碳黑
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炭黑的生产工艺炭黑是一种由碳素黑色颗粒组成的燃烧产物,广泛应用于橡胶、塑料、涂料、油墨等多个行业。
下面将介绍炭黑的生产工艺。
炭黑的主要生产工艺可以分为两种:油炉法和煤炉法。
油炉法是指将沥青作为原料,在高温条件下燃烧来生产炭黑。
这种方法具有生产效率高、产品质量稳定的优点。
其主要步骤如下:首先,将原料沥青输入高温反应器中,在适当的温度条件下进行燃烧。
燃烧的过程中,沥青会发生裂解,产生大量的热量和碳黑颗粒。
其次,通过控制燃烧的温度、氧气和废气的流动速度,调节炭黑颗粒的大小和形状。
这一步骤需要经验丰富的技术人员进行精确控制。
最后,将产生的炭黑颗粒通过过滤、采用静电沉降等方法进行分离和收集。
炭黑颗粒收集后,需要经过处理、包装等环节,最终形成成品。
煤炉法是指以煤炭作为原料,在高温条件下燃烧来生产炭黑。
相比油炉法,煤炉法的主要优点是原料煤炭比较丰富,成本更低廉。
但是由于煤炭的成分复杂,生产过程中产生的废气也更多,处理比较麻烦。
煤炉法的生产工艺与油炉法类似,主要步骤包括燃烧煤炭、控制温度和氧气流速、分离和收集炭黑颗粒。
不同之处在于煤炭有更高的含水量和杂质含量,需要经过预处理来减少不纯物质对炭黑质量的影响。
无论是油炉法还是煤炉法,炭黑的生产过程都需要严密控制温度、流速和氧气含量等参数,以确保炭黑的质量达到要求。
此外,炭黑生产过程中产生的废气也需要进行处理,以减少对环境的影响。
常见的处理方法包括洗涤、过滤、干燥等。
总之,炭黑的生产工艺主要包括油炉法和煤炉法两种方法。
这两种方法都需要经过燃烧、控制温度和氧气流速、分离和收集炭黑颗粒等步骤。
控制好这些参数可以确保炭黑的质量达到要求。
此外,还需要对产生的废气进行处理,以减少对环境的影响。
什么是碳黑碳黑是碳(要紧为石油衍生物)通过不完全燃烧形成的精细粉末状的准石墨结构物质,表观呈纯黑色粉或粒状。
产品的着色力,精细度和密度依照原料和生产工艺的不同而有专门大不同。
碳黑不溶于水;有酸碱性之分,燃烧后产生二氧化碳。
碳黑的要紧成份是碳,同时包括微量氢,氧,硫,灰份,焦油和水分。
什么是颜料碳黑据2005年统计数据显示,碳黑的全世界年产量接近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,或色素碳黑。
颜料碳黑的消费量颜料碳黑,作为最要紧的黑色颜料,是仅次于钛白粉和氧化铁的第三大销量的颜料产品。
颜料碳黑的全世界年用量(用于着色和其他特殊用途,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. 几乎是最廉价颜料3. 与同类颜料相较有最好的着色力和遮盖力4. 最稳固的颜料:有专门好的耐热性,耐化学性和耐光性。
碳黑技术工艺(生产方式)全世界碳黑生产工艺一样为炉法、接触法(要紧为槽法和无槽气法)和热解法。
咱们正在利用的是最重要也是最经常使用的生产工艺--炉法和气法。
所谓炉法确实是在密闭的反映炉中,将液烃原料(一样是煤焦油)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,所生成碳黑的性能能够通过猝熄火焰来操纵。
然后,利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,是从槽法改良而来的生产工艺。
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(一样利用天然气,也利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搜集生成碳黑的工艺。
无槽气法即火房不设槽钢冷却面的改良工艺。
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。
炭黑生产工艺流程图
炭黑是一种由碳素元素组成的黑色粉末,广泛用作增强剂和填料。
以下是炭黑的生产工艺流程图:
1. 原料准备:炭黑的主要原料是矿石或煤。
石墨矿经过磨矿、浮选和干燥处理后,得到精矿。
而煤经过破碎、分选、洗净,并将其煤渣干燥处理,得到干燥的煤粉。
2. 碳化:将石墨精矿或煤粉放入高温熔融的电弧炉中,经过碳化反应,使原料中的碳元素与氧气反应,生成含碳的炉渣。
同时,通过碳化反应,产生的气体经过冷却和净化处理,得到炭黑气体。
3. 分离:将碳黑气体经过净化装置,去除其中的杂质和有害气体,得到纯净的碳黑气体。
然后,通过气体离心机和过滤器,将碳黑气体进一步分离和收集。
4. 均质粉碎:将分离出的碳黑气体通过喷雾干燥器,喷入燃烧室,与氧气反应,燃烧生成的高温气体用于干燥碳黑颗粒。
随后,将干燥后的碳黑颗粒通过机械振动筛分机,进行筛分和粉碎,以获得所需的颗粒大小。
5. 表面处理:将粉碎后的碳黑颗粒进行氧化处理,使其表面形成氧化层。
通过在氧化剂的存在下,对碳黑颗粒进行氧化反应,改善其分散性和增强剂效果。
6. 包装:将经过表面处理的炭黑颗粒,根据客户需要的规格和
包装要求,经过称重、包装和封口等步骤,包装成袋装或散装产品,便于储存和运输。
总结:以上是炭黑的生产工艺流程图。
从原料准备到最终产品的包装,经过碳化、分离、粉碎和表面处理等多个环节,最终生产出高质量的炭黑产品。
