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炭黑是怎么制成的?炭黑又是怎么分類的?

炭黑的種類劃分

1.按照生產的方式來分類

主要主要是分為燈黑、氣黑、爐黑和槽黑。

2.按照用途的不同來分類

炭黑按照用途的不同,一般分為色素用炭黑(顧名思義,用來給物品著色)、橡膠用炭黑、導電型碳黑和專用型碳黑。

色素炭黑在國際上,根據炭黑的著色能力的強弱,一般來說分為三類,如下:高色素炭黑,中色素炭黑和低色素炭黑。這樣的分類通常用三個英文字母表示,前兩個字母表示炭黑的著色能力,最后一個字母表示生產方法。

橡膠用炭黑-橡膠用炭黑原來是按粒徑大小來分類的,但后來改為按氮表面積分類。此外,命名時把炭黑顏料的硫化速度和結構等因素也考慮進去了,由4個系統構成。第一個英文字母代表膠料的硫化速度,以N代表正常硫化速度,S代表緩慢硫化速度。后面3個為阿拉伯數字。第一個數字代表的是炭黑的表面積范圍,總共是0~9個等級。第二個和第三個數字則是由美國的材料試驗協會負責炭黑和術語的D24.41委員會來指定的,反映d的是不同的結構程度,也就是炭黑大概的高低結構確定的,相對來說,數字越大,代表結構就越高。

3.按照主要的功能作用來分類

主要是分為補強碳黑(增強物品抗撕裂,耐磨損等性能)、著色碳黑、導電碳黑等


炭黑的生產工藝劃分

1.燈黑的生產工藝

史上最早的炭黑生產法就是是燈黑生產工藝,在此工藝過程中,原材料在直徑大概為1.5m的平坦的鐵盤上燃燒,其中含有炭黑的燃燒氣體由內鋪有磚塊的排氣罩收集,然后再通過彎管(彎折1/4)和通火管到達沉積的裝置里面。為了能夠控制所生產炭黑的特性,需要保證在燃燒盤和排氣罩之間的間隙附近,原料主要作不完全燃燒。而在稍進管道里面,燃燒在氧氣不足下發生熱烈解,因而形成較大的炭黑顆粒,基于這些條件,組成較寬范圍的粒徑分布,主要特征為顆粒粗大。由于在燃燒盤和排氣罩間隙間形成的顆粒只有一小部分能與空氣中的氧接觸,所以這些炭黑只有極少量的表面氧化物,相對應的PH值是呈中性,且揮發份極少。

2).氣黑的生產工藝  

氣黑的名稱源自于它的生產過程:原料經過加熱時先會氣化,然后經由可自燃的氣體(供以能量)作為載體帶到燃燒器里面,炭黑在這種蝙蝠形的燃燒器所發出的大量扇形的火焰中生成,因此炭黑顆粒很細,根據不同種類,平均粒徑在10~30nm之間,氣黑平均粒徑為13nm。燃燒的火焰上面,是個慢速旋轉的充水轉鼓,炭黑會在轉鼓上面沉積,在經刮片到把炭黑刮下

3. 槽黑的生產工藝  

槽黑的生產工藝以天然氣作原材料,槽黑的生產工藝和氣黑生產工藝的氣體燃燒過程很相似,天然氣燃燒,發出許多扇形火焰,得到的產品與氣黑類似,不同的在于這里采用平坦的水冷U形槽當作為炭黑的沉積槽。由于生態環境和經濟問題,許多年前就停止了這種方法的使用。氣黑的生產工藝不會對生態環境造成破壞,所以氣法炭黑工藝仍在使用。

4.爐黑的生產工藝  

氣黑是在開放的大氣中生產,爐黑生產工藝反而是在缺氧情況下的密閉爐中進行的。用的不是多束小火,而是一團大火,以油類來作為原材料,并加入可以燃燒氣體使其達到爐內所需要的溫度。爐黑生產工藝條件,可得到所需要之顏料黑。在不同條件下,炭黑可達到寬廣的粒徑范圍,大到80nm小至15nm,甚至細小至氣黑那樣的細小的顆粒。但是對于同一粒徑的氣黑和爐黑還是有很大的區別的,主要是其表面不同。爐黑相對粗糙,平均粒徑為40nm。另外,當采用爐黑生產工藝時,可加入少量的堿性化合物或者其它添加劑以達到改變聚集體的聚集度和類型,可以得到高結構或低結構的炭黑。

因為爐黑是幾乎低于大氣壓和空氣缺乏的條件下生產出來的。所以它們的大部分缺乏酸性表面氧化物,然而卻發現了其面所提到的呈堿性反應的吡喃酮結構。關于爐黑的堿性PH值,是因為在終止炭黑生成時噴射淬化冷水中加入堿土,以及為降低結構而添加的堿性鹽。另外,如果此爐黑不再進行氧化后處理,則其揮發份含量較低。



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