炭黑是塑料工業中一種重要的添加劑

,

它

可以改善塑料的電性能、

老化、

着色及力學等性

能

,

炭黑可以提供產品所希望的性能

,

最重要的

是抗紫外線性能

,

控制電導率。

炭黑是以液體

或者氣體碳氫

化合物為原

料

,

在

缺

氧條

件

下

,

經

不完

全

燃

燒

分

解得

到

的

〔

1

〕

。炭黑的生產方法有多種

,

包括燈煙炭黑、

槽法、

熱裂法和乙炔工藝。當今

90%

以上的炭

黑是用油爐工藝

(

o

il

furnace

process)

生產的

,

該法可以嚴格地控制炭黑的化學和物理性質

,

生產出的炭黑呈“

鬆散”

(

低密度

)

形式。在塑料

工業中為了便於生產控制

,

通常將炭黑再加工

成高堆積密度的顆粒。由於炭黑生產工藝的多

樣性

,

使得其性能各異

,

尤其是炭黑的結構、

粒

子尺寸和表面化

學等是決定其應用的重要因

素

〔

2

〕

。

1

 炭黑的基本性質

炭黑的主要成分是碳

,

只有少量的氮和氧

,

具有“

准石墨”

晶體結構和膠體粒徑範圍的黑色

粒狀物質

,

其結構類似于石墨

,

但是其六邊形層

結構的間距遠大於石墨層結構的間距

,

而且層

收稿日期

1997-

02-

26

與層之間沒有鍵連接。因此

,

人們稱炭黑具有

“

准石墨”

晶體結構。

工業用炭黑的分類主

要依據三個基

本性

質

:

表面積

/

粒子尺寸、

結構和表面化學。

1

.

1

 表面積

/

粒子尺寸

典型的炭黑是由直徑

10

～

100nm

/

表面積

25

～

1500

m

2

/

g

球形原生顆粒構成的。

這些粒子

呈球狀熔融接在一起

,

形成炭黑特性單元—

—

原生凝聚體

,

如圖

1

所示。

原生顆粒和原生凝聚

體的性質是控制炭黑性質的重要因素。

圖

1

 典型炭黑原生凝聚體

炭黑表面積是以單位重量表示的

,

因此基

本粒子越小

,

表面積越大。

表面積對炭黑的黑度

(

jetness)

和抗紫外線

(

U

V)

性能都有影響

,

較大

的表面積既可增加黑度又可提高

抗紫外線性

能

,

因為這可增加吸收可見光及紫外光的面積。