这个流程图展示了炭黑生产的主要步骤和关键技术,为生产过程提供了清晰的指导和控制。
炭黑的规格全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:炭黑是一种由热解炭化石油沥青或天然气所得的一种黑色固体颗粒状物质,主要成分为碳。
炭黑具有较高的比表面积和吸附性能,广泛应用于橡胶、塑料、油墨、油漆、化工、电子、材料科学等领域。
在不同的应用领域,炭黑的规格也各有不同,下面我们将介绍一下关于炭黑的规格。
1. 粒径分布炭黑的粒径分布是影响其性质和用途的重要参数之一。
通常来说,炭黑的粒径可分为primary particle size,aggregate size 和agglomerate size 三种。
其中primary particle size 是指炭黑颗粒的最小单元,通常在10-500 nm 之间;aggregate size 是指由primary particle 聚集而成的团聚体的大小,通常在0.1-1 μm 之间;agglomerate size 则是指由aggregate 聚集形成的颗粒的大小,通常在0.1-10 μm 之间。
不同粒径的炭黑可用于不同的领域,例如较小的primary particle size 的炭黑通常用于增强橡胶的性能,而较大的aggregate size 和agglomerate size 的炭黑则用于填料和颜料等方面。
2. 表面积炭黑的表面积通常用比表面积(specific surface area)来表示,单位通常为m2/g。
炭黑的表面积越大,其吸附性能和增强效果通常也越好。
一般来说,炭黑的比表面积可分为低比表面积(低于10m2/g)、中等比表面积(10-50 m2/g)、高比表面积(50-100 m2/g)和超高比表面积(大于100 m2/g)等几种。
不同的比表面积适用于不同的应用领域,例如低比表面积的炭黑通常用于填料和强度增强,而高比表面积的炭黑则用于吸附和催化等方面。
4. 分散性和堆积密度炭黑的分散性和堆积密度对其在生产和应用过程中的处理和性能也有着一定影响。
炭黑培训课件一、炭黑概述炭黑,又名碳黑,是一种无定形碳素材料,其粒子直径一般在10-100纳米之间。
炭黑主要由碳元素组成,还含有少量的氧、氢等元素。
炭黑是一种重要的工业原料,广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料、电缆等行业。
炭黑的主要特性包括粒子的细度、结构、表面活性等。
二、炭黑的制备方法炭黑的制备方法主要有两种,即油炉法和炉法。
1.油炉法:油炉法是炭黑生产中应用最广泛的方法。
该法以石油、煤炭、天然气等烃类化合物为原料,在高温下进行不完全燃烧,炭黑。
油炉法炭黑的特点是粒子细小、结构高、比表面积大。
2.炉法:炉法炭黑是以煤炭、木材等固体燃料为原料,在缺氧条件下进行热解,炭黑。
炉法炭黑的特点是粒子较粗、结构较低、比表面积较小。
三、炭黑的性质与应用1.炭黑的性质炭黑的性质主要包括粒度、结构、比表面积、表面活性等。
(1)粒度:炭黑的粒度是指炭黑粒子的直径。
粒度越小,比表面积越大,活性越高。
炭黑的粒度分为细粒子、中粒子和粗粒子三种。
(2)结构:炭黑的结构是指炭黑粒子之间的聚集状态。
结构越高,炭黑的分散性越好,补强性能越强。
(3)比表面积:炭黑的比表面积是指单位质量炭黑粒子表面积的大小。
比表面积越大,炭黑的活性越高,补强性能越强。
(4)表面活性:炭黑的表面活性是指炭黑粒子表面的化学活性。
表面活性越高,炭黑与其他材料的相容性越好,补强性能越强。
2.炭黑的应用炭黑广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料、电缆等行业。
炭黑在橡胶工业中的应用最为广泛,主要用作橡胶的补强剂和填料。
炭黑可以显著提高橡胶的强度、耐磨性和抗老化性能。
在塑料工业中,炭黑可以用作塑料的填料和防紫外线剂。
在油墨工业中,炭黑可以用作油墨的颜料和填料。
在涂料工业中,炭黑可以用作涂料的颜料和填料。
在电缆工业中,炭黑可以用作电缆的绝缘材料和导电材料。
四、炭黑的安全与环保炭黑生产过程中会产生一定的粉尘和废气,对环境和人体健康造成一定的影响。
因此,炭黑生产企业和使用炭黑的企业应采取相应的措施,确保炭黑的安全与环保。
炭黑工艺流程炭黑是一种重要的碳质材料,具有广泛的应用领域,如橡胶制品、塑料、油墨、涂料和电子产品等。
炭黑生产的工艺流程主要包括碳热法和油热法两种。
下面将以碳热法为例,简要介绍炭黑的生产工艺流程。
首先,原料选取。
碳热法的原料主要是碳素含量较高的石油焦和煤焦。
这两种原料经过筛、破碎、干燥等预处理工艺后,进入反应炉进行反应。
碳热法的原料选取要考虑碳素含量、灰分含量、硫含量等因素,以保证炭黑质量的高级。
其次,预处理。
经过预处理,原料中的杂质、灰分等可挥发物会得到除去,提高炭黑的纯度和质量。
预处理一般通过破碎、干燥、过筛等工艺来完成。
这些工艺的主要目的是将原料加工成适合进入反应炉的颗粒状物料,并尽量减少杂质的含量。
然后,进入反应炉反应。
碳热法的反应炉主要是热解炉,分为连续型和间歇型两种。
在热解炉内,原料在高温下进行热解反应,生成炭黑。
热解反应的温度通常在1000-1400摄氏度之间,石油焦的反应温度较高,煤焦较低。
热解反应时,原料中的碳氢化合物分解生成碳黑颗粒,并伴随有一些杂质的生成。
