炭黑的主要特性包括:
物理性质:
颜色:炭黑是一种黑色粉末状物质,是最好的黑色颜料之一。
稳定性:具有良好的耐热、耐化学品、耐光性,性质稳定。
密度:炭黑的密度分为真密度和视密度,真密度排除了碳黑颗粒的内孔隙和颗粒之间的空隙,数值高于视密度。其真密度一般在1.8~2.1g/cm³之间,通常选用1.86g/cm³这一数值。视密度会因造粒而增大,可提高堆积密度,方便运输或混炼,一定程度上降低成本。
比表面积:比表面积是炭黑的重要特征之一,粒径小和微孔越发达时,比表面积越大。它通过表面与其它物质相互作用,常见的测定方法有低温氮吸附(BET)法、碘吸附法、CTAB法、电子显微镜法和干碳黑反射法等。
不溶性:不溶于水、油和其它溶剂。
导电性:有一定的导电性能。
吸光性:具有较强的吸光性。
化学性质:
主要成分:主要成分为碳(含量约90%~99%),还含有少量氧(0.1%~8%)、氢(0.1%~0.7%)和硫(0~0.7%)等。
结构:属于无定形碳,其芳香层面不够大,层与层间受到扭曲和平移,是三维有序排列形成的乱层微晶结构。炭黑粒子近似球形,基本粒子尺寸为8~500nm,许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。
表面基团:炭黑表面存在官能团,其水溶液的pH值越低,表面含氧基团越多,反应性越强。炭黑的酸碱性对胶料硫化速度有重要影响,酸性炭黑硫化速度偏慢,碱性炭黑硫化速度较快。炭黑表面的自由基和氢含量较多时,与橡胶产生化学结合多,表面活性高。
化学稳定性:化学性质稳定,耐酸碱。
表面粗糙度:表面粗糙度高的炭黑含氧基团多,多呈酸性,能迟延硫化速度,增加吸水性,降低补强效果。
炭黑主要是以石油、沥青、天然气、松脂、焦炭等为原料,经炉内燃烧后取其烟尘制成,也可将天然气在真空容器中加热获得。它主要用于轮胎制造、电极制造、塑料制造、油漆制造、颜料、墨汁、唱片等工业。此外,还可用于脱色剂、净化剂、助滤剂等。但炭黑也会对环境产生危害,影响气候效应,吸附有毒物质生成有毒气体,还可能通过吸入或接触进入人体,一定时间滞留可引起尘肺。
炭黑有多种种类,不同种类的炭黑在性能和用途上可能会有所差异。例如,在橡胶工业中,根据炭黑的粒径、结构度等特性,可分为高耐磨炭黑、超耐磨炭黑、槽法炭黑、炉法炭黑、热裂解炭黑、新工艺炭黑等。在选择炭黑时,需根据具体的应用需求和性能要求来综合考虑。