خواص اساسی کربن سیاه چیست؟

خواص اساسی کربن سیاه عمدتاً شامل اندازه ذرات، ساختار و خواص سطحی است که تأثیر مهمی بر روی آن داردعملکرد فرآیند و اثر تقویتی لاستیک.

① اندازه ذرات کربن سیاه به اندازه ذرات کربن سیاه منفرد یا ذرات اولیه در سنگدانه ها اشاره دارد. اندازه متوسط ​​ذرات کربن سیاه برای لاستیک معمولا بین 11 تا 500 نانومتر است. هرچه اندازه ذرات کربن سیاه کوچکتر باشد، سطح کل ذرات کربن سیاه در واحد جرم یا واحد حجم (حجم واقعی) بزرگتر است، یعنی هر چه سطح ویژه کربن سیاه بیشتر باشد، سطح تماس بین کربن بزرگتر است. سیاه و لاستیکی، و نقاط فعال در همان جرم کربن سیاه است. هرچه بیشتر باشد، پیوند شیمیایی و جذب فیزیکی کربن بلک به لاستیک بهتر انجام می شود و اثر تقویت کننده کربن سیاه بهتر است. اندازه ذرات کربن سیاه به روش ساخت و شرایط تولید مربوط می شود. برای روش کوره نفت، هر چه درجه اتمیزه شدن نفت مواد خام کربن سیاه بیشتر باشد، دمای کوره بالاتر، نسبت هوا به روغن بیشتر می شود. هرچه سرعت جریان هوا در کوره بیشتر باشد، ذرات کربن سیاه تولید می شود. کوچکتر. روش های تعیین اندازه ذرات کربن سیاه عبارتند از: میکروسکوپ الکترونی، روش جذب نیتروژن (روش BET)، روش جذب ید، روش جذب ماکرومولکولی (شامل روش OT سورفکتانت آنیونی و روش CTAB سورفکتانت کاتیونی).

②ساختار کربن سیاه به شکل کربن سیاه اشاره دارد. هنگامی که کربن سیاه در منطقه با دمای بالا احتراق ناقص تولید می شود، ذرات به صورت شیمیایی ترکیب می شوند تا سنگدانه های سه بعدی، یعنی ساختار اولیه کربن سیاه را تشکیل دهند. ساختار اولیه کربن سیاه در طول پردازش لاستیک به راحتی آسیب نمی بیند و کوچکترین واحد پراکندگی کربن سیاه در لاستیک است. دو یا چند سنگدانه به دلیل نیروهای واندروالس، یعنی ساختار ثانویه کربن سیاه، به سنگدانه‌هایی با ساختار شل تراکم می‌شوند. ساختار ثانویه کربن سیاه به راحتی توسط نیروی برشی مکانیکی در طول پردازش لاستیک آسیب می بیند. ساختار کربن سیاه شامل - ساختار ثانویه و ساختار ثانویه است. ساختار کربن سیاه به درجه زیربنای کربن سیاه اشاره دارد. هرچه ساختار کربن سیاه شل تر باشد، ساختار بالاتر، شکل پیچیده تر، شاخه های بیشتر، فضای خالی داخلی بزرگتر و لاستیک مسدودتر از ترکیب با لاستیک تشکیل می شود. ساختار کربن بلک به روش تولید آن و مواد اولیه استفاده شده مربوط می شود. به طور کلی، ساختار کربن سیاه حرارتی کمتر از کربن سیاه کانالی است. ساختار کربن سیاه حاصل از گاز طبیعی بالاتر از کربن سیاه حاصل از روغن معطر است. جنس کم برای تعیین ساختار کربن سیاه می توان از روش ارزش جذب روغن استفاده کرد. در کربن سیاه کمی، افزودن دی بوتیل فتالات مناسب (DBP)، هر چه حجم DBP بیشتر برای پر کردن فضاهای خالی کربن سیاه مورد نیاز باشد، ساختار کربن سیاه بالاتر خواهد بود. بالا

③ خواص سطح کربن سیاه شامل زبری سطح و خواص شیمیایی سطح است. ناهمواری سطح به وجود ریز منافذ از چند نانومتر تا چند نانومتر بر روی سطح ذرات کربن سیاه اشاره دارد که در اثر فرسایش کربن سیاه توسط گاز اکسید کننده با دمای بالا در طی فرآیند تشکیل ایجاد می شود. از آنجایی که ریز منافذ کوچک هستند، مولکول های لاستیک نمی توانند وارد این ریز منافذ شوند، به طوری که سطح کربن سیاه و لاستیک برای تأثیر مؤثر کاهش می یابد، بنابراین اثر تقویت کننده کم است. زبری سطح کربن سیاه به روش ساخت آن مربوط می شود. به طور کلی زبری سطح ذرات کربن سیاه کانال بیشترین است و زبری سطح ذرات کربن سیاه به روش کوره و روش ترک حرارتی کوچکتر و سطح صاف تر است. زبری سطح را می توان با روش میکروسکوپ الکترونی، روش جذب نیتروژن یا موارد مشابه اندازه گیری کرد. خواص شیمیایی سطح کربن سیاه به ترکیب شیمیایی کربن سیاه و وضعیت سطح ذرات کربن سیاه مربوط می شود. کربن سیاه عمدتاً از عناصر کربنی با محتوای کربن 90 تا 99 درصد و همچنین مقدار کمی اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن و گوگرد و مقدار کمی ماده فرار و خاکستر تشکیل شده است. اتم های کربن با پیوند کووالانسی لایه های شش ضلعی را تشکیل می دهند، بنابراین کربن سیاه دارای برخی خواص معطر است. در طی فرآیند تولید و ذخیره کربن سیاه، به دلیل اکسیداسیون، سطح دارای گروه های عاملی حاوی اکسیژن مانند گروه هیدروکسیل کربوکسیل، گروه لاکتون کینون و گروه فنل است. علاوه بر این، رادیکال های آزاد زیادی در سطح کربن سیاه وجود دارد. این خواص شیمیایی باعث می شود که سطح ذرات کربن سیاه فعالیت شیمیایی خاصی داشته باشد. هرچه فعالیت شیمیایی بیشتر باشد، تعداد لاستیک های متصل بیشتر است و اثر تقویت کننده کربن سیاه بهتر است.