炭黑原始顆粒由無定形碳和尺寸計量分析顯微鏡
炭黑
炭黑是通過碳氫化合物不完全燃燒或熱分解生產而得。生產方法包括
爐法炭黑、熱裂法炭黑、燈黑及乙炔黑等工藝。爐法炭黑生產工藝最為常
見。生產過程中,天然氣(或其他燃料)燃燒形成熱氣流并注入管道,接
著一種芳香油也被噴進管道,炭黑形成并以氣體形式順管道流出。加入水
進行淬滅反應,收集的產品為低密度粉末(蓬松的炭黑),或可進一步加
工成毫米級小顆粒。
形貌
炭黑聚集體南融聚在一起形成不規則碎片狀結構的原始顆粒構成。這
些聚合體通過范德瓦爾斯力相互作用形成團塊,并在生產過程中形成毫米
級小顆粒。原始顆粒直徑一般為10~75 nm,聚集體為50--300 nm。炭黑的
表面積主要通過測量原始顆粒的尺寸獲
炭黑的原始顆粒由無定形碳和尺寸為15~25A的小石墨顆粒構成。透射
電子顯微鏡(TEM)結果顯示,表面附近晶形是與面平行的,中心晶粒是隨機
排布的。實際表面具有不同的模型,其中之一是石墨平面被無定形碳區域
隔匝固開;另一種是石墨晶粒邊緣暴露在表面而其基本平面埋在顆粒內部
。
炭黑的形貌特征影響了其在多數應用中的易用程度,以及含有炭黑的
材料性質。例如,表面積小和DBP大的炭黑,比表面積大和DBP小的炭黑更
容易分散于油墨和其他介質中。著色性質也依賴形貌,表面積大的材料具
有最強的黑色度,并使得炭黑能良好分散;而底色則取決于原始顆粒的尺
寸及其應用領域。
炭黑的表面化學
大量工作致力于研究炭黑的表面化學。盡管炭黑幾乎全是碳,但是也
含有氧、硫、氮和少量其他雜質元素。多數工作關注的是炭黑中含氧基團
的定性和定量。有一些方法是通過滴定,也有一些方法是利用質譜I引、傅
里葉紅外 圓變換光譜