炭黑： 由(you)許(xu)多烴類物質 (固態(tai)、 液態(tai)或 氣態(tai))經不完全燃燒或裂解(jie)生成的(de)具 有高度分散性的(de)黑色粉末物質， 主要 由(you)碳元素組成， 是近(jin)乎球(qiu)形的(de)膠體粒 子，而(er)這些粒子大都熔(rong)結成形狀不規則的(de)聚集(ji)體( aggregate)。

　　一、炭黑的生產工藝方法

　　槽法炭黑是唯一可用(yong)(yong)于與食品接觸的橡(xiang)膠用(yong)(yong)炭黑品種。

　　熱裂法炭黑 粒子Z大、結構Z低。

　　二、炭黑的分類與命名

　　三、炭黑的性質及技術指標

　　1.炭黑的粒徑及分布 :

　　單顆炭黑粒(li)子或聚(ju)集體中原生粒(li)子的平(ping)均(jun)粒(li)徑(jing)大小(xiao)，單位常為 nm。炭黑工業(ye)常用的平(ping)均(jun)粒(li)徑(jing)有(you) 算(suan)術平(ping)均(jun)粒(li)徑(jing) 和表面平(ping)均(jun)粒(li)徑(jing) 兩種。

　　2、炭(tan)黑的比表面積及表面粗糙度

　　炭黑(hei)比(bi)表(biao)面積 ：指單位質量(liang)或單位體積( 真實體積)中炭黑(hei)粒子(zi)的(de)總(zong)表(biao)面積。粒徑(jing) 小(xiao)，比(bi)表(biao)面積大(da)。

　　炭黑比表面積的測定方法 : 

　　(1)電子(zi)顯微鏡法( SE)

　　(2)BET 法(低溫氮(dan)吸附法， SN)

　　(3)碘吸附法(在(zai)碘—碘化鉀溶(rong)測中炭(tan)黑吸附碘的能力)

　　(4) CTAB 大分子吸附(fu)法(十(shi)六烷基(ji)(ji)三甲基(ji)(ji)溴化銨)

　　表(biao)面粗糙(cao)度 ：指炭(tan)黑(hei)粒(li)子在形成過程(cheng)中， 因粒(li)子表(biao)面發生氧(yang)化(hua)侵蝕所形成的(de)孔洞(dong)的(de)多少，即氧(yang)化(hua)程(cheng)度，也稱(cheng)炭(tan)黑(hei)的(de)孔隙度。用粗糙(cao)度系數 K 表(biao)示。

　　表面粗糙(cao)度高的炭(tan)黑(hei)含氧基團多， 多呈酸(suan)性， 能遲延硫(liu)化速度， 增加吸(xi)水(shui)性， 降低補強效果。

　　四、炭黑的結構度

　　1.炭黑的(de)微(wei)觀結構：烴裂解(jie)出(chu)的(de)碳(tan)(tan)原子通過碰撞等(deng)作用形成(cheng)正六邊形的(de)碳(tan)(tan)核，碳(tan)(tan)核繼續增長形成(cheng)層面， 3～ 5 個層面平(ping)行等(deng)距排列(lie) 組成(cheng)一個微(wei)晶(jing)體。是(shi)準(zhun)石墨晶(jing)體，且晶(jing)體中(zhong)平(ping)行層面間距稍大于石墨晶(jing)體。

　　2、炭黑的一次結構(gou)：炭黑聚集體( aggregate)，又稱為(wei)基本聚熔體或原生結構(gou)，它是炭黑的Z小結構(gou)單元(yuan)。

　　3、炭(tan)黑的二次結(jie)(jie)(jie)構(gou)：又(you)稱為(wei)(wei)附聚(ju)體、凝聚(ju)體或次生結(jie)(jie)(jie)構(gou)，它是炭(tan)黑聚(ju)集(ji)體間(jian)以范(fan)德華(hua)力相互聚(ju)集(ji)形成(cheng)的空(kong)間(jian)網狀結(jie)(jie)(jie)構(gou)， 這種結(jie)(jie)(jie)構(gou)不太牢固， 在與橡膠(jiao)混煉(lian)時易被碾壓粉碎成(cheng)為(wei)(wei)聚(ju)集(ji)體。