接下来,冷却和收集。
热解反应后的炭黑颗粒需要经过冷却和收集等工艺,使其降温并收集起来。
一般采用水淋冷却的方法,将高温的炭黑颗粒与冷水接触,从而降低温度。
冷却后的炭黑颗粒会通过管道输送到收集器中,进行分级、包装等后续工序。
最后,产品处理。
收集到的炭黑颗粒需要经过处理后才能达到市场上的使用标准。
处理工艺主要包括磁选、吸附、筛分等。
例如,使用磁选方法可以去除炭黑颗粒中的铁磁性杂质,使用筛分方法可以分离出不同粒径的炭黑颗粒。
以上就是炭黑生产的主要工艺流程。
工艺的细节和工艺参数会根据不同厂家以及不同产品要求进行调整和优化。
目前,随着工艺技术的不断进步,炭黑的生产过程中也涌现出了一些新的技术和方法,以提高产品质量和生产效率。
炭黑工艺流程
炭黑是一种重要的工业原料,广泛应用于橡胶、塑料、油墨、
涂料、化肥、建材等行业。
炭黑的生产工艺流程主要包括原料预处理、炭黑生产和炭黑后处理三个环节。
首先是原料预处理。
原料主要包括天然气、石油、煤焦油等。
在生产过程中,需要对原料进行预处理,以确保原料的质量和稳定性。
预处理包括原料的输送、储存、干燥等环节,其中干燥是非常
关键的一步,原料的含水率直接影响到后续的炭黑生产过程。
接下来是炭黑生产。
炭黑生产主要通过燃烧原料来生成炭黑颗粒。
在炭黑炉中,原料经过高温燃烧,产生大量的热能和碳黑颗粒。
炭黑的质量和产量受到炉内温度、氧气含量等因素的影响。
为了保
证炭黑的质量,炭黑炉的操作需要严格控制炉内的温度和氧气含量,同时对炉内的烟气进行处理,以减少对环境的污染。
最后是炭黑后处理。
炭黑在生产过程中会伴随着一定量的杂质,需要进行后处理以提高炭黑的质量。
后处理包括炭黑的分离、洗涤、干燥等环节。
其中,炭黑的分离是非常重要的一步,通过分离可以
去除炭黑中的杂质和未完全燃烧的原料残留物,提高炭黑的纯度和
质量。
总的来说,炭黑的生产工艺流程包括原料预处理、炭黑生产和
炭黑后处理三个环节。
在实际生产中,需要严格控制每个环节的操作,确保炭黑的质量和产量。
同时,对炭黑生产过程中产生的废气、废水等污染物也需要进行处理,以减少对环境的影响。
通过科学的
工艺流程和严格的管理,可以保证炭黑的质量和生产的可持续性发展。
炭黑工艺技术炭黑工艺技术是一种利用碳黑原料进行制备和加工的工艺流程。
炭黑是一种由碳元素组成的纳米粒子,主要用于橡胶、塑料、油墨、涂料等行业,具有增塑剂、增韧剂、着色剂等多种功能,广泛应用于各个领域。
炭黑工艺技术的核心是采取化学反应、物理处理和机械加工等多种手段,对原料进行分散、增容、改性和纯化等处理,以获得所需的炭黑产品。
其中,炭黑生产的主要原料是天然气或石油燃料,通过燃烧产生的灰烬经过多道精细加工流程,得到含碳量极高的炭黑产品。
炭黑工艺技术的具体步骤首先是原料选取和预处理,以保证原料的质量和纯度。
然后是原料燃烧,通过控制燃烧温度、气氛和燃烧速度等参数,使原料充分燃烧,生成含碳量高的灰烬。
接下来,利用物理和化学方法对灰烬进行处理,包括分散、增容、改性、激活和纯化等过程,以获得所需的炭黑产品。
最后,经过干燥、研磨和包装等工序,炭黑产品得以成品化,可以进行销售和应用。
炭黑工艺技术的核心设备是炭黑炉和炭黑加工设备。
炭黑炉是利用热能将原料燃烧产生的灰烬进行处理的主要设备,其结构和参数的设计对于炭黑产品的质量和产量起到决定性的作用。
炭黑加工设备主要包括分散机、增容机、改性机、激活机和纯化机等,通过不同的机理和方法对灰烬进行处理,以满足市场对炭黑产品的要求。
炭黑工艺技术具有较高的技术含量和经济效益。
一方面,炭黑产品在橡胶、塑料、油墨、涂料等行业具有广泛的应用前景,市场需求较为旺盛。
另一方面,炭黑工艺技术在原料选取、燃烧控制、处理工艺等方面有一定的技术壁垒,对于技术力量和设备投入要求较高,具有一定的竞争优势。
总之,炭黑工艺技术是一种利用碳黑原料进行制备和加工的工艺流程,其核心是通过化学反应、物理处理和机械加工等多种手段,对原料进行分散、增容、改性和纯化等处理,以获得所需的炭黑产品。
炭黑工艺技术具有广泛的应用前景和较高的经济效益,对于促进炭黑产业的发展和提升企业竞争力具有重要意义。
炭黑生成的原理炭黑生成的原理炭黑作为一种重要的工业原料,广泛应用于橡胶、塑料、油墨等领域。
它具有很高的比表面积和吸附性能,使其在改善材料的机械强度、导电性能和耐候性方面扮演着重要的角色。
那么,炭黑到底是如何生成的呢?本文将深入探讨炭黑生成的原理,让我们一起来了解吧。
1. 原料选择炭黑的生成过程通常使用石油残渣、天然气、煤油等碳质原料作为起点。
这些原料富含碳元素,是炭黑生成的基础。
2. 热解反应炭黑的生成过程是通过高温下的热解反应来实现的。
热解是指将有机物质加热至高温时,发生热解反应,产生大量的碳和气体。
在炭黑的热解过程中,原料中的有机物被分解成碳黑颗粒和轻质气体。
3. 催化剂的作用为了增加炭黑的产率和改善其质量,常常会在热解反应中引入催化剂。
催化剂可以促使碳黑的生成速度加快,并提高炭黑颗粒的结晶度和尺寸均匀性。
常用的催化剂有铁、钾、铜等金属盐类。
4. 燃烧条件炭黑的生成需要一定的燃烧条件。
常见的条件包括高温、适当的氧气供应和充足的反应时间。
高温可以促进有机物的分解,氧气供应可以支持燃烧反应的进行,而充足的反应时间可以让反应达到平衡,提高炭黑产率。
