) ,CTAB 表面積為為 炭黑的外表面積或光滑表面積;外表面積相當于橡膠與炭黑的真實界面,CTAB 吸附比表面 積測定炭黑外比表面積的主要方法。

             (3)、STSA(統計層厚度法) :測定外比表面積。

             (4)、氮吸附比表面積:

           意義: 炭黑的粒子大小及其分布是炭黑的重要基本性能之一。粒徑直接影響炭黑的其他 性能和使用性能。炭黑的粒子大小及其分布對其使用性能有較大的影響,在橡膠應用中,粒子越小,填充橡膠硫化膠的強度( 拉伸強度、定伸應力、抗撕裂性能)越好,耐磨性能越高,反之上述性能降低。但隨著炭黑粒子直徑增加 彈性好、生熱低。所以,根據橡膠工業的不同使用要求,選用不同品種的炭黑。輪胎工業要求粒子細、質量好的炭黑品種用于胎面膠, 提高輪胎的耐磨性和抗撕裂性能, 從而提高輪胎的壽命和行駛里程。胎側膠、內胎則要用粒子較粗的一些品種炭黑 以適應這些部位膠的彈性好、屈撓性能好、低生熱等要求。在涂料工業和塑料工業中, 黑度越高、導電性能越好。注:比表面積與粒徑成反比。炭黑比表面積是炭黑重要指標, 比表面積的大小是劃分炭黑品種的主要指標,比表面積的大炭黑, 特別是外比表面積大的炭黑, 在橡膠應用中賦予橡膠優異的補強性能。在著色用的油漆、 油墨和塑料等工業中也賦 予高的著色力。

            反之,比表面積較小的炭黑則黑度較低,但具有良好的分散性、流到性和色相。

         三、DBP 吸收值和壓縮樣 DBP 吸收值 (俗稱吸油值測定法)

           這兩項指標是反映炭黑結構和結構性的,其中壓縮樣 DBP 吸收值與膠料性能的相關性更強, 原因是這樣:炭黑中炭原子并不是以原子的形態存在的, 而是很多個原子團聚在一起 形成鏈枝狀的聚集體, 我們稱其為一次結構或者原生結構;靠著一次結構之間的分子間力的 作用等,聚集體彼此吸引形成更大的復聚體團塊,我們稱其為二次結構。二次結構不穩固, 在膠料加工過程中就會被破壞,因此炭黑最終在膠料中的存在形態是一次結構。DBP 吸收 值測出的是炭黑在自然狀態下, 即一次結構二次結構并存的結構指標, 而壓縮樣 DBP 吸收 值是經高壓將炭黑的二次結構全部破壞成一次結構后得到的炭黑結構指標, 因此它更能體現 的是炭黑在膠料中的結構狀態, 顯然與膠料性能的相關性更強。減少混煉過程的耗能、生 熱等,改善了膠料的加工性能。炭黑空隙體積與結構有直接關系,結構高的炭黑存在較大的 空隙體積,結構低的炭黑則空隙體積較小。

           意義: 炭黑結構是炭黑的重要性能之一 , 結構的高低直接影響混煉膠料的加工性能、硫化膠的機械性能和導電性。在粒子大小相近的情況下, 結構高的炭黑填充的硫化膠定伸應力較高、 耐磨性能好、 導電性能也較好。炭黑的最大填充量可以用炭黑的 DBP 吸收值預先測定。

          炭黑聚集體的形態對所填充的聚合物體系的加工性能和硫化膠的物理機械性能都有明顯的影響。一般來講,隨炭黑聚集體尺寸的減少, 硫化膠的拉伸性能、撕裂性能、 耐磨性能增加, 即對彈性體的補強性能提高。在聚集體尺寸平均大小相同,不對稱性增加, 混煉 能增加,即對彈性體的補強性能提高 膠壓出收縮減小,壓出尺寸穩定、表面光滑、硫化膠定伸力增加、耐磨性提高。

         炭黑的吸油值與比表面積也有一定的關系, 在相同結構程度的情況下, 比表面積大(粒子。┑奶亢诰哂休^高的吸油值,換言之,只有在比表面積相同時,吸油值才能客觀地反映 炭黑的結構。

      四、著色強度:著色強度是度量炭黑染黑白色原料的能力。

      五、加熱減量 : (該單項指標不合格可判定為不合格品)

