炭黑,是一種無定形碳。輕、松而極細的黑色粉末,比表面積非常大,范圍從10-3000m2/g,是有機物(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。比重1.8-2.1。
炭黑粒子具有微晶結構,在炭黑中,碳原子的排列方式類似于石墨,組成六角形平面,通常3-5個這樣的層面組成一個微晶,由于炭黑微晶的每個石墨層面中,碳原子的排列是有序的,而相鄰層面間碳原子的排列又是無序的,所以又叫準石墨晶體。
顏料炭黑的粒子細度可低至5nm,一般說來,炭黑粒子不是孤立存在的,而是多個粒子通過碳晶層互相穿插,形成鏈枝狀。不同生產工藝可得到粒徑范圍極廣的炭黑粒子,燈黑生產工藝得到的產品相對粗糙,而氣黑生產工藝可得到精細的產品。
用爐黑生產工藝可得到幾乎所有粒徑范圍的炭黑,同一品種的炭黑,其粒子大小并不完全相同,呈現一個粒徑分布范圍。一般來說,粒子較細的品種,粒徑分布較窄。
炭黑的生產工藝不同,則表面的化學性能也有差別。大多數炭黑的真實表面積大于由粒徑計算出的幾何表面積。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。
據分析,可在炭黑表面檢測如酚基、醌基、羧基等基團,這些酸性基團濃度在氣黑和氧化爐黑的表面特別高。在爐黑中可檢測到吡喃酮結構,這種結構決定了爐黑的堿性性質。揮發份含量可判斷表面官能團的濃度,也可測得炭黑的極性。另外由于炭黑的表面積較大,容易吸附揮發份環境中的水分,所以炭黑在運輸,貯存及使用過程中要特別注意吸濕問題。
炭黑按生產主要分為燈黑、氣黑、爐黑和槽黑。炭黑按用途不同,通常分為色素用炭黑、橡膠用炭黑、導電碳黑和專用碳黑。色素用炭黑,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。橡膠用炭黑原來是按粒徑大小來分類的,但后來改為按氮表面積分類。按功能主要分為補強碳黑、著色碳黑、導電碳黑等。
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