5. 控制方法为了获得所需的炭黑质量和性能,控制炭黑生成过程至关重要。
炭黑的性质可以通过控制燃烧条件、催化剂的添加量和种类、原料的特性等来调节。
不同的控制方法会产生不同性质的炭黑,满足不同领域的需求。
总结回顾:炭黑生成的过程涉及原料选择、热解反应、催化剂的作用、燃烧条件和控制方法等多个方面。
通过选择适当的原料,并在高温条件下进行热解反应,炭黑可以得到生成。
催化剂的作用有助于提高炭黑的质量和产率,而燃烧条件和控制方法可以调节炭黑的性质,满足不同的应用需求。
在实际应用中,我们需要根据具体要求选择合适的原料和催化剂,并对燃烧条件进行优化,以获得所需的炭黑产品。
炭黑的生成过程也需要注意安全问题,防止意外事故的发生。
对于我个人来说,炭黑是一种非常有趣和实用的材料。
炭黑的制备方法和工艺流程炭黑是一种常见的化学物品,其应用广泛,特别是在橡胶和塑料工业中。
其制备方法和工艺流程是非常重要的,因为制备方法的不同会影响其质量和应用的范围。
传统制备方法传统的炭黑制备方法是在淀粉糖水中加入NaOH作为固化剂后,在高温条件下碳化。
这种方法可以快速制备大量的炭黑。
然而,这种方法制备的炭黑物理性质不稳定,有一定的杂质,而且生产过程产生的二氧化碳和水蒸气会对环境造成污染。
改良的生产方法随着科技的不断发展,人们已经找到了更加环保且质量更稳定的炭黑生产方法。
其中,传导法、黑液法、燃烧法和气相热解法是比较常用的炭黑生产方法。
传导法传导法是在炉内加热导电材料,当导电材料和热化学反应碳化时,产生的碳黑沉积在导电材料表面。
这种方法能够高效制备炭黑,减少二氧化碳浓度的排放,对环境相对较友好。
黑液法黑液法是利用木质纤维素和钠硫酸化学反应,制备的碳黑具有高纯度和高活性的特点,可以广泛应用于橡胶和塑料工业。
在黑液法过程中,其副产物是纤维素和碱液,也是很好的回收物质。
燃烧法燃烧法依靠煤、油和天然气等化石燃料羰基的燃烧来制备炭黑。
但是,燃烧法对环境的影响非常大,因为在这个过程中产生的大量二氧化碳、一氧化碳和其他有害物质都会对生态环境造成不良影响。
气相热解法气相热解法是最为先进的炭黑制备方法之一,实现了无副产物,无环境污染,质量稳定等多种优点。
气相热解法在高温高压条件下将烷烃基化反应,并在催化助剂的作用下实现碳黑的制备。
炭黑工艺流程炭黑的工艺流程主要分为碳化、冷却、洗涤、干燥等步骤。
炭化过程是将固体物质加热至高温,使其发生化学变化,从而制备炭黑。
否则,冷却、洗涤和干燥过程是为了去除杂质和其余气体,提升炭黑的纯度和质量。
总之,在制备炭黑的过程中,工艺流程的合理优化和制备方法的选择都至关重要。
我们应该通过不断探索和研究,发掘更加环保,更高效,更稳定的炭黑制备方法和工艺流程。
碳黑一、碳黑的定义化学名称:碳黑化学式:C(碳素)乱层石墨结构英文名:CARBON BLACK分子量:12.01成分及含有量:100%碳黑是以含碳原料(主要为石油)经不完全燃烧而产生的微细粉末。
外观为纯黑色的细粒或粉状物。
颜色的深浅,粒子的细度,比重的大小,均随所用原料和制造方法的不同而有差异。
碳黑不溶于水、酸、碱;能在空气中燃烧变成二氧化碳。
碳黑的主要组成物是碳元素,还含有少量的氢、氧、硫、灰分、焦油和水分。
二、碳黑的种类1、炭黑由其生产原料不同可得到炉黑、气黑、灯黑等炭黑;由其生产工艺条件不同可以得到粒径范围极广的各种不同炭黑品种,其比表面积通常为10-1000m2 /g;由其生产工艺条件不同,原生颗粒交互生长为聚集体不同的高结构和低结构炭黑,由此可见炭黑的品种是极其繁多,而其性质也极为不同。
炭黑的粒径和结构不同,其分散性截然不同,粒径越细,接触点越多,它们之间内聚力越强。
由此可见选择分散性好的炭黑原则应是粒径大和高结构。
当你希望得到一个乌黑光亮的塑料制品,选择粒径小的低结构炭黑。
这是因为炭黑着色时,黑度主要基于对光的吸收,因此在特定浓度炭黑,粒径越小,则光吸收程度越高,光反射越弱,黑度越高。
炭黑降低结构,黑度明显改进也是同样道理。
2、碳黑的种类按产品性能分有乙炔碳黑、石墨碳黑、高结构耐磨碳黑、超导碳黑等。
炭黑的结构性是以炭黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。
由凝聚体的尺寸、形态和每一凝聚体中的粒子数量构成的凝聚体组成的炭黑称为高结构炭黑。
目前常用吸油值表示结构性,吸油值越大,炭黑结构性越高,容易形成空间网络通道,而且不易破坏。
高结构炭黑颗粒细,网状链堆积紧密,比表面积大,单位质量颗粒多,有利于在聚合物中形成链式导电结构,其中在众多炭黑品种中以乙炔炭黑为最佳。
3、碳黑的种类按色度可分高色素碳黑、中色素碳黑、导电碳黑、普通色素碳黑、通用色素碳黑。
普通碳黑的分类及应用范违SRF碳黑一般用于那些不需要强着色力、高覆盖力或紫外线保护的垃圾袋生产。
导电炭黑组成导电炭黑是一种重要的功能性炭黑,具有良好的导电、热稳定性和化学稳定性。
它在橡胶、塑料、涂料等领域具有广泛的应用,能够提高产品的导电性能、抗静电性能和电磁屏蔽性能。
本文将详细介绍导电炭黑的组成、各组成成分对导电性能的影响以及制备方法与应用领域。
一、导电炭黑的定义与作用导电炭黑,又称碳黑,是一种经过特殊处理、具有高导电性能的炭黑。
它主要通过填充作用和形成导电网络提高材料的导电性能。
在实际应用中,导电炭黑不仅可以提高产品的导电性能,还能增加产品的抗静电性能、电磁屏蔽性能,降低产品的电阻率。