          測定炭黑的水分;不超出標準規定的水分含量對橡膠制品及硫化工藝無影響, 但水分過高時會使硫化膠出現氣泡,促使布層制品附著力降低而影響制品質量。

      六、傾注密度:

           傾注密度是粒狀炭黑的主要指標。未經造粒的粉狀炭黑的表觀密度 (亦稱細粉含量)很小,只有 80-190Kg/ ㎡之間。其體積較大有易飛揚,給炭黑的包裝、運輸、倉儲以及混煉加 工和分散都造成困難, 所以除少量色素炭黑要求粉狀外,幾乎所以工業生產的商品炭黑都要 經過濕法或干法造;驂嚎s (乙炔炭黑)。造粒加工的增密作用有效地減少了單位質量炭黑的視體積。經過造粒的粒狀炭黑的傾注密度約在 300-500 Kg/ ㎡之間。

      七、300%定伸應力:

         定伸應力實質上是反映了硫化膠網狀結構在外力作用下抵抗變形的能力。

           將硫化膠試樣 拉伸到一定伸長時所需的應力,除以試樣拉伸前的橫切面積,   所得的值叫定伸應力。拉伸 300%時定伸應力常用作衡量硫化膠補強性的尺度。定伸應力受炭黑結構的影響較大,結構升高,定伸應力隨之上升,另外,定伸應力與炭黑比表面積及表面活性也有一定的關系。在硬質炭黑系列中, 隨著比表面積的增大,定伸應力下降,在軟質炭黑系列中,隨著比表面積 的減少,定伸應力下降。再有,表面活性越高,則定伸應力越大。300%定伸應力越高,扯斷伸長率越小使得膠料的韌性越好。

      八、灰分:

           炭黑的灰分可定義為在高溫爐中燃燒后殘留物的量。炭黑中的灰分主要來源于原料油和工藝用水(急冷、濕法造粒)中的無機物和溶解的無機鹽類。通常炭黑的灰分含量小于 0.5%,不會對炭黑的應用產生影響。但在一些特殊的應用中,如電纜料中的導電炭黑, 則要求雜質和灰分含量都很低, 否則會產生放電事故而損害制品。

      九、45μm,150μm,500μm 篩余物含量 :

           炭黑的雜質,一般是通過不同規格的分樣篩進行測定的。將不能通過 35 目(篩孔直徑 500um)的殘留部分稱為 35 目篩余物,不能通過 325 目(篩孔直徑45um)的殘留部分稱為 325 目篩余物。這三項指標對于熱裂解法炭黑來說是非常重要的,尤其是 45μm 篩余物含 量一值,他的大小直接影響了制成品外觀的光亮程度、后續處理等方面。45μm 篩余物含量 越低,制品就越光亮,外表越美觀,F在市場競爭的激烈使得大家對高端制品內、 外品質都追求卓越, 因此極低的 45μm 篩余物含量能夠吸引采購者們的眼球。

      十、細粉含量:

           粒狀炭黑中也含有少量未成;蚱扑榈奶亢诜勰┓Q細粉含量, 細粉含量越少越好,通常不希望超過百分之幾。

      十一、 pH 值 :

           這項指標是反映炭黑表面化學性質的。更準確地說, PH 值反映了炭黑表面的酸堿性, PH 值的大小是影響膠料焦燒時間( T35)的因素之一, PH 值越低, T35 就越長。實際上 焦燒時間和膠料半成品的自硫化時間正向相關, 如果 T35 較短,膠料在轉入制成品加工之前就自硫化了,膠料變得難以加工, 這是我們不希望發生的;而如果 T35 較長,膠料在轉入制成品加工之后要一段時間才能開始硫化,這樣又浪費了時間和能源, 也是我們不希望發生的, 因此在實際生產過程中比較接受的 T35 在 10 分鐘左右。

      十二、 丙酮抽出物

            這項指標反映了炭黑生產轉化的完全程度 (炭黑生產中殘留在炭黑表面上未完全裂解的 有機聚合物)。炭黑是由乙烯焦油、 煤焦油、天然氣等原料經不同的加工過程生成的, 在生成的炭黑中肯定會混有一些殘留的原材料, 丙酮抽出物的大小就反映了殘留物的多少。我們當然希望炭黑的轉化率高, 混有的殘余原料少。

      名詞解釋:

      1.  炭黑的體積密度 :

            根據炭黑的結構和其物理形態,炭黑的體積密度在各種級別的炭黑中差別很大。由于存在封閉空氣,炭黑的體積密度低于炭黑的真密度(比重) 。

      2.  炭黑的保質期:

             儲存于干燥密封環境條件下時,炭黑不易受分解的影響,其保質期不受限制。隨著時間推移,炭黑會吸收濕氣,直至達到一個均衡值。如果濕氣影響很重要,則應將炭黑儲存于干燥環境下,并盡可能密封。

      3.  鄰苯二甲酸二丁酯吸油率 (DBPA) :

           鄰苯二甲酸二丁酯吸油率是一種用于定量炭黑等級的結構特性數量的技術。較高的鄰苯二甲酸二丁酯吸油率數值對應較高的炭黑結構。

      4.  黑墨在不同表面上表現出不同的性能的原因:

             由于油墨是一種非常薄的膜, 炭黑和載色劑往往會滲入多孔表面, 從而允許更多的基體突出此薄膜。與漿狀油墨相比, 這種效應在液體油墨中更為明顯。高結構炭黑往往比低結構炭黑滲入較少。

      5.  炭黑的導電性:

            炭黑在很大程度上是由類石墨碳層組成。與石墨類似,炭黑顯示出導電能力,并具有相對較低的電阻(即它是一種半導體) 。

      6.  乙炔炭黑:

           乙炔炭黑是通過乙炔的放熱分解反應制成。因此, 它是非常純的炭黑。它是所有炭黑中最接近石墨的,通常用于提供導電性。

      7.  炭黑的熱導率 :

           關于炭黑熱導率的現有數據很少。關于含炭黑的橡膠化合物與不含炭黑的橡膠化合物的熱導率研究表明,炭黑提高了橡膠產品的熱導率。

      8.  炭黑聚集體的粒徑 :

            炭黑聚集體的粒徑取決于炭黑的等級,每個等級的炭黑具有其自身的平均聚集體粒徑。平均聚集體粒徑通常在 0.01  到 1.0  微米的范圍內。

      9.  著色強度 :

           著色強度以油料中的炭黑和氧化鋅組成的漿料的反射比測量為依據。其用于度量炭黑降低反射光數量的能力。通過減小初次顆粒的粒度可以獲得更高的著色強度。

      10. 表面氧化的炭黑 :

          某些牌號的炭黑經過了后處理 (化學氧化) ,以增加其表面氧的化學吸附量。在某些最終應用中,這改進了炭黑的分散性和分散穩定性,并降低了產品的粘度。

      11. 體積密度 :

         體積密度的值表示不同炭黑級別所占據的空間面積。

      12. 炭黑結構 :

           炭黑的聚集體通過稱為初次顆粒的較小單元融合形成,形成立體支鏈結構或簇。這種融合由反應器控制,從而產生不同程度的簇。允許顆粒聚集形成相對大且復雜的聚集體的炭黑等級被稱為高結構等級。聚集范圍最小化的等級被稱為低結構等級。

      13. 初次顆粒:

            炭黑制造過程中形成的最初微粒稱為初次顆粒。形成之初, 這些顆粒是半固態的。這些顆粒通過反應器時,它們碰撞并熔凝在一起,形成稱為聚集體的球團。

      14. 制備炭黑分散液需要用分散劑或表面活性劑 :

            在最佳分散體中,分散劑連續單層吸附在炭黑聚集體的表面。因此,形成流體分散液所需的分散劑的量與所用炭黑的表面積有關。對于給定的炭黑添加量,表面積較大的炭黑將需要較多量的分散劑。

      15. 影響漿狀油墨的光澤度的因素 :

           在漿狀油墨中,光澤度取決于分散體的質量和炭黑的聚集體粒徑。聚集體越小,分散性越好,光澤度越高。

      16. 影響油墨炭黑的掉色相的因素

           初級聚集體粒徑和分散性影響掉色相。初級聚集體越小,掉色相便越低。

      17. 炭黑制造工藝:

            百分之九十五的炭黑都是通過爐法制成。將原材料(石油)注入高溫反應器中,其中碳氫化合物裂解并脫氫,從而形成碳和類石墨微觀結構。炭黑由熔凝形成支聚集體的微小初次顆粒組成。反應器之后的操作包括;“蓬松的”低密度炭黑,從而改善儲存和處理。使用適合于改進的分散性、 清潔度及其他目標關鍵性質的特殊制造技術來優化塑料級別, 從而

      提高具體應用的性能。

      18. 測量原生粒子粒徑的方法:

           原生粒子的粒徑代表足夠數量的原生粒子的典型算術平均直徑,用于表征特定等級。直徑由透射電子顯微鏡測量法測得。

      19. 測量液體中炭黑分散體的狀態的方法:

           被廣泛接受的快速測量油漆中分散體質量的方法是采用赫格曼細度儀表。對于油墨,則使用 G-1 、G-2 或 G-3 儀表。但是,這些類型的儀表不能測量微分散體。而微分散性很大程度上決定了炭黑的性能。

            更好地測量分散體質量的方法是通過顯示顏色和光澤度。例如,儀器的光澤度讀數能記錄分散時間,以確定炭黑在最終產品中已分散至其最大程度的時間點。

      20. 測量炭黑的結構的方法:

            炭黑的結構通過油吸收過程測量,此過程稱為鄰苯二甲酸二丁酯吸收( DBPA 或 DBP)。因此,高結構等級炭黑通過其較高的油吸收而與低結構等級炭黑區別開來。

      21. 炭黑的級別 :

            炭黑的性質 (例如顏色、 橡膠的補強度或易分散性) 需進行定制, 以便適合特定的應用。炭黑的性質通?赏ㄟ^改變其表面積和 / 或結構來進行控制。

      22. 炭黑吸收濕氣 :

            炭黑會吸收(吸附)濕氣直至達到平衡吸收值。該值通常以 重量 % 表示, 因此會根據表面積及表面化學的不同而在炭黑牌號上有所變化。

      23. 炭黑的多孔性 :

            傳統的爐法炭黑含有極少的氣孔。此外, 存在的任何氣孔通常都被限制在微孔范圍內 ( <2納米)?赏ㄟ^氮吸附等溫線分析,將此類氣孔量化為總微孔體積。

      24. 炭黑的分解 :

            通常,在空氣或氧氣中,炭黑在 450 攝氏度至 500 攝氏度之間開始分解。在這些溫度下炭黑不會在氮氣中分解。炭黑的灰分測試通常在 550 攝氏度下進行。

      25. 炭黑在電化學應用中的作用:

            由于炭黑具有導電性, 并且電阻相對較低,所以可用于多種氧化還原設備(例如電池)中所使用的電極組件。

      26. 炭黑向聚合物系統提供導電性的原理:

            炭黑比聚合物、樹脂或橡膠更具傳導性。添加炭黑會在聚合物基體中形成導電網絡,從而降低電阻率。炭黑級別的開發是為了在符合導電應用的所有其他關鍵性能需求的同時,以更低的負荷達到優化傳導性的目的。

      27. 炭黑如何幫助形成最終產品的遮蓋力:

           炭黑是一種優質乳濁劑, 可用于多種應用。這種特性源自炭黑吸收可見光光譜輻射的能力。這種極好的吸收能力可極大地減少透射光和反射光。

      28. 炭黑紫外穩定劑的作用 :

            碳黑的紫外穩定性質源自其紫外輻射吸收能力和反向散射效率。反向散射效率是指,顆粒將入射光重新導向至其它吸收性顆;驅⑷肷涔庋仄浞较蚍祷氐哪芰。

      29. 炭黑的物理形態 :

           許多(盡管并非全部) 等級的爐法炭黑可以是粉末態或蓬松態、珠狀或顆粒態產品, 其中炭黑已經過致密化工藝處理。

      30. 炭黑的 ASTM 等級:塑料是否存在 ASTM 等級?

             否。橡膠工業將分類系統用于炭黑的商品等級。人們在一流系統中針對塑料提出了炭黑的特別等級,并且針對具體應用進行了優化。

      31. 炭黑的 CAS 編號 : 炭黑的 CAS 編號為 [1333-86-4] 。

      32. 炭黑的 pH 值 :

            炭黑的 pH 值是指表面存在的化學吸附氧的數量。對于大多數級別,爐法炭黑上低濃度的氧化合物和數量極少的水溶性鹽可對微堿性 pH 值進行中和。為了增強特定的性質,已對數種牌號炭黑進行了表面氧化,以增加化學吸附氧基團的存在數量。因此這些產品具有酸性 pH 值( 2 至 4 )。

      33. 炭黑的初次顆粒的粒度與表面積的關系 :

             初次顆粒的粒度與表面積成反比。例如,初次顆粒的粒度減小,表面積則增大。

      34. 炭黑的化學式 : C 。

      35. 炭黑的原生粒子 :