　　炭黑結構度及其測定方法

　　炭黑結(jie)(jie)構(gou)(gou)度(du) 是指炭黑聚集體表面鏈(lian)枝(zhi)狀結(jie)(jie)構(gou)(gou)的發達程(cheng)度(du)，鏈(lian)枝(zhi)數量多而長，結(jie)(jie)構(gou)(gou)度(du)越高。

　　炭(tan)黑結構度的測定方法：視比容法(壓縮法) ，DBP 吸(xi)(xi)油值法 ，壓縮樣 DBP 吸(xi)(xi)油值法

　　五、炭黑的表面性質

　　1.炭黑(hei)的化學組成

　　揮(hui)發(fa)分 (volatile matter) ：揮(hui)發(fa)分是將炭(tan)黑在隔離空氣(qi)的(de)條件下高(gao)溫(wen)加熱， 大部(bu)分炭(tan)黑能(neng)放出H2,CO,CO2 等(deng)氣(qi)體，這便(bian)是揮(hui)發(fa)分。氧含(han)量(liang)(liang)高(gao)時(shi)揮(hui)發(fa)分含(han)量(liang)(liang)高(gao)，揮(hui)發(fa)分含(han)量(liang)(liang)過高(gao)時(shi)(如槽法炭(tan)黑)會 遲(chi)延(yan)硫化 。

　　水分 (water content)：105℃下加(jia)熱(re)減量即為水分含量。炭(tan)黑(hei)的(de)水分含量與周圍環境的(de)溫(wen)度，濕(shi)度有(you)關(guan)， 與炭(tan)黑(hei)的(de)比表面積， 孔隙度， 氧含量等有(you)關(guan)。在標準氣(qi)壓(ya)下氧含量高的(de)炭(tan)黑(hei)其水分含量亦高。應(ying)用水分含量過(guo)大的(de)炭(tan)黑(hei)，混(hun)煉時間(jian)長(剪切(qie)力(li)降低)擠出易起海綿，硫化膠會產生(sheng)氣(qi)泡。

　　灰分(fen) (ash)：炭黑的(de)灰分(fen)主要來源于原料所含(han)的(de)灰分(fen)、設備(bei)銹(xiu)蝕(shi)，急(ji)冷水所含(han)的(de)鹽分(fen)和其它固體殘渣(zha)。炭黑的(de)灰分(fen)一 般不會引(yin)起(qi)硫(liu)化膠性(xing)能的(de)改變(bian)，但(dan)灰分(fen)中若含(han) Cu,Mn,Fe 及(ji)其化合物(變(bian)價金屬離(li)子及(ji)其鹽分(fen))時(shi)會影響硫(liu)化膠的(de)耐老化性(xing)能。550℃下灼燒。

　　2、炭黑(hei)的表面基團

　　六、炭黑的酸堿性

　　爐(lu)法炭黑(hei)顯弱堿性， 槽法炭黑(hei)顯酸(suan)性。酸(suan)性炭黑(hei)硫化速度(du)偏慢， 堿性炭黑(hei)硫化速度(du)較(jiao)快。

　　七、炭黑的結合橡膠及包容膠

　　1. 結合橡膠：也稱為炭(tan)黑凝(ning)膠( bound- rubber)，是指炭(tan)黑混煉膠中不(bu)能被它的(de)良溶劑溶解的(de)那部分橡膠。

　　2. 包容(rong)橡膠 ：又稱吸留橡膠，是指在炭黑(hei)聚集(ji)體(ti)鏈枝狀(zhuang)結構中(zhong)屏(ping)蔽(包藏)的那部分橡膠。包容(rong)膠的形成影響(xiang)炭黑(hei)在橡膠中(zhong)的添加(jia)量。