二、导电炭黑的组成成分导电炭黑的组成主要包括碳原子、结构缺陷和杂质元素。
1.碳原子:碳原子是导电炭黑的基本构成单位,其排列方式决定了导电炭黑的导电性能。
石墨晶体是碳原子的一种排列方式,具有良好的导电性能。
在导电炭黑中,石墨晶体间的接触和连接形成了导电网络,提高了导电性能。
2.结构缺陷:导电炭黑的结构缺陷主要包括晶格空位、位错、层间滑移等。
这些缺陷能够增加碳原子之间的接触,提高导电性能。
3.杂质元素:导电炭黑中的杂质元素包括氢、氧、氮等。
这些杂质元素可以改变碳原子的电子状态,增加自由电子的数量,从而提高导电性能。
三、各组成成分对导电性能的影响导电炭黑的导电性能受其组成成分的影响。
碳原子排列方式、结构缺陷和杂质元素含量的变化都会影响导电性能。
通常情况下,石墨晶体含量越高、结构缺陷越多、杂质元素含量适当增加,导电性能越好。
四、导电炭黑的制备方法与应用领域1.制备方法:导电炭黑的制备方法主要有高温烧结法、化学气相沉积法、物理气相沉积法等。
不同制备方法得到的导电炭黑性能和应用领域有所不同。
2.应用领域:导电炭黑广泛应用于橡胶、塑料、涂料、电池、电磁屏蔽材料等领域。
通过添加适量的导电炭黑,可以提高产品的导电性能、抗静电性能和电磁屏蔽性能。
总之,导电炭黑作为一种功能性炭黑,其组成成分、制备方法与应用领域均具有较高的研究价值。
炭黑相关检测标准炭黑,是一种无定形碳。
轻、松而极细的黑色粉末,表面积非常大,范围从10-3000m2/g,是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。
比重1.8-2.1由天然气制成的称“气黑”,由油类制成的称“灯黑”,由乙炔制成的称“乙炔黑”。
此外还有“槽黑”、“炉黑”。
按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。
可作黑色染料,用于制造中国墨、油墨、油漆等,也用于做橡胶的补强剂。
(001)(14.1.7)炭黑分类:按生产主要分为灯黑、气黑、炉黑和槽黑。
按用途炭黑按用途不同,通常分为色素用炭黑、橡胶用炭黑、导电碳黑和专用碳黑。
色素用炭黑—国际上,根据炭黑的着色能力,通常分为三类,即高色素炭黑,中色素炭黑和低色素炭黑。
这种分类通常用三个英文字母表示,前两个字母表示炭黑的着色能力,最后一个字母表示生产方法。
橡胶用炭黑—橡胶用炭黑原来是按粒径大小来分类的,但后来改为按氮表面积分类。
此外,命名时把炭黑颜料的硫化速度和结构等因素也考虑进去了,由4个系统构成。
第一个英文字母代表胶料的硫化速度,以N代表正常硫化速度,S代表缓慢硫化速度。
后面3个为阿拉伯数字。
第一个数字代表炭黑氮表面积范围,共列为0~9个等级。
第二和第三个数字则由美国材料试验协会负责炭黑和术语的D24.41委员会指定的,反映不同的结构程度,也就是炭黑大概的高低结构确定的,有一定的任意性。
相对而言,数字越大,结构越高。
按功能主要分为补强碳黑、着色碳黑、导电碳黑等。
按型号主要分为N220、N330、N550、N660、N990、N110、N115、N234、N326、N339、N375、N539、N550、N880等。
检测标准:0837/752-2007橡胶用炭黑产品能耗限额DBl2/046.37-2008炭黑产品单位产量综合能耗GB/T10722-2003炭黑总表面积和外表面积的测定氮吸附法GB/T12827-2008标准参比乙炔炭黑及鉴定方法GB/T13021-1991聚乙烯管材和管件炭黑含量的测定(热失重法)GB/T14853.1-2002橡胶用造粒炭黑倾注密度的测定GB/T14853.2-2006橡胶用造粒炭黑第2部分:细粉含量和粒子磨损量的测定GB/T14853.4-2002橡胶用造粒炭黑堆积强度的测定GB/T14853.5-2002橡胶用造粒炭黑粒子尺寸分布的测定GB/T14853.6-2002橡胶用造粒炭黑单个粒子破碎强度的测定GB/T15338-2012炭黑试验方法精密度和偏差的确认GB/T15339-2008橡胶配合剂炭黑在丁腈橡胶中的鉴定方法GB/T18251-2000聚烯烃管材、管件和混配料中颜料或炭黑分散的测定方法GB28308-2012食品安全国家标准食品添加剂植物炭黑GB29440-2012炭黑单位产品能源消耗限额GB/T29612-2013炭黑中镉、铅、汞含量的测定GB/T3515-2005橡胶炭黑含量的测定热解法GB3778-2011橡胶用炭黑GB/T3780.1-2006炭黑第1部分:吸碘值试验方法GB/T3780.10-2009炭黑第10部分:灰分的测定GB/T3780.12-2007炭黑第12部分:杂质的检查GB/T3780.14-2010炭黑第14部分:硫含量的测定GB/T3780.15-2006炭黑第15部分:甲苯抽出物透光率的测定GB/T3780.17-2008炭黑第17部分:粒径的间接测定反射率法GB/T3780.18-2007炭黑第18部分:在天然橡胶(NR)中的鉴定方法GB/T3780.2-2007炭黑第2部分:吸油值的测定GB/T3780.21-2006炭黑第21部分:橡胶配合剂筛余物的测定水冲洗法GB/T3780.4-2008炭黑第4部分:压缩试样吸油值的测定GB/T3780.5-2008炭黑第5部分:比表面积的测定CTAB法GB/T3780.6-2007炭黑第6部分:着色强度的