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炭黑产品常识解答

什么是碳黑?

    碳黑是碳(主要为石油衍生物)经过不完全燃烧形成的精细粉末状的准石墨结构物质,表观呈纯黑色粉或者粒状。产品的着色力,精细度和密度根据原料和生产工艺的不同而有很大差异。碳黑不溶于水;有酸碱性之分,燃烧后产生二氧化碳。碳黑的主要成分是碳,同时包含微量氢,氧,硫,灰份,焦油和水份。

    什么是颜料碳黑?

    据2005年统计数据显示,碳黑的全球年产量接近800万吨,其中90%以上为橡胶碳黑,用于橡胶补强用途和汽车轮胎;只有大约10%作为色素用于油墨,塑胶和涂料,称为颜料碳黑,或者色素碳黑。

    颜料碳黑的消费量

    颜料碳黑,作为最主要的黑色颜料,是仅次于钛白粉和氧化铁的第三大销量的颜料产品。颜料碳黑的全球年用量(用于着色以及其他特殊用途,区别于橡胶补强用途)为50万吨。由此可见,颜料碳黑与橡胶碳黑有着明显的区别。

    颜料碳黑的特点

    1. 最好的黑色颜料

    2. 几乎是最便宜颜料

    3. 与同类颜料相比有最好的着色力和遮盖力

    4. 最稳定的颜料:有很好的耐热性,耐化学性和耐光性。

    碳黑技术工艺(生产方法)

    全球碳黑生产工艺一般为炉法、接触法(主要为槽法和无槽气法)和热解法。我们正在使用的是最重要也是最常用的生产工艺--炉法和气法。

    所谓炉法就是在密闭的反应炉中,将液烃原料(一般是煤焦油)喷射到燃烧的热空气和天然气中,在高温下经热氧化而分解,所生成碳黑的性能可以通过猝熄火焰来控制。然后,使用过滤系统把产成的颜料碳黑从气烟中分离出来。炉法的特点是原材料的选择范围很广,且生产出的碳黑的性能多种多样。

    而气法即无槽气法,是从槽法改进而来的生产工艺。槽法是将固态烃(粗蒽)或液态烃(蒽油)经气化釜气化后,和可燃性气体(一般使用天然气,也使用焦炉煤气或水煤气)混合后作为原料,由环形布置的管网送入火房在槽钢下的火嘴中高温燃烧并经槽钢冷却面收集生成碳黑的工艺。无槽气法即火房不设槽钢冷却面的改进工艺。这种工艺生产出来的颜料碳黑收率较炉法偏低,但原生粒子粒径小,在黑度和着色力方面均有更好的表现。

    碳黑的粉状和粒状

    颜料碳黑有两种表观形态:粉状和粒状。粉状易分散但污染高并且性状蓬松,流动性弱。粒状碳黑扬尘小,体积较小更便于运输,但同时分散性相对于粉状较弱。

  

    为了有助于规范在全球范围内推广我们的产品,我们注册了自己的商标:PowCarbon? 为粉状碳黑商标;BeBlack?为粒状碳黑商标: 以方便区分我们不同形态的产品。

    颜料碳黑的常识

    粒径:

    颜料碳黑的原生粒子是由许多叠合层面所组成。在很大程度上,生产工艺决定其原生粒子的粒径大小。在炉法生产的碳黑中,原生粒子粒径的变化范围最大:从10纳米到80纳米。原生粒子的平均粒径和粒径分布从根本上决定了颜料碳黑的性能,特别是其黑度和着色力。

    结构 (吸油值)

    颜料碳黑原生粒子并非以单独地分离状态存在。它们通过物理作用形成聚熔体和聚集体。炉黑的聚集程度可以通过工艺的变化来调整;而气黑的聚集程度则很难调控。碳黑原始粒子的聚集程度通常被称为“结构”。高聚集度的碳黑被称为高结构碳黑,而低聚集度的碳黑则被称为低结构碳黑。 颜料碳黑所形成的附聚体则呈现出不规则碎片状结构。

    碳黑的结构可以用DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸收值来测量。 根据经验,低结构颜料碳黑中,每100g碳黑的DBP吸收值应不高于70ml;而高结构颜料碳黑中,每100g碳黑的DBP吸收值应不低于110ml。中结构碳黑则居于两者之间。结构对颜料碳黑应用性有实质性的影响。(吸油值的测量参照ASTM D-2414 标准或GB/T 10722-2003)

    着色力

    碳黑的着色力通常是用百分数的形式来表现,可以通过使用黑度反射仪测量碳黑冲淡色浆得出的数据来衡量。根据工业标准操作,色浆为碳黑和钛白粉(或其他白色颜料如氧化锌)及一定溶剂的混合物。

    (着色力的测量参照 ASTM D-3849 或 GB/T7046-2003标准)

    比表面积

    炭黑比表面积是指单位质量或单位体积内炭黑粒子表面积的总和,单位为m2/g 。 比表面积与粒径一样是炭黑的基本性能之一。对表面光滑的炭黑来说,比表面积与粒径成反比,即粒径越小比表面积越大,反之亦然。所以,如把炭黑粒子假定为球形,可由粒径的数据计算比表面积。橡胶用炭黑粒子表面一般是比较光滑的,无孔的。粒子较细的中超耐磨炭黑表面带有少量微孔。色素炭黑由于生成条件或经后处理,表面有一定程度氧化,粒子表面积大于相同粒径的橡胶用炭黑。

    炭黑的比表面积分为外比表面积(或称光滑比表面积),内比表面积(或称孔隙内比表面积)和总比表面积。总比表面积等于外比表面积和内比表面积的总和。比表面积的测定方法很多,常用的有氮吸附法(BET法),吸碘值法,CTAB法(大分子吸附法),t值法以及电子显微镜法等。

    pH 值:

    PH值和表面官能团数量有关。炉法碳黑表面官能团少,并存在少量的可溶性盐,因此碳黑本身多呈中性或碱性。 为了改善碳黑的粘性,稳定性以及流动性, 有些颜料碳黑可通过表面处理来改变表面官能团数量,从而呈酸性。


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