炭黑（又名碳黑），是一種無定形碳，輕、松而極細的黑色粉末。炭黑的主要成分為碳，基本粒子尺寸在10-100 nm之間，具有優(yōu)良的橡膠補強、增容、著色、導電、抗靜電和紫外線吸收的功能，是人類最早開發(fā)和應(yīng)用的納米材料，被廣泛用于塑料、化纖、油墨、涂料、電子元器件、皮革化工、干電池等很多行業(yè)的制品中，還可作為高級碳材料用于冶金及碳素材料行業(yè)中。

炭黑的分類

按照生產(chǎn)工藝的不同，炭黑主要分為以下三種：

槽法炭黑

槽法炭黑是以天然氣或煤層氣為原料，與空氣混合進行不完全燃燒，金屬槽板在還原層做緩慢的往復運動收集生成的炭黑。反應(yīng)過程中炭黑表面生成較多含氧官能團，使得印刷和分散性能較好，且多環(huán)芳烴含量極低，可用于制造與食品直接接觸的橡膠制品的炭黑。

爐法炭黑

爐法分為氣爐法和油爐法兩種。爐法炭黑是將氣態(tài)烴、液態(tài)烴或混合物作為原料，供以適量的空氣，在反應(yīng)爐內(nèi)形成密閉的湍流系統(tǒng)，通過使一部分原料和空氣燃燒提高熱量裂解另一部分原料產(chǎn)生炭黑。

熱裂解碳黑

以天然氣、乙炔氣為原料，在隔絕空氣的條件下經(jīng)過高溫熱解生成的炭黑為熱裂解炭黑。以乙炔氣為原料制備的炭黑稱為乙炔炭黑，乙炔炭黑的純度高，雜質(zhì)極少。因乙炔炭黑電阻率低，導電性、傳熱性、抗靜電性能好，多用于制造干電池的電極。

炭黑的性能指標

粒徑

粒徑是指初級粒子大小及分布。通常，炭黑的粒徑越小，單位質(zhì)量的比表面積越大。炭黑的粒子大小及其分布對其使用性能有較大的影響。例如，在塑料中炭黑的粒徑越小，炭黑的色度越黑、抗紫外老化越強、導電性能越強；在橡膠中炭黑粒徑越小，單位質(zhì)量的比表面積越大，吸附活性越大，補強效果得到提高。

表面能與表面活性

表面能與表面活性，都會對炭黑的功能產(chǎn)生重要影響。從物理學角度看，炭黑表面能表示炭黑的吸附能力，表面活性是炭黑與橡膠相互作用的基礎(chǔ)。在塑料中，炭黑的表面活性對著色沒有影響，但會影響抗紫外老化和導電性。表面化學性越弱，導電性越強，抗紫外老化性越弱。在橡膠中，炭黑表面能越高，對橡膠的補強效果越好

炭黑的用途

炭黑在許多領(lǐng)域中有著不可替代的作用。炭黑在橡膠中應(yīng)用最多，約占90%（其中輪胎占比可達到70%）。除此之外，在塑料、膠粘劑、涂料等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。

01

在塑料領(lǐng)域，炭黑作為著色劑有兩種用途：制造黑色塑料及調(diào)色。除著色外，在塑料中還具有紫外線防護和導電作用。

02

在膠粘劑領(lǐng)域，炭黑在建筑領(lǐng)域、汽車密封領(lǐng)域等應(yīng)用較多，具有著色、材料粘結(jié)、改性等功能。

03

在涂料領(lǐng)域，炭黑是涂料工業(yè)中非常重要的黑色顏料，還可作為調(diào)色顏料用于顏色較深的涂料中。在涂料的應(yīng)用中，除顏色外，對著色力、吸油量、水分、耐候性、分散性等也都有不同的要求。

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