测定GB/T3780.7-2006炭黑第7部分:pH值的测定GB/T3780.8-2008炭黑第8部分:加热减量的测定GB/T3781.5-2006乙炔炭黑第5部分:粗粒分的测定GB/T3781.6-2006乙炔炭黑第6部分视比容的测定GB/T3781.8-2006乙炔炭黑第8部分:盐酸吸液量的测定GB/T3781.9-2006乙炔炭黑第9部分:电阻率的测定GB/T3782-2006乙炔炭黑GB/T6030-2006橡胶中炭黑和炭黑/二氧化硅分散的评估快速比较法GB/T7044-2003色素炭黑GB/T7047-2006色素炭黑挥发分含量的测定GB/T7048-2012色素炭黑黑度的测定GB/T7052-2012色素炭黑流动度的测定GB/T7767-2003炭黑术语GB/T9578-2011工业参比炭黑4#GB/T9579-2006橡胶配合剂炭黑在丁苯橡胶中的鉴定方法GB/T9580-2009标准参比炭黑的鉴定方法GB/T9581-2011炭黑原料油乙烯焦油HG/T2152-2011炭黑DBP吸收值测定仪技术条件HG/T2725-2007散装炭黑采样标准方法HG/T2797.1-2007硅铝炭黑第1部分:筛余物的测定水冲洗法。
提高炭黑着色力的原理炭黑是一种由炭化有机物或石油残渣经高温裂解生成的碳黑颗粒,主要由纳米级碳黑颗粒组成。
炭黑具有高比表面积、高吸附性能和优良的光学性能,广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料等领域。
炭黑着色力是指炭黑对填充体的染色效果,也是衡量炭黑性能的重要指标之一。
提高炭黑着色力的原理主要包括以下几个方面:1. 粒径和比表面积的控制:炭黑粒径越小,比表面积越大,颗粒间的接触面积增加,相应的填充效果和着色力也会提高。
通过控制炭黑的制备工艺和调节反应条件,可以得到具有适合应用要求的粒径和比表面积。
2. 表面化学改性:炭黑颗粒表面是一层由碳原子组成的高活性表面,具有很强的吸附性能。
通过对炭黑表面进行化学改性,引入各种活性基团,可以增强炭黑与填充体之间的相互作用力,提高着色力。
常用的表面改性方法包括氧化、硅化、氮化、磷化等。
3. 表面电荷调控:炭黑表面带有一定数量的氧原子、氢原子等官能化基团,可以赋予炭黑颗粒一定的表面电荷。
通过调节表面电荷的性质和大小,可以影响炭黑与填充体表面电荷的契合程度,增强碳黑与填充体之间的静电相互作用力,从而提高填充效果和着色力。
4. 表面吸附剂的选择和应用:在炭黑的表面添加适量的表面吸附剂可以改变炭黑颗粒的表面化学性质和表面状态,形成一层保护膜,增加填充效果和着色力。
常用的表面吸附剂有硅酮烷、磷酸酯、偶氮化物等,它们能够与炭黑表面发生物理或化学吸附,形成一个稳定的界面,改善填充效果。
5. 碳黑的分散性:良好的分散性可以使炭黑颗粒均匀分散于填充体中,减少颗粒之间的团聚现象,从而提高填充效果和着色力。
通过在制备过程中加入分散剂、超声波处理和机械研磨等手段,可以提高炭黑的分散性,改善填充效果。
6. 确定合适的填充体:选择合适的填充体是提高炭黑着色力的一个重要因素。
不同的填充体具有不同的形状、粒径和质量特性,对炭黑的填充效果和着色力有着重要影响。
合理选择填充体可以提高填充效果和着色力。
综上所述,提高炭黑着色力的原理主要包括控制炭黑的粒径和比表面积、表面化学改性、表面电荷调控、表面吸附剂的选择和应用、分散性的改善以及合适的填充体选择。
炭黑及其改性炭黑及其改性1炭黑简介碳黑(CB),也称为炭黑,这是一种无定形的碳。
是一种很轻、松而且很细的黑色粉末。
它的表面积非常大,范围很广从10~3000m1 2/g o这是由于在空气不足的条件炭黑中,碳原子排列的方式和石墨很相似,碳原子会组成一个六角形的平面形状,炭黑原子的每个微晶体都是由三四个这样的层面组成的,但是因为炭黑微晶中,在平面上炭黑排列是有规律的,但是从相邻的碳层上看,炭黑的排列又是无序的。
所以又叫作准石墨晶体。
炭黑的粒径:炭黑的粒径范围是很大的,炭黑生产的工艺方法不同,得到的炭黑粒径就不同。
用灯黑生产这个工艺得到的产品相对而言是比较粗糙的,用气黑这个生产工艺生产出来的炭黑粒径是比较小的,相对而言是比较精细的。
用炉黑这种生产工艺方法生产出来的炭黑粒径分布的范围很大,几乎具有所有粒径的炭黑。
即使生产炭黑使用的工艺方法相同,它的粒子大小也并不是完全相同的,而是呈现出一个粒径的分布范围。
一般来说,炭黑粒子较细的品种,粒径的分布范围会比较窄。
2 化学性质:炭黑表面的化学性质跟生产工艺有关。
生产炭黑的工艺方法不相同,炭黑表面的化学性质就不一样。
炭黑的真实表面积和计算出来的几何表面积并不相同,这是因为炭黑的表面存在着很多小孔,这种小孔大大增加了炭黑的表面下燃烧或者是受热分解而得的产物。
比重为 1.8-2.1。
通过天然气制成的称气黑”通过油类制成的称灯黑”通过乙炔制成的称乙炔黑”除此外还有槽黑”通过炉法制得的炉黑。
按照炭黑的性能可以区分为补强炭黑、导电炭黑、耐磨炭黑等⑹o(1)炭黑的形态炭黑的微观构造:炭黑粒子在微观结构中是具有微小的晶体结构的,在这样一来就会导致聚合物的导电性能的下降。
这个时强度增加,可是妨碍了炭黑这个导电粒子自身的凝集,就导致了聚合物的导电性下降。