      在生產中可控制原生粒子的粒徑。粒徑范圍可從 8 納米(對于高表面積級別的炭黑) 至 75納米(對于低表面積的炭黑) 。

      36.炭黑的可分散性 :

            炭黑的可分散性通常指其易分散性或難分散性。通常,這是針對標準炭黑級別的相對度量。隨著炭黑級別的表面積降低和 / 或結構化的提高, 炭黑的易分散性會增強。但是, 應注意炭黑的其他性質(例如顏色)將隨著表面積和結構的這些改變而不同。

      37. 炭黑的可溶性 : 炭黑不溶于水和溶劑。

      38. 炭黑會影響平板印刷油墨的流動性的性質 :

           炭黑表面化學吸附的氧基團會影響炭黑的流動性。這些基團的水平越高,往往使油墨具有更持久的流動性。REGAL 400、REGAL 400R、BLACK PEARLS L 和 MOGUL L 與具有相似顏色強度的其他炭黑相比,通常能使油墨產生更持久的流動性。

      39. 炭黑的密度 : 炭黑聚集體的真密度 (比重)為約 1.8  克/ 立方厘米(112.5 磅/ 立方英寸)。

      40. 炭黑的揮發物含量 :

            揮發物含量是衡量化學吸附氧基團數量的度量單位(以失重百分比表示) ,這些氧基團在將炭黑加熱至高溫時被釋放。揮發物含量的值不包含吸收的濕氣。這與傳統意義上的揮發物含量并無關聯,后者是指吸收的有機化合物(例如溶劑或油)的含量。在加熱條件下,化學吸附的氧基團可通過轉化成氣體的方式被分解并消失,例如二氧化碳、一氧化碳和水。

      41. 炭黑的混合:

            混合是炭黑分散過程的一個步驟。它是指使用樹脂或溶劑來濕潤炭黑表面。本質上, 它是指對封閉空氣進行置換和對附聚體表面進行完全覆蓋,以獲得易于加工的分散性混合物。

      42. 炭黑的物理形態影響分散率的方法 :

            可以直接使用粉狀炭黑,或使用較致密的粒狀炭黑。粒狀炭黑更易于處理,并且其混合速度要快于粉狀炭黑;但是,粒狀炭黑較難分散。這是因為致密化過程增加了附聚體的鄰近度,從而增加了必須在分散過程中克服的范德華引力。

      43. 炭黑的用途 :

             炭黑在橡膠中用作補強劑,在塑料、打印墨水、涂料、密封劑以及其他多種產品中用于提供著色、導電性、流變控制和紫外防護。

      44. 炭黑的電化學應用 :

          由于炭黑可用作電的導體,其廣泛使用于多種電化學設備,例如電池、電極和燃料電池。

      45. 炭黑的結構影響光澤度 :

           由于其較高的吸油量, 高結構牌號炭黑與低結構牌號炭黑相比, 其使成品光澤度降低的程度更大。

      46. 炭黑的結構影響分散速率的原理 :

            結構較高的炭黑通常比表面積相似、結構較低的炭黑容易分散。高結構炭黑中的聚集體由許多原生粒子組成,這些原生粒子聚成球團,并具有相當多的分支和鏈式結構。因此,聚集體聚集效果較差, 減弱了聚集體之間的吸引力。低結構炭黑更加緊密, 允許聚集得更近,因此聚集體之間的吸引力較大,使得分散更加困難。不過,雖然分散較低結構的炭黑需要更多的能量, 然而它們較高的密度使其更容易 “濕潤”或混合,因為其所需排出的空氣較少。

      47. 炭黑的表面氧化如何影響導電性 :

           在具有相同表面積和結構的條件下,氧化后的炭黑,其導電性要弱于未氧化的炭黑。由于表面在化學吸附氧基團后具有絕緣特性,從而導致導電性降低。

      48. 炭黑的表面積和結構性質影響產品粘度的原理 :

           結構是影響粘度的首要因素,表面積為次要因素。在研究炭黑結構的變化產生的影響時,使用高結構炭黑取代相同表面積的低結構炭黑,會使最終產品獲得較高的粘度。使用較高表面積的炭黑取代具有相同結構和揮發物含量的較低表面積炭黑時, 會使最終產品獲得較高的粘度。

      49. 炭黑的表面積影響分散率的原理:

           與具有相似結構的較低表面積炭黑相比,較高表面積的炭黑更難于分散。

           部分原因在于:“潤濕”或混合的表面積等級越高,所需的能量越高。同樣,隨著原生粒子變。ū砻娣e增加) ,一定體積的單位重量炭黑含有更多聚集體。這導致聚集體之間的距離更小,接觸點更多,從而使聚集體之間的引力增強。

      50. 炭黑的顏色性質與表面積的關系 :

           表面積較大的炭黑(初次顆粒粒度較。 將顯得較黑,而那些表面積較小的炭黑級別 (初級顆粒粒度較大)將顯得較灰。

      51. 炭黑結構對顏色特性的影響 :

           與表面積影響相比, 結構對顏色的影響較輕微, 但是高結構炭黑顏色減弱, 又由于其具有較好的分散性,因此色相要比相同表面積的低結構炭黑更藍一些。

      52. 炭黑結構的含義 :

           碳黑的聚集體通過稱為初級顆粒的較小單元融合形成,具有立體支鏈結構或簇。這種融合由反應器控制,從而產生不同程度的簇。允許顆粒聚集形成相對大且復雜的聚集體的炭黑等級被稱為高結構等級。聚集范圍最小化的等級被稱為低結構等級。

      53. 炭黑補強 :

           炭黑補強現象與輪胎和橡膠行業的關系尤其緊密。炭黑能夠增強合成橡膠的性能,例如抗拉強度和耐磨性。

      54. 炭黑表面化學影響分散速率影響 :

          某些牌號的炭黑經過后處理,以增加其表面上化學吸附氧的量。在一些最終應用中,這樣可以提高濕潤率從而加快分散速率。炭黑的分散穩定性也得到提高, 并且降低了產品粘度。

      55. 炭黑的生產方法 :

           95% 的炭黑通過爐煉工藝進行生產。將原料(油)注入高溫反應器中,其中碳氫化合物裂解并脫氫,從而形成類石墨微觀結構的碳。炭黑由非常小的初次顆粒組成,這些顆粒融合以形成支鏈聚集體。反應器之后的操作包括,;“蓬松態”低密度炭黑,從而改善儲存和處理。適用于塑料的優化等級使用特殊制造技術改善分散性、清潔度和需要的其他重要性質,為特定的應用增強性能。

      56. 炭黑:配方中所使用的炭黑含量

            通常,如果炭黑在塑料市場中用于著色, 應將其提供給母料生產商, 母料生產商以高負荷 (根據炭黑類型、 塑料樹脂類型和混合設備的類型, 按重量計 20% 至 50%)對炭黑進行分散。母料供應商會將其產品供應給混合加工商,混合加工商將母料稀釋到其最終使用的炭黑水平(根據應用情況,通常為 0.5% 至 3.0%)。炭黑可能難于分散,因此在高炭黑負荷下進行共混以增強剪切力,從而對炭黑進行分散。由于分散性有利于塑料化合物的顯色、表面質量、機械性質和加工處理,因此其對于產品質量十分重要。

      57. 碘值:

            炭黑的碘值是與炭黑表面積有關的一種測量單位。其是一種在爐法炭黑的質量保證中常用的程序。此程序以每克炭黑吸收的碘量(毫克) (mg/g)  為單位來測量其重量。此測試的 ASTM 編號為 D 1510 。

      58. 粒度降低影響塑料化合物的性質 : 隨著炭黑粒度的降低,會產生以下性質變化:主色調或黑度變暗,著色強度變強,母料粘度更高,炭黑分散更難。

      59. 炭黑的粒度與炭黑的表面積的關系 :炭黑的粒度與炭黑的表面積成反比。

      60. 聚集體:

           聚集體是最小的炭黑功能單位。其由稱之為初級粒度的更小單位融合成三維支鏈結構而成。

      61. 表面氧化炭黑中含氧基團的性質 :

           表面氧化炭黑上的氧化物以化學吸附有機官能團的形式存在。這些基團包括酚類、羧酸,尤其是酮類。

      62. 選擇使用粒狀或粉狀炭黑時應考慮的因素 :

           粒狀炭黑較粉狀炭黑更易于儲存、處理和運輸。由于其具有較少灰塵,因此更為清潔和便于處理, 較少產生管理問題。粒狀炭黑也不如對應的粉狀炭黑昂貴。使用粒狀炭黑的主要缺點在于, 與對應的粉狀炭黑相比, 其更難于分散。當可用的設備不足以分散粒狀炭黑時,通常才決定使用粉狀炭黑。


       










       
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