　　八、炭黑對橡膠加工性能的影響

　　1. 炭(tan)黑(hei)性質對混(hun)煉(lian)( mixing)的影響：

　　(1)炭黑性(xing)質(zhi)對(dui)混煉(lian)吃料(liao)及分散的影響

　　炭黑(hei)的(de)粒徑(jing)小，結構高，用(yong)量(liang)(liang)大(da) 吃料慢; 炭黑(hei)的(de)粒徑(jing)小，結構低，用(yong)量(liang)(liang)大(da) 分散差;

　　(2)炭黑性(xing)質(zhi)對混煉(lian)膠粘度的影響

　　炭(tan)黑(hei)粒子小(xiao)、結構度(du)高(gao)、用量大、表(biao)面活(huo)性高(gao)，粘度(du)高(gao)。

　　(3)炭(tan)黑性質對(dui)混煉(lian)生熱及能耗的影響(xiang)

　　炭黑(hei)粒子小、結構度高(gao)(gao)、用量大、表面活性高(gao)(gao)，生熱高(gao)(gao)。

　　炭(tan)黑粒子小(xiao)、結構度高、用(yong)量大(da)(da)，混煉能(neng)耗大(da)(da)。

　　(4)炭黑對(dui)膠料(liao)包輥性的影響

　　在吃炭(tan)黑(hei)過(guo)程中，膠料(liao)的包輥(gun)性下降;炭(tan)黑(hei)被吃進去以(yi)后，可以(yi)改善(shan)包輥(gun)性。

　　1. 炭黑(hei)性質(zhi)對硫化(hua)( curing)的影響(xiang)

　　pH 值低，遲(chi)延硫化;pH 值高，膠料易(yi)焦(jiao)燒，硫化速度(du)快。

　　炭黑粒徑小，結(jie)構高(gao)，易焦燒，硫化速度快(kuai)。

　　2 炭黑對膠料(liao)自粘性( autohension)影(ying)響

　　炭黑粒徑(jing)小(xiao)，表面活性(xing)大(da)(da)(da)，結構度高，膠(jiao)料(liao)的自(zi)粘性(xing)好。 隨炭黑用量增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)，膠(jiao)料(liao)的自(zi)粘性(xing)先增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)后下降(jiang)。

　　3.炭(tan)黑性質(zhi)對壓延( calendering)的影響(xiang)

　　炭黑的粒徑小(xiao)，結構度(du)高(gao)，壓延收縮率小(xiao)

　　4.炭(tan)黑(hei)性質對壓出(chu)( extruding)的影響

　　炭黑的結構(gou)性高(gao)， 混煉膠(jiao)的壓出(chu)工藝性能較(jiao)好， 口型(xing)膨脹率小，半成品表面光(guang)滑，壓出(chu)速(su)度(du)快(kuai)。

　　九、炭黑對橡膠的補強機理

　　應(ying)力軟化效應(ying)：試(shi)樣(yang)拉(la)伸(shen)到一(yi)定長度( L)后(hou)除掉外力，在間(jian)隔較短的(de)時(shi)間(jian)后(hou)再次(ci)拉(la)伸(shen)到相同長度時(shi)，拉(la)伸(shen)力小于(yu)第一(yi)次(ci)拉(la)伸(shen)力的(de)現象。

　　十、白炭黑對橡膠的補強

　　氣相法白炭黑粒(li)徑 8～17nm

　　沉(chen)淀(dian)法(fa)白炭黑粒徑 17～28nm

　　 補強：在橡膠(jiao)中加(jia)入一(yi)種物質后， 使硫(liu)化膠(jiao)的 耐(nai)磨性(xing)、 抗撕裂強度、 拉伸強度、 模(mo)量、抗 溶脹性(xing)等性(xing)能(neng)獲得(de)較大(da)提高的行為(wei)。

　　 填充： 在橡(xiang)(xiang)膠中加(jia)入一種物質后(hou)，能(neng)(neng)夠增大(da)橡(xiang)(xiang)膠 的體積，降(jiang)低制(zhi)品的成(cheng)本，改善加(jia)工工藝性能(neng)(neng) ，而又不(bu)明顯影響(xiang)橡(xiang)(xiang)膠制(zhi)品性能(neng)(neng)的行為。