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碳黑(carbon black),又名炭黑,是一種無(wú)定形碳。炭黑一般是指碳單質(zhì)微粒,一般是由于有機(jī)物燃燒不充分,其中的氫元素和氧元素轉(zhuǎn)化為水,而碳元素燃燒不充分,就會(huì)脫離分子,形成炭黑。炭黑由碳組成,但通常被定為無(wú)機(jī)顏料類(lèi)。炭黑是烴類(lèi)經(jīng)氣相不完全燃燒或熱裂解而成的黑色粉末狀物質(zhì)。由于生產(chǎn)工藝的不同,通過(guò)不同的工藝條件可得到各種性質(zhì)不同的產(chǎn)品。在印刷過(guò)程中每隔一定時(shí)間就應(yīng)該加入適量的PH值穩(wěn)定劑,可使水基油墨保持良好的印刷狀態(tài)。
炭黑的生產(chǎn)工藝不同,則表面的化學(xué)性能也有差別。大多數(shù)炭黑的真實(shí)表面積大于由粒徑計(jì)算出的幾何表面積。這是由于炭黑特別是粒徑小于25nm的炭黑表面存在許多微孔。據(jù)分析,可在炭黑表面檢測(cè)如酚基、醌基、羧基等基團(tuán),這些酸性基團(tuán)濃度在氣黑和氧化爐黑的表面特別高。在爐黑中可檢測(cè)到吡喃酮結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)決定了爐黑的堿性性質(zhì)。那么為什么要在砂紙上添加炭黑呢,大家知道炭黑是由碳元素構(gòu)成的,碳元素的排列組合不同,其所形成的物質(zhì)特性不同,比如炭墨和金剛石,而砂紙上面用到的就是金剛石炭黑。
氣黑的生產(chǎn)工藝
氣黑此名稱(chēng)源于其生產(chǎn)過(guò)程:原料烴加熱時(shí)先氣化,然后由可自燃的氣體(供以能量)作為載體帶到燃燒器內(nèi),炭黑在這些蝙蝠形的燃燒器所發(fā)出的大量扇形的火焰中生成。由于每束火焰都較小且在空氣中燃燒,炭黑的形成,與燈黑生產(chǎn)工藝很不同(不完全燃燒)。在此炭黑顆粒很細(xì),根據(jù)不同種類(lèi),平均粒徑在10~30nm之間,氣黑平均粒徑為13 nm。燃燒的火焰上,是一個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)的充水轉(zhuǎn)鼓,炭黑在轉(zhuǎn)鼓上沉積,在經(jīng)刮到把炭黑刮走,當(dāng)溫度仍高時(shí),新生成炭黑與空氣中的氧接觸,于是發(fā)生部分氧化,形成了大量的酸性基團(tuán),相應(yīng)氣黑pH值介于酸性范圍。并可得到約6%的揮發(fā)份,代表其表面氧化物含量。第三個(gè)就是結(jié)構(gòu),炭黑結(jié)構(gòu)是炭黑微粒子聚集體形成的鏈枝程度的表征值,它表示了炭黑內(nèi)部的空隙程度。
選擇炭黑首先要看炭黑的比表面積,比表面積的大小是劃分炭黑的重要指標(biāo),比表面積大的炭黑,特別是外比表面積較大的炭黑,在橡膠應(yīng)用中賦予了橡膠優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)性,在著色用的油墨、油漆和塑料等工業(yè)中也賦予了高的著色力。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、流動(dòng)性和色相,所以說(shuō)炭黑的比表面積是炭黑的重要指標(biāo)!這種分類(lèi)通常用三個(gè)英文字母表示,前兩個(gè)字母表示炭黑的著色能力,最后一個(gè)字母表示生產(chǎn)方法。