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人类最早使用的纳米材料之一 - 碳黑

碳是自然界中最常见的元素之一,无论是碳元素本身或是碳组成的化合物,皆有非常广泛的应用。在各式各样的碳材料当中,碳黑是人类最早使用的纳米材料之一,广泛应用在橡胶工业之外,在塑料、油墨涂料及导电等应用领域也有著碳黑的贡献。

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碳黑工业是专业生产导电炭黑,乙炔炭黑的厂家
碳黑的制程
碳黑的性能
  • 粒径
  • 结构
  • 孔隙
  • 表面性质
  • 物理形态

炭黑基本粒子大小是通过电子显微镜测量的,它是影响橡胶应用性以及特种炭黑着色性能的根本属性。

对于特种炭黑来讲,炭黑粒径直径越小,表面面积越大,着色性能越强。高表面面积意味着黑度高,传导性强,耐老化,粘度大,但是能耗高。

对于橡胶来讲,细微的颗粒致使强度增加,抗磨性强,粘度更高。然而,分散细微颗粒需要更多的混合时间和能量。炭黑粒径的典型大小一般是从8纳米到100纳米。工业上将表面面积作为炭黑精细度,也就是炭黑粒径的测试标准。

这是炭黑分子构成聚合物的三维融合度指标,炭黑聚合物是由大量的炭黑分子构成的。聚合物的形态以及支化度被称为结构。

高结构炭黑粘度高,导电性强,作为特征炭黑易于分散。通过形状分布的电磁分析、吸油或孔隙体积分析可以获得聚合结构指标。

炭黑结构水平可以最终确定其应用在橡胶中的几个重要属性。炭黑结构增强可以增加其模量,硬度,导电性,并改进其分散性,但是会增加混炼胶的粘度。

这是炭黑的基本属性,在生产过程中可以进行控制。它会影响表面积,使总表面积(NSA)大于外表面积(STSA)。

导电性的特种炭黑孔隙度高,孔隙度的提高使混炼胶在增加炭黑用量的同时保持混炼胶的比重。这会在用量固定的前提下增加复合物的模量和导电性。

这是炭黑制造和热历史的过程,通常指的是附着在炭黑表面的含氧基团。

特种炭黑的氧化表面提高颜料湿润度、分散性、流变和在特定系统中的整体性能。其他情况下,氧化过程会提高炭黑的电阻率,使之更具亲水性。表面活性是通过炭黑表面“活性官能团”成分数量来衡量的。高活性通常代表着低酸碱度值。

我们很难测量橡胶炭黑的表面活性,它通常都是通过橡胶的耐磨性、抗拉伸性、滞后性和模量等性能体现出来的。表面活性对于固化特性的影响很大程度上依赖于使用的固化系统。

物理形态在将炭黑与分散设备相匹配时至关重要。物理形态(造粒或者粉末)会影响到处理和混合特性。

最终分散度也是混合过程和使用设备的函数。粉末状炭黑适用低剪切和三辊式滚压机。粒状炭黑适用研磨机、磨球机和其他高能设备。粒状炭黑低尘、利于管道输送但是堆积密度高,粉末状炭黑分散性良好。

导电碳黑

高性能的导电碳黑都具有非常大的比表面积和高度发达的链枝结构,配合其高吸油、高吸碘、易分散的特性,使其在相对少的添加量时,聚合物材料就能达到相应满意的导电或防静电效果。

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乙炔炭黑具有导电性好、导热性好、纯度高、分散性好、加工性好、补强性好、不吸潮,重金属含量少,比表面积小,表面不吸水等特点。

乙炔碳黑

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橡胶碳黑具备易与高分子弹性体形成网状补强的活性微观结构,可以增加橡胶制品的拉伸强度、刚性、抓地力、硬度、抗撕裂性、耐磨性等性质,是橡胶应用上的重要补强剂,更是轮胎配方中重要补强性材料。

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橡胶碳黑

色素碳黑

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色素碳黑的高黑度与良好着色力,使碳黑也可以应用在塑胶产业及油墨涂料产业。黑色母粒是碳黑于塑料应用中的重要项目,除了染色,碳黑还可以提供塑料制品其他特性如:抗老化性、紫外光抗性、增加机械强度……等。

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