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什麼是炭黑?
炭黑（也稱碳黑）是由烴類化合物（主要為石油衍生物）經過不完全燃燒或熱裂解形成的近似于球體的膠體粒子的准石墨結構物質，以聚集體形式存在，表觀呈純黑色粉狀或者粒狀。產品的粒徑、結構和表面活性根據原料和生產工藝的不同而有很大差異。炭黑不溶于水，有酸碱性之分，燃燒后產生二氧化碳。炭黑的主要成分是碳，同時包含微量氫、氧、硫、灰份、焦油和水份。
什麼是色素炭黑？
作為色素用於塗料、油墨和塑膠的炭黑稱為色素炭黑，或者顏料炭黑。色素炭黑用到塗料、油墨、塑膠里，還有導電、防靜電、屏蔽紫外線、防止樹脂老化的作用，因此，人們區別用於橡膠的炭黑，把色素炭黑廣義地稱之為特種炭黑。
據美國NOTCH咨詢集團的統計和預測：2007年世界炭黑生產能力為1016萬噸，預計2012年世界炭黑生產能力將增加到1200萬噸以上。其中被應用於輪胎和橡膠工業的橡膠用炭黑占總產量的90%以上，只有大約10%的炭黑作為色素。
色素炭黑的特點
1.與其他顏料相比，炭黑有更好的着色力和遮蓋力。
2.與其他顏料相比，炭黑有非常優異的耐熱性、耐化學性和耐光性。
3.由於炭黑的粒徑只有幾個納米到几十個納米，孔隙率達90%，又是無機材料，因此普通炭黑很難穩定地分散到有機的樹脂體系中，而經過嚴格控制和特殊改性工藝生產的色素炭黑則能很好的在塗料、油墨和塑膠體系中體現分散性。
4.與橡膠炭黑相比，色素炭黑對黑度、着色力、表面活性、導電性、灰分、甲苯透光率、分散性、流動性等品質指標有着更多、更特殊的要求。
色素炭黑技術工藝（生產方法）
根據生產工藝的不同，炭黑生產方法分為爐法、接觸法（主要為槽法和無槽氣法）和熱裂解法三種。勇鋒公司的炭黑產品就用的是最重要也是最常用的生產工藝--爐法和氣法制得的。
1.爐法就是在密閉的反應爐中，將氣態烴（一般是天然氣）或者液態烴（一般是煤焦油或蒽油）作為原料，供以適量的空氣，在反應爐內形成密閉的湍流系統，在高溫下經熱氧化而分解生成炭黑（所生成的炭黑性能可通過猝熄火焰來控制），然後冷卻並使用過濾系統把產成的炭黑從氣煙中分離出來。爐法的特點是原材料的選擇範圍很廣，且生產出的炭黑性能多種多樣。
其中使用氣態烴為主要原料的稱為氣爐法，使用液態烴為主要原料的稱為油爐法。
油爐法和其他炭黑製造方法相比，能製造性能各異的炭黑品種，且具有工藝調節手段多，單位產能和熱能利用率高，原料消耗和綜合能耗低以及成本低等特點，因此已經成為炭黑製造的主導方法，目前全球95%以上的炭黑都是採用油爐法製造的。
2.槽法是將固態烴（粗蒽）或液態烴（蒽油）經氣化釜氣化后，和可燃性氣體（一般使用天然氣，也可使用焦爐煤氣或水煤氣）混合后作為原料，由環形佈置的管網送入自然通風的火房，在槽鋼下通過數以千計的瓷制火嘴進行不完全燃燒，形成魚尾形的擴散火焰，其還原層與緩慢往復運動的槽鋼相接觸，使裂解生成的炭黑沉積在槽鋼表面，經槽鋼面冷卻收集生成炭黑的工藝。這種工藝生產出來的色素炭黑收率較爐法偏低，但原生粒子粒徑小，在黑度和着色力方面均有更好的表現。
無槽混氣法是氣法生產炭黑時火房不設槽鋼的氣法炭黑改進工藝，生產中只收集煙氣中懸浮的炭黑。無槽混氣法與槽法相比，生產能力較大，但由於取消了槽鋼，對火焰的控制不如槽法和滾筒法，生成炭黑的黑度比槽法或滾筒法稍低。
炭黑的粉狀和粒狀
色素炭黑有兩種物理存在形式：粉狀和粒狀。粉狀易分散但運輸成本高，使用時易污染環境。粒狀炭黑揚塵小、密度高、更便於運輸，但相對於粉狀炭黑較難分散。
