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發(fā)布日期:2022-07-28
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炭黑的分類法,在我國按照以往的習(xí)慣,大體上說來可歸納為兩類:按制造方法分類及按用途和使用特點分類。
1.按照制造方法分類 按制造方法可將炭黑分為三類:接觸法炭黑、爐法炭黑和熱解法炭黑。
(1)接觸法炭黑
接觸法是使原料氣燃燒的火焰同溫度較低的收集面接觸,使裂解產(chǎn)生的炭黑冷卻并附著在收集面上,加以收集而生成炭黑的方法。此法包括槽法炭黑、滾筒法炭黑和圓盤法炭黑。前兩種炭黑我國均有大規(guī)模生成,后一種則不常見。
槽法炭黑:槽法是以天然氣為原料,通過特制的火嘴,在火房內(nèi)與空氣接觸燃燒,火焰則與緩慢往復(fù)運動的槽鋼接觸,使炭黑沉積在槽鋼上并加以收集生成炭黑的方法。因其原料主要使用以甲烷為只要成分的天然氣,所以又稱天然氣槽黑或瓦斯槽黑。
利用固體原料奈、蒽或蒽油等輔之以焦?fàn)t煤氣或甲烷含量較低的天然氣為原料所生產(chǎn)的炭黑稱為槽法混氣炭黑,也稱混氣炭黑或粗蒽炭黑。在槽法混氣炭黑的生產(chǎn)中,去除槽鋼冷卻面而生產(chǎn)的炭黑稱為無槽混氣炭黑。這種炭黑,只要在生產(chǎn)工藝上進行合理的控制,則同槽法混氣炭黑的質(zhì)量沒有顯著的差別。槽法炭黑是一種較老的、重要的炭黑品種之一,是接觸法炭黑的典型代表。
滾筒法炭黑:滾筒法炭黑是采用回轉(zhuǎn)運動的鋼制滾筒為冷卻收集面使之與原料火焰接觸,加以收集,生產(chǎn)炭黑的方法。此法通常在沒有天然氣資源的地區(qū)采用。多數(shù)使用焦油氣、水煤氣或城市煤氣作為氣體原料;固體或液體原料則多采用蒽、防腐油等。設(shè)備的生產(chǎn)能力比槽法炭黑為高。
(2)爐法炭黑
將氣態(tài)烴、液態(tài)烴或一定比例的氣態(tài)與液態(tài)烴的混合物為原料,供以適量的空氣,在特制的反應(yīng)爐內(nèi),于一定的高溫下燃燒、裂解,生產(chǎn)的炭黑懸浮在煙氣中,然后經(jīng)冷卻、收集,這種生產(chǎn)炭黑的方法就是爐法。只使用氣態(tài)烴原料,如天然氣、油田氣生產(chǎn)的炭黑,稱為氣爐法炭黑;只使用液態(tài)烴原料,如煤焦油系統(tǒng)或石油系統(tǒng)的油類生產(chǎn)的炭黑,稱為油爐法炭黑;同時使用氣態(tài)烴和液態(tài)烴原料生產(chǎn)的炭黑,則稱為油氣爐法炭黑。在我國具有悠久歷史的燈煙炭黑,是把液體原料滴加于圓盤中,在限制空氣的條件下進行大火焰燃燒而制取的炭黑。由于利用燈芯制造炭黑的古老方法沿用至今,故名燈煙炭黑?,F(xiàn)已被新品種的炭黑所代替。燈煙炭黑實際上可歸屬于爐法炭黑之中。爐法炭黑,特別是油爐法是近五十年來發(fā)展較快的一種炭黑生產(chǎn)方法。
(3)熱解法炭黑
