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关于炭黑方面的一些常识

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炭黑

中文名称:炭黑

英文名称:blackcarbon

定义:煤、石油、生物质燃料等不完全燃烧后所形成的细小颗粒。炭黑进入

大气后，能吸收太阳光，减少到达地面的太阳辐射。

烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状

物质。其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等。炭黑粒子近似球形，

粒径介于10~500μm间。许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。

在橡胶加工中，通过混炼加入橡胶中作补强剂(见增强材料)和填料。炭黑是最

古老的工业产品之一。

编辑本段简介

炭黑

烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状

物质。其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等。炭黑粒子近似球形，

粒径介于10~500μm间。许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。

在橡胶加工中，通过混炼加入橡胶中作补强剂(见增强材料)和填料。炭黑是最

古老的工业产品之一。早在公元前，中国就用植物油不完全燃烧制取颜料炭黑。

1872年，美国首先以天然气为原料用槽法生产炭黑。当时，炭黑也仍主要用作

着色剂。1912年S.C.莫特发现炭黑对橡胶的补强作用之后，炭黑工业才迅速发

展起来。20世纪20年代，又出现了以天然气为原料的气炉黑和热裂黑，R.D.

斯诺于1937年开始研究高效的炭黑生产方法。后来，J.C.克雷奇致力于从液态

烃生产炭黑，开发了油炉法工艺。1941年，试产出第一批油炉黑。1943年，世

界上第一座工业化规模的油炉黑工厂在美国投产。当今，油炉法是效率最高、

经济效益最好的炭黑生产方法。油炉黑的产量已占炭黑总量的70%~90%。

编辑本段生产方法

主要有炉法、槽法、热裂法三种。

炉法

炭黑

由天然气或高芳烃油料在反应炉中经不完全燃烧或热解生成炭黑，此种炭

黑称为炉黑，是炭黑品种中产量最大、品种最多的一类。炉黑与槽黑及热裂黑

的显著区别是，其粒子的熔结或聚结程度可根据不同用途来调节。所以,同一粒

径范围的炉黑,又分为若干不同结构的衍生品种。另外，炉黑的含氧量通常比槽

黑低(少于1%)，表面呈中性或弱碱性。炉黑生产的特点是，燃料在反应炉中燃

烧，提供原料裂解所需的热量。燃烧和裂解过程同时发生。根据所用原料形态

的不同，炉黑生产可分为气炉法和油炉法两种。气炉法所用原料和燃料均是天

然气。油炉法的燃料可以是天然气、焦炉气，也可以是液态烃，原料则选用高

芳烃油料，如乙烯焦油和蒽油等。在炉黑生产工艺流程(见图)中，反应炉是核

心设备。生产不同品种的炉黑需采用不同结构尺寸的反应炉。空气和燃料在反

应炉中燃烧，原料经雾化后喷入燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑。炭黑悬

浮于燃余气中形成烟气。烟气经急冷后送空气预热器、油预热器进一步降温，

最后送入袋滤器，分离出的炭黑送到造粒机中造粒，然后在干燥机中干燥。

槽法

炭黑

以天然气为主要原料，以槽钢为火焰接触面而生产炭黑，此种炭黑称为槽

黑。与炉黑及热裂黑相比，其粒子较细而比表面积较大。同时，由于采用特定

的生产方式，其表面受到氧化，含有较多的含氧官能团而呈酸性。这类炭黑粒

子的聚结程度较低。因含有较多的含氧官能团，可延缓橡胶的硫化速度，提高

聚烯烃的耐候性以及赋予油墨良好的流动性和印刷性能。

热裂法

以天然气、焦炉气或重质液态烃为原料，在无氧、无焰的情况下，经高温

热解生成炭黑，称为热裂黑。它是炭黑品种中比表面积最低的一类，基本上以

单个球形粒子存在,不熔结或聚结成聚集体,其表面含氧量亦很少(0.1%~0.3%。

热裂黑主要有三个品种:中热裂黑、不污染的中热裂黑和细热裂黑。中热裂黑的

氮吸附比表面积为6~10m2/g，细热裂黑则为10~15m2g。

编辑本段理化性质

各种炭黑的差异主要在表面积(或粒子大小)、聚集体形态、粒子和聚集体

的质量分布和化学组成等方面。

表面积

用来鉴别和分类命名炭黑的重要性质之一。表面积用气相或液相吸附法测

得。最经典的测定方法是低温氮吸附法(即BET法)。由于氮分子相对较小,可进

入炭黑微孔之中，该法测得的结果表征炭黑的总表面积。近年来研究成功大分

子吸附法(如CTAB)，因大分子不能进入微孔，其测定结果表征炭黑的外表面积，

即光滑表面积。大多数橡胶用炭黑是无