2炭黑改性2.1表面氧化改性目前,炭黑的主要生产方法是炉法生产,但是,由于其表面的含氧官能团、挥发份和极性较小,以及pH值一般在碱性的范围内,这些都不利于炭黑在水性体系中的分散,为了提高炉法炭黑在水性体系中的分散稳定性,可对其进行改性。
一、碳黑与炭黑的区别;碳是一种元素,一种主要呈四价的非金属元素,存在于自然界中(如以金刚石和石墨形式),是煤、石油、沥青、石灰石和其他碳酸盐以及一切有机化合物的成分碳黑:全部或主要由碳组成的各种胶状的黑色物质的任何一种。
通常由烃类化合物的部分燃烧而以煤烟制得炭黑:是由烧焦物质(如木炭或骨炭)组成的一种黑色颜料二、色素炭黑特性与应用关系·(一)、黑度与粒径黑度直接与炭黑的粒径相关,粒径越小,比表面积愈大,炭黑的黑度越高。
这是因为尽管原生粒子已熔合成原生聚集体,但是其比表仍能起作用,原生粒子细,则凝聚体的比表面积越大。
所显现的颜色更黑,防紫外线作用更佳。
由于细粒子炭黑的吸光率比粗粒子炭黑的更高,所以着色力更强。
但是当粒径减小时,由于蓝光被优先吸收,为此色调变成棕相。
细微原生粒子赋予炭黑更大的比表面积,同时增加分散难度,一般通过表面处理可调整润湿性和改善分散性。
炭黑粒径比表面积和性能关系性能高比表面积小粒径低比表面积大粒径主色黑度更深更浅着色性更高更低粘度更高更低导电性更高更低紫外光吸收更好更差分散更难更易润湿更慢更快成本更高更低(二)、结构原生粒子经化学键结合。
在凝聚过程中,由大量链枝的原生凝聚体构成的炭黑称为高结构炭黑。
而原生凝聚体由较少链枝原生粒子组成的炭黑,则称为低结构炭黑。
见下图:高结构低结构炭黑的结构即炭黑聚集体的形态,一般链枝越多越密其结构越高,反之则结构越低,炭黑结构对性能的影响,见下表:炭黑结构对性能的影响性能高结构低结构分散更易更难导电性更高更低润湿更慢更快粘度更高更低主色黑度更低更高填充量更低更高光泽更低更高着色力更低更高(三)、表面化学性炭黑的生产方法不同其表面化学性能各异。
炭黑表面具有不同的含氧官能团(如羧基、内脂基、酚基、羰基等)。
一般含氧官能团高的炭黑,挥发份高,其色调可调性能好,其流动度也较高。
炭黑样品加热至825±25oC后以百份重量损失表示炭黑挥发份。
炭黑含氧基因越多,挥发份也越大。
(四)、吸湿性和密度炭黑是一种表面积大的物质,因此有一定的吸湿性。
中炭黑的吸湿量主要由表面积大小来决定。
可加强措施,尤其在包装、贮存和运输的过程采取办法以减少产品的吸湿性。
因为水分(吸湿量)过高会对加工过程带来麻烦,所以要求对某些品种炭黑有特殊包装。
粉状的色素炭黑还是粒状的色素炭黑用于给定的塑料掺混物取决于分散的类型和树脂的特性,但加工能力也是很重要的因素,目前多数分散设备都能发挥剪切力,足以将粒状分散均匀。
·三、炭黑在塑料行业中的应用·在选择之前,必须确定其用途,例如用于着色、防紫外光、或导电等等。
(一)、着色用炭黑色素炭黑一般都能较好的给塑料着色,可根据着色特性或物化性能选用色素炭黑,着色用炭黑的品种的选择基本上都是随成品必须达到的黑度而定。
用极细的色素炭黑可以完成黑度要求特别高的着色;PE垃圾袋,塑料袋,电缆材料之类产品只需中等水平黑度,可以用比表面积较低,结构较高的炭黑品种;塑料调色时,炭黑称量和配料时出现的微小误差,均会导致明显的色差,因此,宜采用粒径较大,着色力较差的低色素炭黑,这样炭黑用量可以稍大,称量误差相对小些,并有分散性较好、价格较低的优点。
对于灰色塑料,采用细粒色素炭黑往往呈现棕相灰色,而采用粗粒子色素炭黑可产生蓝相灰色。
与其它有机颜料相比,炭黑除分散较困难外,其他性能均较好。
科学的炭黑配合量,可提供较好的抗静电或导电性。
炭黑基本上是无毒的,但较易飞扬和污染,故常以色母粒形式供塑料行业使用,在消除污染的同时也改善了炭黑在塑料中的分散。
炭黑作为塑料用颜料,常用的剂型有粉状和粒状。
粒状炭黑飞扬较少,但分散较难,故在塑料着色中采用粉状炭黑。
(二)、紫外线防护性的应用炭黑在塑料工业中用途之一是防紫外光老化,由于炭黑有较高的吸光性,因而能有效的防止塑料受阳光照射而产生光氧化降解。
炭黑作为紫外光稳定剂在塑料中所起的作用有:把光能转化为热能;保护塑料表面而免遭一定波长的射线照射;截取原子团而产生防老化作用,从而阻止催化降解。
紫外线对聚烯烃特别有害,试验证明当一定细度的炭黑的浓度为百分之二时可以达到完美的紫外线屏蔽作用。
炭黑对塑料的紫外线老化的防护作用,取决于炭黑的粒径、结构和表面化学性。
炭黑的粒径较小时,因表面积增大,其吸收光或遮光能力增加,故紫外线防护作用增强,但粒径小于20nm,其防护作用趋于同一水平,原因是当粒径过小时,逆向散射减小,而继续向前的光会威胁聚合物的稳定性。
结构较低,即聚集体尺寸较小时,因聚集体几何体积较小,会增强对聚合物的防护作用,这也是结构较低的炭黑较黑的原因。
炭黑表面含氧基团较多,即挥发份较高时,能消除聚合物分解时产生的基因,因此防护作用也增强。
四、碳黑的几个注意事项:(一)炭黑的几个典型参数黑度(反射率)——炭黑黑度通常以“反射率测定仪”测定的数据来表示,在大部分情况下也反映了该炭黑的原始粒径,是衡量该炭黑市场价格的重要参数之一。
反射率越低,炭黑黑度越高,粒径也越小。
反之亦然。
挥发份——炭黑表面携带含氧基团的数量,反映了炭黑的表面物理性能、电化学性能和应用性能,也是衡量该炭黑市场价格的重要参数之一。
结构——炭黑结构是炭黑微粒子聚集体形成的链枝程度的表征值,它表示了炭黑内部的空隙程度。
通常以吸油值(DBP吸收值)表示。
