炭黑的基本性質有哪些?

 
炭黑的基本性質主要有粒徑、結構性和表面性質 , 它們對橡膠的工藝性能和補強效果有著重要的影響
       ①炭黑的粒徑是指單顆粒炭黑或聚集體中原生粒子的大小,橡膠用炭黑的平均粒徑一般在11~500nm之間。炭黑的粒徑越小,單位質量或單位體積(真實體積)中炭黑粒子的總表面積即炭黑的比表面積越大,炭黑與橡膠的接觸面積越大,相同質量的炭黑中活性點越多,能更好地發揮炭黑對橡膠的化學結合和物理吸附作用,炭黑的補強效果越好。炭黑的粒徑與制造方法和生產條件有關,對于油爐法炭黑,原料油霧化程度越高,爐溫越高,風油比越大,爐內氣流速度越大,生成的炭黑粒子越小。炭黑粒徑的測定方法有:電子顯微鏡法、氮吸附法(BET法)、碘吸附法、大分子吸附法(包括陰離子表面活性劑OT法和陽離子表面活性劑CTAB法)。
       ②炭黑的結構性指炭黑的形態。炭黑在不完全燃燒的高溫區中生成的同時,粒子通過化學結合而生成三維空間的聚集體,即炭黑的一次結構。炭黑的一次結構在橡膠的加工過程中不易發生破壞,是炭黑在橡膠中的最小分散單位。兩個或兩個以上的聚集體因范德華力而凝聚成疏松結構的凝聚體,即炭黑的二次結構。炭黑的二次結構在橡膠加工過程中,由于機械的剪切力極易破壞。炭黑的結構包括一次結構和二次結構。炭黑的結構性是指炭黑一次結構的程度,炭黑的結構越松散,其結構性越高,形態越復雜,枝杈多,內部空隙大,與橡膠結合形成的吸留橡膠越多。炭黑的結構性與其生產方法和所用原料有關,一般情況下,熱裂法炭黑的結構性比槽法炭黑的結構性低,以天然氣為原料的炭黑比以芳香油為原料的炭黑結構性低。炭黑結構性的測定方法可用吸油值法,在定量的炭黑中,加入適量的鄰苯二甲酸二丁酯(DBP),填充炭黑空隙,所需要的DBP體積越多,炭黑的結構性越高。
       ③炭黑的表面性質包括表面粗糙度和表面化學性質。表面粗糙度指炭黑粒子表面存在零點幾納米到幾納米的微孔,這是炭黑在生成過程中受高溫氧化氣體的侵蝕而生成的。由于這種微孔很小,橡膠分子不能進入這些微孔,使得炭黑與橡膠能夠產生有效作用的表面積下降,因而補強效果低。炭黑表面粗糙度的大小與其制造方法有關,一般情況下槽法炭黑粒子的表面粗糙度最大,爐法和熱裂解法炭黑粒子的表面粗糙度較小,表面較光滑。表面粗糙度可用電子顯微鏡法、氮吸附法等進行測定。炭黑的表面化學性質與炭黑的化學組成和炭黑粒子的表面狀態有關。炭黑主要是由碳元素組成的,含碳量為90%~99%,還有少量氧、氫、氮和硫等元素和少許揮發分及灰分。碳原子以共價鍵結合成六角形層面,所以炭黑具有芳香族的一些性質。炭黑在制造及貯存過程中,由于氧化作用,表面含有羥基、羧基、內酯基、醌基、酚基等含氧官能團。另外炭黑表面還存在大量的自由基,這些化學特性使得炭黑粒子表面具有定的化學活性,化學活性越大,生成結合橡膠的數量越多,炭黑的補強效果越好。
?
山东11选5预测计划