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炭黑的結(jié)構(gòu)性是以炭黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度來(lái)表示的。由凝聚體的尺寸、形態(tài)和每一凝聚體中的粒子數(shù)量構(gòu)成的凝聚體組成的炭黑稱(chēng)為高結(jié)構(gòu)炭黑。常用吸油值表示結(jié)構(gòu)性,吸油值越大,炭黑結(jié)構(gòu)性越高,容易形成空間網(wǎng)絡(luò)通道,而且不易破壞。高結(jié)構(gòu)炭黑顆粒細(xì),網(wǎng)狀鏈堆積緊密,比表面積大,單位質(zhì)量顆粒多,有利于在聚合物中形成鏈?zhǔn)綄?dǎo)電結(jié)構(gòu),其中在眾多炭黑品種中以乙炔炭黑為更佳。粒徑分布寬的炭黑粒子比分布窄的炭黑粒子更能賦予聚合物導(dǎo)電性,并用統(tǒng)計(jì)方法解釋這個(gè)現(xiàn)象。粒徑分布寬的炭黑,少數(shù)大直徑粒子需要數(shù)目巨大,直徑更小的粒子給予補(bǔ)償,相同平均粒徑分布寬的炭黑比分布窄的炭黑有更多的粒子總數(shù)。
形成
炭黑一般是指炭單質(zhì)微粒,一般是由于有機(jī)物燃燒不充分,其中的氫元素和氧元素轉(zhuǎn)化為水,而炭元素燃燒不充分,就會(huì)脫離分子,形成炭黑。
形態(tài)
炭黑由炭組成,但通常被定為無(wú)機(jī)顏料類(lèi)。炭黑是烴類(lèi)經(jīng)氣相不完全燃燒或熱裂解而成的黑色粉末狀物質(zhì)。由于生產(chǎn)工藝的不同,通過(guò)不同的工藝條件可得到各種性質(zhì)不同的產(chǎn)品。
1) 炭黑的微觀構(gòu)造
炭黑粒子具有微晶結(jié)構(gòu),在炭黑中,炭原子的排列方式類(lèi)似于石墨,組成六角形平面,通常 3~5個(gè)這樣的層面組成一個(gè)微晶,由于炭黑微晶的每個(gè)石墨層面中,炭原子的排列是有序的,而相鄰層面間炭原子的排列又是無(wú)序的,所以又叫準(zhǔn)石墨晶體。
2) 炭黑的粒徑
顏料炭黑的粒子細(xì)度可低至5 nm,一般說(shuō)來(lái),炭黑粒子不是孤立存在的,而是多個(gè)粒子通過(guò)炭晶層互相穿插,形成鏈枝狀。不同生產(chǎn)工藝可得到粒徑范圍廣的炭黑粒子,燈黑生產(chǎn)工藝得到的產(chǎn)品相對(duì)粗糙,而氣黑生產(chǎn)工藝可得到精細(xì)的產(chǎn)品。
用爐黑生產(chǎn)工藝可得到幾乎所有粒徑范圍的炭黑,同一品種的炭黑,其粒子大小并不完全相同,呈現(xiàn)一個(gè)粒徑分布范圍。一般來(lái)說(shuō),粒子較細(xì)的品種,粒徑分布較窄。