高、低结构炭黑与应用性能之间地关系示意图(二) 炭黑分散的重要的意义颜料在应用过程中都必须分散到符合光学性能的微粒子状态,炭黑是所有颜料中最难分散的一种颜料之一,因此炭黑分散的好坏会直接影响到炭黑的黑度、色相和遮盖能力,直接影响到用户最终的使用效果。
炭黑的分散过程主要受到三个因素的影响a)炭黑的本质特性:炭黑的原始粒径、结构和表面各种基团都会对分散产生很大的影响。
通常情况下炭黑的原始粒径小、结构低、挥发份低分散困难,反之则相对容易些。
b)使用者的配方:炭黑使用者的配方,基料、溶剂和树脂的性能都会非常显著地影响炭黑的最终分散情况,尤其是炭黑用树脂的选择。
c)分散设备:不同的分散设备在相同条件下的分散效果是完全不同的。
正确选用分散设备是使用者必须重视的。
(三)选择炭黑的基本思路使用者在选择炭黑前首先要考虑的是:你想用炭黑来达到什么要求?着色、调色、抗紫外线还是起导电作用。
最重要的是一定要和炭黑的专业技术工程师进行沟通,共同对物料体系进行技术评价,选择比较合适的炭黑品种。
通常情况是:着色用——选择黑度高、粒径小的炭黑,但一定要保证炭黑经过合理的、完全的分散,否则反而会背道而驰,达不到原来要求。
配色用——选择黑度低、粒径大、易分散的炭黑。
抗紫外线用——主要用在塑料和橡塑里,选择中等粒径、结构稍高些的炭黑,它们的抗紫外线性能最佳。
五、化学成分:煤、石油、生物质燃料等不完全燃烧后所形成的细小颗粒。
炭黑进入大气后,能吸收太阳光,减少到达地面的太阳辐射烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状物质。
其成分主要是元素碳,并含有少量氧、氢和硫等。
炭黑粒子近似球形,粒径介于10~500μm 间。
许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。
在橡胶加工中,通过混炼加入橡胶中作补强剂(见增强材料)和填料。
炭黑是最古老的工业产品之一。
六、微粒粒度(一)标准定义粒度是磨料微粉最重要的技术指标之一。
然而由于它的抽象性和实际测试存在的困难,许多用户甚至部分制造商对“粒度”的理解都比较模糊,这实际上成了我国磨料技术水平提高的一大障碍。
为此对“粒度”的基本概念作一通俗{TodayHot}介绍。
“粒度”是指一个粉体样品颗粒大小的总体描述。
详细的要用粒度分布来表示,在实用中一般只取几个关键参数,例如磨料JIS标准中的D50、D94、D3。
由于实际的微粉颗粒是不规则的,而且同一样品中各颗粒之间也不一致,所谓颗粒的大小,用不同方法就会得出不同的结果。
因此任何一个粉体产品的粒度标准,都必须注明所用测量仪器的原理。
有的标准允许用几种原理的仪器,这时标准数据也是不同的。
下面对几种国内常用的中国国家(W)标准和日本JIS标准作具体说明。
国家标准:俗称W标准,因在粒度号前冠以字母W而得名,W是汉语“微粉”中“微”字的拼音(WEI)的字头。
实际上该标准已于1998年废止,但现在还在技术设备比较落后的磨料制造商和广大用户中流行。
W标准是建立在用显微镜刻度尺测量颗粒大小的方法上的。
这种方法规定用颗粒的最大宽度代表颗粒的大小。
该标准以大致为公比对颗粒大小(又称“粒径”)分档,例如40、28、20、14、10等等(单位为“μm”),又把一个粉体样品中的颗粒按上述分档法为基本粒、混合粒、细粒、粗粒和最大粒。
以粒度W14{HotTag}为例。
基本粒:10-14μm混合粒: 7-14μm细粒:<7μm粗粒: 14-28μm最粗粒: 28-40μm基本粒是磨料中最有用的部分,希望比例越高越好,国标要求在50%以上。
混合粒则占磨料的主要部分,比例当然也是越高越好,国标要求在80%以上。
W 标准粒径的定义日本标准推荐的仪器有两种原理:一是电气抵抗法(即电阻法或称库尔特法),二是沉降管法。
两种方法由于原理不同,标准值也不同,例如,JIS#1500,电阻法D50值为8.0±0.6μm,而沉降管法的D50为10.51μm。
沉降管法速度慢,人工参与多,实际上很少被采用。
现在人们通常说的JIS标准指的都是用电阻法的。
日本标准采用“最大粒、D3、D50和D94”等4个参数表述一个牌号微粉的粒度,这里,最大粒的概念是很清楚的,D3、D50和 D94则表示从最大粒径开始算到这些粒径值的颗粒(以重量计)含量分别为3%、50%和94%。
仍以JIS#1500为例:最大粒<23μmD3 <20μmD50 =8.0±0.6μmD94 >4.5μmJIS微粉粒度标准图示D3=10.99μm D50=8.00μm D94=6.1μm日本标准与中国W标准的主要区别有二点:其一,日本标准规定使用粒度仪器(电阻法或沉降管法)测量微粉的粒度(分布),而中国W标准则用显微镜目视法测量颗粒大小,后者精度较低,受人为因素影响大。
其二,日本标准对粒度号的区分比较细,从#240(D50=57μm)到#8000 (D50 = 1.2μm)共分18个号,而中国W标准从W63(D50≈50μm)到W3.5(D50≈2.5μm)共分10个号,前者差不多比后者多一倍,因此有人说按W标准一个粒度号的微粉,按日本标准可以分成两个粒度号。
以上两点就是人们认为日本标准的微粉粒度较集中的原因。
找W标准的粒度号与JIS标准的对应关系时,大体上只要将“W”后的数字乘以0.7作为D50值,再在JIS粒度表中找D50值最相近的粒度号就可。