Karbon siyahı nedir? Bu makale size karbon siyahı hakkında tüm bilgileri verecektir

Konuya gelince karbon siyahı, çoğu kişi bunun sadece bir pigment olduğunu düşünebilir. Karbon siyahı temel bir endüstriyel hammaddedir. Günlük yaşamda yaygın olarak bulunur. Peki karbon siyahı hayatımızla nasıl yakından ilişkilidir? Karbon siyahı endüstride nasıl bir rol oynar? Karbon siyahının rolü nedir ve temel kullanımı nedir?

Editörümüz daha sonra karbon siyahı hakkında on önemli noktayı ele alacak:

• Karbon siyahı nedir?
• Tarihsel gelişimi.
• Karbon siyahı sektörünün büyümesi.
• Karbon siyahı nasıl kullanılır.
• Karbon siyahının farklı türleri.
• Yapısı ve işlevi.
• Üretim süreci.
• Sektördeki fırsatlar ve zorluklar.
• Sanayi gelişimi.
• Karbon siyahı nasıl seçilir ve başlıca kullanım alanları.

Bu, önemli bir endüstriyel hammadde olan karbon siyahını anlamanıza yardımcı olacaktır.

Karbon Siyahı Nedir?

Karbon siyahı bir tür amorf karbondur. Hafif, gevşek ve çok ince bir siyah tozdur. Bunu tencere dibi külüne benzetebilirsiniz. Karbon açısından zengin malzemelerin eksik yanması veya parçalanması sonucu oluşur. Bunlara kömür, doğal gaz, ağır yağ ve yakıt yağı dahildir. Bu, yeterli hava olmadığında olur.

Karbon siyahı esas olarak karbondan oluşur. İnsanlar tarafından geliştirilen, uygulanan ve şu anda üretilen en eski nanomalzemedir. Temel parçacık boyutu 10-100nm arasındadır. Mükemmel kauçuk takviyesi, renklendirme, iletkenlik veya antistatik ve ultraviyole emilim fonksiyonlarına sahiptir. 25 temel kimyasal üründen biri olarak listelenmiştir ve ince kimyasal uluslararası kimya alanındaki ürünler. Karbon siyahı endüstrisi lastik ve boyama endüstrilerinde önemli bir rol oynar. Ayrıca günlük ürünlerin kalitesini de artırır.

Karbon Siyahının Tarihsel Gelişimi

Karbon siyahı, günümüzde insanların bildiği ilk temel petrokimya ürünlerinden biridir. Antik çağlarda karbon siyahına “tái”, “duman isi” veya “çam dumanı” denirdi. “Tái” ismi 19. yüzyılın sonuna kadar kullanıldı. 1872'de karbon siyahı endüstrisinin ortaya çıkmasından bu yana, yavaş yavaş “karbon siyahı” terimiyle değiştirildi.

Karbon siyahının çok uzun bir geçmişi vardır. Kayıtlara göre Çin, dünyada karbon siyahı üreten ilk ülkelerden biridir. Eski zamanlarda insanlar, hayvanlardan ve bitkilerden elde ettikleri yağları, çam dallarıyla birlikte yakarlardı. Dumandan çıkan siyah külleri toplarlardı. Bu kül daha sonra mürekkep ve siyah pigmentler yapmak için kullanılırdı. Shang Hanedanlığı'nın kehanet kemiği yazıtları üç bin yıl öncesine dayanır. Mürekkep için "duman isi" kullanırlardı. Ülkemdeki eski bambu şeritleri de mürekkeple yazılırdı.

Karbon siyahının Çin tarihindeki izi

Üç Krallık döneminde, Cao Zhi "mürekkebin yeşil çam dumanından geldiğini" kaydetmiştir. Jin Hanedanlığı döneminde, çam dumanı ve karbon siyahının el sanatları üretimi oldukça yaygın hale gelmişti. Güney Tang Hanedanlığı döneminde, ülkem tung yağı ve diğer hayvansal ve bitkisel yağları kullanmaya başlamıştı. Yeterli hava olmadığında, yağ tam olarak yanmıyordu. Bu, karbon siyahının oluşmasına ve seramik duman kabının altında toplanmasına neden olarak yüksek kaliteli karbon siyahı oluşturuyordu. Song Hanedanlığı'ndan Zhao Yanwei'nin "Yunlu Manchao" adlı eserinde, mürekkep işçilerinin yakın zamanda bir su oluğu kullandığı söyleniyor.

İçine su koydular ve ortasına leğen ve kaseler koydular. Sonra, tung yağı yaktılar ve üzerini bir kaseyle kapattılar. Özel bir kişi kibriti süpürdü, inek tutkalıyla karıştırdı ve yoğurdu. Yöntem çok hızlı ve kullanışlıdır ve buna yağ dumanı denir.” Bu, mürekkep yapmak için tung yağı yakma işlemiyle ilgilidir. O zamanlar mürekkep yapmak için duman yakma konusunda uzmanlaşmış el sanatları atölyelerinin olduğu görülebilir. O zamanlar verimlilik düşüktü. Bu, mürekkep üretiminin verimli olmadığı ve çok pahalı olduğu anlamına geliyordu. Su Dongpo bunu şiirinde şöyle dile getirmiştir: “Kitabın penceresinden hafif kömür toplamak, Buda'nın çadırında kalan kokuyu süpürmek.” Binlerce gece boyunca sıkı çalışarak, bu iki buçuk santimlik yeşim taşını elde ettim.”