PowCarbon® and BeBlack®
為了規範勇鋒在全球範圍內的產品銷售，區分不同形態的產品，勇鋒註冊了自己的商標：PowCarbon® 為粉狀碳黑商標；BeBlack®為粒狀碳黑商標。
炭黑聚集體的存在狀態
1.平均原生粒徑
色素炭黑的原生粒子是由許多疊合層面所組成。在很大程度上，生產工藝決定其原生粒子的粒徑大小。在爐法生產的炭黑中，因為生產工藝可調節的手段較多、自動化程度高，原生粒子粒徑的變化範圍 ：從10納米到80納米。原生粒子的平均粒徑和粒徑分布從根本上決定了色素炭黑的性能，特別是其黑度和着色力。
圖一 炭黑性能隨粒徑變化而變化的規律
2.結構
色素炭黑原生粒子並非以納米級單獨的分離狀態存在。它們通過物理作用形成聚熔體和聚集體。爐法炭黑的聚集程度可以通過工藝的變化來調整；而接觸法炭黑的聚集程度因其開放式的工藝則很難調控。炭黑原始粒子的聚集程度通常被稱為“結構”。高聚集度的炭黑被稱為高結構炭黑，而低聚集度的炭黑則被稱為低結構炭黑。
圖二 炭黑性能隨結構變化而變化的規律
3.表面活性
炭黑主要由碳元素組成，含碳量為90%～99%左右，炭黑中也含有少量的氧、氫、氮和硫等元素。這裡所說的表面活性，對於酸性炭黑是指在炭黑粒子表面生成的含氧表面基團的多少，這些酸性表面基團主要為羧基、酚羥基、 醌基、內酯基等；對於碱性炭黑是指炭黑表面的碱性氧化物，它們影響着炭黑的理化性能，如潤濕分散性，催化活性以及電化學性能。
圖三 炭黑性能隨表面活性變化而變化的規律
色素炭黑的性能
1. 着色力
又稱着色強度。是將白色或彩色顏料和炭黑混合時，炭黑的着色能力。也就是炭黑使混合物系光吸收作用提高的程度。它通常是用百分數的形式來表現，可以通過使用黑度反射儀測量炭黑沖淡色漿得出的數據來衡量。根據工業標準操作，色漿為炭黑和鈦白粉（或其他白色顏料如氧化鋅）及一定溶劑的混合物。（着色力的測量參照 ASTM D-3849 或 GB/T 7050-2003標準）
2. 比表面積
炭黑比表面積是指單位質量或單位體積內炭黑粒子表面積的總和，單位為m2/g 。 比表面積與粒徑一樣是炭黑的基本性能之一。一般來說，表面相對較光滑的炭黑（如橡膠用炭黑）比表面積與粒徑正好成反比，即粒徑越小比表面積越大，反之亦然。所以，如把炭黑粒子假定為球形，可由粒徑的數據計算比表面積。
炭黑的比表面積分為外比表面積（或稱光滑比表面積），內比表面積（或稱孔隙內比表面積）和總比表面積。總比表面積等於外比表面積和內比表面積的總和。比表面積的測定方法很多，常用的有氮吸附法（BET法）,吸碘值法，CTAB法（大分子吸附法），t值法以及電子顯微鏡法等。
3. DBP吸收值
炭黑的結構可以用DBP（Dibutyl Phthlate鄰苯二甲酸二丁酯）吸收值來測量。 根據經驗，低結構顏料炭黑中，每100g炭黑的DBP吸收值應不高于70ml；而高結構顏料炭黑中，每100g炭黑的DBP吸收值應不低於110ml。中結構炭黑則居於兩者之間。結構對顏料炭黑應用性有實質性的影響。（吸油值的測量參照ASTM D-2414 標準或GB/T 7046-2003）
4. pH 值
pH值和表面官能團數量有關。爐法炭黑表面官能團少，並存在少量的可溶性鹽，因此炭黑本身多呈中性或碱性。 為了改善炭黑的粘性，穩定性以及流動性， 有些色素炭黑可通過表面處理來改變表面官能團數量，從而呈酸性。（pH值的測量參照GB/T 7045）
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