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轮胎的补强—炭黑


烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状物质。其成分主要元素是碳,并含有少量的氧、氢和硫等。炭黑粒子近似球形,粒径介于10500μm 间。许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。在橡胶加工中,通过混炼加入橡胶中作补强剂(见增强材料)和填料。炭黑是最古老的工业产品之一。

炭黑主要有炉法、槽法、热裂法三种。

炉法

由天然气或高芳烃油料在反应炉中经不完全燃烧或热解生成炭黑,此种炭黑称为炉黑,是炭黑品种中产量最大、品种最多的一类。炉黑与槽黑及热裂黑的显著区别是,其粒子的熔结或聚结程度可根据不同用途来调节。所以,同一粒径范围的炉黑,又分为若干不同结构的衍生品种。另外,炉黑的含氧量通常比槽黑低(少于1%),表面呈中性或弱碱性。炉黑生产的特点是,燃料在反应炉中燃烧,提供原料裂解所需的热量。燃烧和裂解过程同时发生。根据所用原料形态的不同,炉黑生产可分为气炉法和油炉法两种。气炉法所用原料和燃料均是天然气。油炉法的燃料可以是天然气、焦炉气,也可以是液态烃,原料则选用高芳烃油料,如乙烯焦油和蒽油等。在炉黑生产工艺流程中,反应炉是核心设备。生产不同品种的炉黑需采用不同结构尺寸的反应炉。空气和燃料在反应炉中燃烧,原料经雾化后喷入燃烧的火焰中,经高温热解生成炭黑。炭黑悬浮于燃余气中形成烟气。烟气经急冷后送空气预热器、油预热器进一步降温,最后送入袋滤器,分离出的炭黑送到造粒机中造粒,然后在干燥机中干燥。

槽法

以天然气为主要原料,以槽钢为火焰接触面而生产炭黑,此种炭黑称为槽黑。与炉黑及热裂黑相比,其粒子较细而比表面积较大。同时,由于采用特定的生产方式,其表面受到氧化,含有较多的含氧官能团而呈酸性。这类炭黑粒子的聚结程度较低。因含有较多的含氧官能团,可延缓橡胶的硫化速度,提高聚烯烃的耐候性以及赋予油墨良好的流动性和印刷性能。

热裂法

以天然气、焦炉气或重质液态烃为原料,在无氧、无焰的情况下,经高温热解生成炭黑,称为热裂黑。它是炭黑品种中比表面积最低的一类,基本上以单个球形粒子存在,不熔结或聚结成聚集体,其表面含氧量亦很少(0.1%~0.3)。热裂黑主要有三个品种:中热裂黑、不污染的中热裂黑和细热裂黑。中热裂黑的氮吸附比表面积为610m2/g,细热裂黑则为1015m2g