炭黑的分類

   炭黑的分類

   炭黑（carbon black），是一種無定形碳。輕、鬆而極細的黑色粉末，表麵積非常大，從10－3000m2／g，是含碳物質（煤、天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經不完全燃燒或受熱分解而得的產物。

　　炭黑一般是指碳單質微粒，一般是由於有機物燃燒不充分，其中的氫元素和氧元素轉化為水，而碳元素燃燒不充分，就會脫離分子，形成炭黑。用爐黑生產工藝可得到幾乎所有粒徑範圍的炭黑，同一品種的炭黑，其粒子大小並不完全相同，呈現一個粒徑分布範圍。一般來說，粒子較細的品種，粒徑分布較窄。顏料黑越細，炭黑聚集體之間接觸點便越多，結果它們之間內聚力越強，當把顏料黑摻入料，即開始進行始炭黑均勻分布時，則對分散要作的功便大，以把炭黑粒子分隔開來，最終達到最高的黑度和著色。

　　炭黑的密度有兩種，一種是真密度，即由組成炭黑的元素及結構（或晶體結構）確定，在沒有特別說明的情況下，炭黑的密度指真密度；另一種是傾注密度或視密度，其隨炭黑的加工條件變化而不同，需經常測定。視密度主要為工程設備以及包裝、貯運等容器的容積計算提供依據。

　　粒徑小、結構高的炭黑傾注密度小。粒子小、結構高、表麵純淨和表麵粗糙度大的炭黑導電性好。

　　按照用途可把其分為兩類：橡膠用炭黑、色素炭黑

　　1、色素用炭黑的分類

　　國際上根據炭黑的著色能力，通常分為三類，即高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。這個分類係統常用三個英文字母表示。前兩個字母表示著色能力，後一個表示生產方法。

　　例如：高色素槽黑 HCC（high color channel）

　　高色素爐黑 HCF（high color furnace）

　　色素用炭黑主要根據粒徑和黑度進行分類。高色素槽黑（10－14nm），中色素槽黑（15－27 nm）、中色素爐黑（17－27 nm）、低色素爐黑（28－70 nm）。

　　2、橡膠用炭黑的分類

　　命名係統是把炭黑膠料的硫化速度和結構等因素考慮進去的，由4個係統構成。第一個字母代表英文字母代表膠料的硫化速度。N代表正常（normal）硫化速度，S代表緩慢（slow）硫化速度。後麵3個字母第一字母代表炭黑氮表麵積範圍。第二個和第三個數字是反應不同的結構程度。

　　N220適用於各種橡膠，耐磨性比N330高10％－20％，能賦予膠粒膠高的拉伸強度和抗撕裂強度，並有一定的導電性。主要用於載重胎、乘用胎的胎麵膠，及需要高強度、高耐磨的橡膠製品。

　　N234耐磨性比N220約高10％，在高苛刻度下使用，更能顯示出良好的耐磨性能。主要用於高速輪胎麵膠和高質量的橡膠製品。

　　N326在天然橡膠中具有較高的拉伸強度、抗撕裂強度、耐磨性及抗蹦裂性能。主要用於要求強度高、生熱低的輪胎（包括越野胎）胎麵膠，也適用於輸送帶、密封製品及其他高質量橡膠工業製品。

　　N330是一種補強性能良好的炭黑，能賦予膠粒較好的強伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和彈性。主要用於輪胎胎麵、簾布膠、胎側及各種橡膠工業製品。

　　N339在胎麵膠料中的補強性能、耐磨性能及抗裂口增長性能近於N220炭黑，特別適用於丁苯橡膠與順丁膠並用體係。主要用於乘用胎、卡車胎胎麵膠，輸送帶、膠管及各種要求耐磨性高的橡膠工業製品。

　　N375與N339性能基本相同，生熱比N339稍低。主要用於轎車胎、載重胎及越野胎胎麵膠。

　　N550適用於天然橡膠和各種合成橡膠，易分散，能賦予膠料較高的挺性，壓出速度快，口型膨脹小，壓出表麵光滑。硫化膠的高溫性能及導熱性能良好，補強性能、彈性和複原性亦較佳。主要用於輪胎簾布膠、胎側、內胎及壓出、壓延製品膠料中。

　　N539使用於本品的膠料，其壓出表麵光滑，口型膨脹小。硫化膠的拉伸強度和伸長率較高，定伸應力較N550低，彈性和耐疲勞性能均較好。主要用於輪胎胎體膠料，尤其適用於以天然橡膠為主的緩衝層膠料，亦可用於輪胎基部膠料、膠帶覆蓋和其它橡膠製品及電線、電纜護套料中。

　　N660本品適用於各種橡膠，與半補強碳黑相比，具有較高的結構，粒子較細，在膠料中易分散，硫化膠的拉伸強度、抗撕裂強度和定伸應力較高，而變形小，生熱低，彈性和耐屈擾性能良好。主要用於胎輪簾膠布、內胎、自行車、膠管、膠帶、電纜、鞋類及壓延製品、模型製品等。

　　N774適用於各種橡膠，是除熱裂法炭黑之外的粒徑最大（產品粒徑為80－170nm）、結構最低的炭黑品種，多用於輪胎胎體的緩衝層和簾布層膠料、膠管、壓出製品、各種工業橡膠製品，以及電線、電纜等在膠料中可以大量填充，其硫化膠伸長率高、生熱低、彈性高、耐老化性能良好。亦可代替熱裂法炭黑使用。

　　熱裂解法炭黑：橡膠炭黑N990係列炭黑則采用天然氣為原料，在隔絕空氣的條件下無火焰燃燒，裂解生成，稱熱裂解法炭黑，碳黑N990其基本性能與爐法炭黑有較大區別。

　　炭黑N990優點主要表現在：

　　一、粒子尺寸和分布，平均粒子尺寸為280nm，氮表麵積7－11平方米／克，吸磺值為10克／公斤，CTAB法表麵積為9平方米／克；

　　二、粒子聚集度很小或說結構很低，顯示為許多單獨的球形炭黑粒子，基他部分由為數不多的熔接粒子組成，對比其它品種炭黑，整體聚集度很低。

　　補充：熱裂解炭黑是所有炭黑品種中粒徑最大的品種，（N990：200－500nm，N880：100－200nm），較早些時候，熱裂解炭黑用於汽車零配件的填充料使用，那時候熱裂解炭黑的用途比較窄，價格也較為便宜。後來發現熱裂解炭黑具有填充量高，膠料的彈性好，永久不變形性能優越而被大量使用與汽車、機床等橡膠製品中，價格也隨著需求的增加和天然氣價格的提高而提高。由於價格上漲，下遊廠家多以天然氣半補強和噴霧炭黑代替，熱裂解炭黑的需求有所下降，但在個別行業中，熱裂解炭黑以其良好的使用性能任然在使用。