炭黑的分类

   炭黑的分类

   炭黑（carbon black），是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，从10－3000m2／g，是含碳物质（煤、天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。

　　炭黑一般是指碳单质微粒，一般是由于有机物燃烧不充分，其中的氢元素和氧元素转化为水，而碳元素燃烧不充分，就会脱离分子，形成炭黑。用炉黑生产工艺可得到几乎所有粒径范围的炭黑，同一品种的炭黑，其粒子大小并不完全相同，呈现一个粒径分布范围。一般来说，粒子较细的品种，粒径分布较窄。颜料黑越细，炭黑聚集体之间接触点便越多，结果它们之间内聚力越强，当把颜料黑掺入料，即开始进行始炭黑均匀分布时，则对分散要作的功便大，以把炭黑粒子分隔开来，最终达到最高的黑度和着色。

　　炭黑的密度有两种，一种是真密度，即由组成炭黑的元素及结构（或晶体结构）确定，在没有特别说明的情况下，炭黑的密度指真密度；另一种是倾注密度或视密度，其随炭黑的加工条件变化而不同，需经常测定。视密度主要为工程设备以及包装、贮运等容器的容积计算提供依据。

　　粒径小、结构高的炭黑倾注密度小。粒子小、结构高、表面纯净和表面粗糙度大的炭黑导电性好。

　　按照用途可把其分为两类：橡胶用炭黑、色素炭黑

　　1、色素用炭黑的分类

　　国际上根据炭黑的着色能力，通常分为三类，即高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。这个分类系统常用三个英文字母表示。前两个字母表示着色能力，后一个表示生产方法。

　　例如：高色素槽黑 HCC（high color channel）

　　高色素炉黑 HCF（high color furnace）

　　色素用炭黑主要根据粒径和黑度进行分类。高色素槽黑（10－14nm），中色素槽黑（15－27 nm）、中色素炉黑（17－27 nm）、低色素炉黑（28－70 nm）。

　　2、橡胶用炭黑的分类

　　命名系统是把炭黑胶料的硫化速度和结构等因素考虑进去的，由4个系统构成。第一个字母代表英文字母代表胶料的硫化速度。N代表正常（normal）硫化速度，S代表缓慢（slow）硫化速度。后面3个字母第一字母代表炭黑氮表面积范围。第二个和第三个数字是反应不同的结构程度。

　　N220适用于各种橡胶，耐磨性比N330高10％－20％，能赋予胶粒胶高的拉伸强度和抗撕裂强度，并有一定的导电性。主要用于载重胎、乘用胎的胎面胶，及需要高强度、高耐磨的橡胶制品。

　　N234耐磨性比N220约高10％，在高苛刻度下使用，更能显示出良好的耐磨性能。主要用于高速轮胎面胶和高质量的橡胶制品。

　　N326在天然橡胶中具有较高的拉伸强度、抗撕裂强度、耐磨性及抗蹦裂性能。主要用于要求强度高、生热低的轮胎（包括越野胎）胎面胶，也适用于输送带、密封制品及其他高质量橡胶工业制品。

　　N330是一种补强性能良好的炭黑，能赋予胶粒较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。主要用于轮胎胎面、帘布胶、胎侧及各种橡胶工业制品。

　　N339在胎面胶料中的补强性能、耐磨性能及抗裂口增长性能近于N220炭黑，特别适用于丁苯橡胶与顺丁胶并用体系。主要用于乘用胎、卡车胎胎面胶，输送带、胶管及各种要求耐磨性高的橡胶工业制品。

　　N375与N339性能基本相同，生热比N339稍低。主要用于轿车胎、载重胎及越野胎胎面胶。

　　N550适用于天然橡胶和各种合成橡胶，易分散，能赋予胶料较高的挺性，压出速度快，口型膨胀小，压出表面光滑。硫化胶的高温性能及导热性能良好，补强性能、弹性和复原性亦较佳。主要用于轮胎帘布胶、胎侧、内胎及压出、压延制品胶料中。

　　N539使用于本品的胶料，其压出表面光滑，口型膨胀小。硫化胶的拉伸强度和伸长率较高，定伸应力较N550低，弹性和耐疲劳性能均较好。主要用于轮胎胎体胶料，尤其适用于以天然橡胶为主的缓冲层胶料，亦可用于轮胎基部胶料、胶带覆盖和其它橡胶制品及电线、电缆护套料中。

　　N660本品适用于各种橡胶，与半补强碳黑相比，具有较高的结构，粒子较细，在胶料中易分散，硫化胶的拉伸强度、抗撕裂强度和定伸应力较高，而变形小，生热低，弹性和耐屈扰性能良好。主要用于胎轮帘胶布、内胎、自行车、胶管、胶带、电缆、鞋类及压延制品、模型制品等。

　　N774适用于各种橡胶，是除热裂法炭黑之外的粒径最大（产品粒径为80－170nm）、结构最低的炭黑品种，多用于轮胎胎体的缓冲层和帘布层胶料、胶管、压出制品、各种工业橡胶制品，以及电线、电缆等在胶料中可以大量填充，其硫化胶伸长率高、生热低、弹性高、耐老化性能良好。亦可代替热裂法炭黑使用。

　　热裂解法炭黑：橡胶炭黑N990系列炭黑则采用天然气为原料，在隔绝空气的条件下无火焰燃烧，裂解生成，称热裂解法炭黑，碳黑N990其基本性能与炉法炭黑有较大区别。

　　炭黑N990优点主要表现在：

　　一、粒子尺寸和分布，平均粒子尺寸为280nm，氮表面积7－11平方米／克，吸磺值为10克／公斤，CTAB法表面积为9平方米／克；

　　二、粒子聚集度很小或说结构很低，显示为许多单独的球形炭黑粒子，基他部分由为数不多的熔接粒子组成，对比其它品种炭黑，整体聚集度很低。

　　补充：热裂解炭黑是所有炭黑品种中粒径最大的品种，（N990：200－500nm，N880：100－200nm），较早些时候，热裂解炭黑用于汽车零配件的填充料使用，那时候热裂解炭黑的用途比较窄，价格也较为便宜。后来发现热裂解炭黑具有填充量高，胶料的弹性好，永久不变形性能优越而被大量使用与汽车、机床等橡胶制品中，价格也随着需求的增加和天然气价格的提高而提高。由于价格上涨，下游厂家多以天然气半补强和喷雾炭黑代替，热裂解炭黑的需求有所下降，但在个别行业中，热裂解炭黑以其良好的使用性能任然在使用。