熱解法炭黑是以天然氣(CH4)或乙炔氣(CH2)為原料在已預(yù)熱的反應(yīng)爐內(nèi),隔絕空氣,進行間歇(燃燒蓄熱和熱分解二個階段)或連續(xù)(單一的熱解法)熱裂解生成炭黑的方法。以天然氣為主要原料裂解產(chǎn)生的炭黑稱為熱裂解炭黑。熱裂解生成的炭黑粒子大小不同,又分為細粒子熱裂解炭黑(100-200ù)和中粒子熱裂解炭黑(200-500ù)兩種。使用乙炔氣作為原料熱裂解而生成的炭黑稱為乙炔炭黑。用電弧法和爆炸發(fā)制取乙炔炭黑也屬于熱解法。乙炔炭黑具有發(fā)達的鏈枝結(jié)構(gòu),導(dǎo)電性能良好,適用于制作導(dǎo)電制品。
2.按用途和使用特點分類
按用途和使用特點也可以把炭黑分為三類:橡膠用炭黑、色素炭黑和導(dǎo)電炭黑。
(1)橡膠用炭黑在橡膠制品中配合一定數(shù)量的炭黑可以引起補強和填充作用以改善橡膠制品的性能,其所用的炭黑稱為橡膠用炭黑。橡膠用炭黑品種繁多,爐法炭黑、接觸法炭黑和熱裂解炭黑均屬此類。
根據(jù)炭黑在橡膠中的使用特點,如操作工藝性能,制品的耐磨和補強性等又可分為快壓出炭黑、高定伸炭黑、半補強炭黑、通用爐黑等。這些也只是習(xí)慣稱呼,而無分類上的意義。近十年來,在正常結(jié)構(gòu)油爐法炭黑的基礎(chǔ)上,生產(chǎn)出各種粒徑的高結(jié)構(gòu)和低結(jié)構(gòu)的油爐法炭黑新品種,如高結(jié)構(gòu)中超耐磨爐黑、低結(jié)構(gòu)中超耐磨爐黑等。這種以結(jié)構(gòu)分類的方法具有實際意義。此外,在橡膠工業(yè)中,為了表示炭黑對橡膠的補強效果,有時也習(xí)慣地吧炭黑分為硬質(zhì)炭黑和軟質(zhì)炭黑兩大類。前者對橡膠有較好的補強作用;后者補強效果較差,在很大程度上起填充作用。接觸法炭黑以及油爐法炭黑的大部分屬于硬質(zhì)炭黑;小部分油爐法炭黑、氣爐黑、熱裂解炭黑則屬于軟質(zhì)炭黑。
在我國橡膠用炭黑標(biāo)準(zhǔn)(HG4-48-74)中,共有十個炭黑品種。它是基于生產(chǎn)方法、使用原料和使用性能進行分類和命名的。
近年來,美國對橡膠用炭黑采用了一種新的命名方法。它是把炭黑膠料的硫化速度、炭黑的粒徑和結(jié)構(gòu)性等聯(lián)系起來作為命名的原則。通常采用一個字頭和三個數(shù)字的命名法。字頭代表硫化速度(N代表正常硫化速度,S代表緩慢硫化速度);后面的第一個數(shù)字代表粒徑(以電子顯微鏡測定的粒徑表示)范圍,橡膠用炭黑的粒徑范圍可劃分為如表1-1所列的由0~9十個等級;第二、第三個數(shù)字可以任意選定。
(2)色素炭黑
色素炭黑主要用于油墨、油漆等行業(yè)作為黑色顏料使用。不同行業(yè)對色素炭黑的要求也不盡相同,所以色素炭黑的品種也日益增多。色素炭黑按著色強度(黑度)和粒子大小不同可分為高色素炭黑、中色素炭黑和普通色素炭黑(見HG4-564-74)三種。在油墨工業(yè)中,根據(jù)炭黑在基料中的粘度和流動度不同,習(xí)慣上又分為長流動、中流動和短流動炭黑。用各種化學(xué)后處理方法,如臭氧后處理可使用炭黑在油墨中的流動度增加。
(3)導(dǎo)電炭黑
利用某些炭黑的低電阻或高電阻性能,使其用于不同的產(chǎn)品,如導(dǎo)電橡膠、無線電元件等待,稱為導(dǎo)電炭黑。乙炔炭黑是導(dǎo)電炭黑的一個重要品種,多用于電池工業(yè)中。此外,尚有爐法導(dǎo)電炭黑、槽法導(dǎo)電炭黑等。
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