Karbon siyahı endüstrisinin yükselişi

1821'de insanlar Kuzey Amerika'da ilk kez karbon siyahı üretmek için doğal gazı hammadde olarak kullandılar. O zamandan beri karbon siyahı artık "is" kadar basit değil.

1872'de dünya, karbon siyahının endüstriyel ölçekte üretimini fark etti ve aynı zamanda "karbon siyahı" terimi ortaya çıktı. Petrol ve gaz sahaları birbiri ardına kullanıldı. Bu istikrarlı hammadde tedariki, karbon siyahı üretimini değiştirdi. El işçiliğinden büyük ölçekli endüstriye doğru ilerledi.

1904 yılında İngiliz Mote, karbon siyahının kauçuk takviye maddesi olarak çinko oksitten daha iyi çalıştığını buldu.

1912 yılında ABD'li Goodyear Şirketi, karbon siyahını ilk kez lastik güçlendirme malzemesi olarak kullandı.

1900'lerin başlarında lastikler çoğunlukla beyaz veya kırmızıydı. Yaklaşık 3.000 km dayanıyorlardı. Sonra, karbon siyahı her şeyi değiştirdi. Şimdi, lastikler 60.000 km'den fazla gidebiliyor! Karbon siyahı lastikleri güçlendiriyor, bu da seri üretiminin çok artmasına yardımcı oldu.

Spesifik süreç kısaca şu şekilde açıklanabilir:

1. Karbon siyahı endüstrisinin başlarında, doğal gaz ham madde olarak kullanılıyordu. Birincil üretim yöntemi kanal işlemiydi. Ekipman büyüktü ve çıktı düşüktü.

2. 1940'larda fırın karbon siyahı, yağ fırını yöntemi ve gaz fırını yöntemi dahil. Bu üretim yöntemi daha az ekipman kullanır ve çıktıyı artırır. Ancak, kalite kanal karbon siyahı kadar yüksek değildir.

3. Ülkem 1950'lerde Fushun ve Sichuan'da kanal karbon siyahı üretmeye başladı. Daha sonra 1960'larda fırın karbon siyahı üretmeye başladık. 1985'te Tianjin Karbon Siyahı Fabrikası, Amerika Birleşik Devletleri'nden 15.000 tonluk sert Kıta Karbon Siyahı hattını getirdi. Bu 1980'lerde ve 1990'larda gerçekleşti. Daha sonra Tianjin Karbon Siyahı Fabrikası, Fushun Kimyasal Fabrikası ve Karbon Siyahı Araştırma Enstitüsü yeni üretim hattını devraldı ve geliştirdi.

Karbon Siyahının Kullanımları

Kauçuk endüstrisinde uygulama

Üretilen tüm karbon siyahının 90%'den fazlası kauçuk endüstrisine gider. Karbon siyahı esas olarak çeşitli lastik tiplerinde kullanılır. Buna araba, traktör, uçak ve bisiklet lastikleri dahildir. Sıradan bir araba lastiği yaklaşık 10 kilogram karbon siyahına ihtiyaç duyar. Kauçukta kullanılan karbon siyahının çoğu lastik üretimine gider ve 75%'den fazlasını oluşturur. Geri kalanı bantlar, hortumlar ve ayakkabılar gibi diğer kauçuk ürünler içindir. Kauçuk endüstrisinde, karbon siyahı tüketimi toplam kauçuk kullanımının yaklaşık 40-50%'sidir.

Karbon siyahı kauçukta neden en çok kullanılır?

Karbon siyahının kauçukta bu kadar fazla miktarda kullanılmasının nedeni, mükemmel sözde "takviye" yeteneğine sahip olmasıdır. Karbon siyahının "takviye" yeteneği ilk olarak 1914 yılında doğal kauçukta bulunmuştur. Karbon siyahının artık sentetik kauçuğu güçlendirmek için daha önemli olduğu doğrulanmıştır. Lastiklerde karbon siyahının temel faydası, sırt için daha iyi aşınma performansıdır. 30% karbon siyahı içeren bir lastik 48.000 ila 64.000 kilometre arasında dayanabilir. Buna karşılık, aynı miktarda takviye edici olmayan dolgu maddesi kullanan bir lastik yalnızca 4.800 kilometre dayanır. Takviyeli karbon siyahı ayrıca kauçuk ürünlerinin fiziksel ve mekanik özelliklerini artırır. Buna çekme dayanımı ve yırtılma dayanımında iyileştirmeler dahildir.

Doğal kauçuk veya kloropren gibi kristal kauçuklara karbon siyahı eklemek, vulkanize kauçuğun çekme mukavemetini 1 ila 1,7 kat artırabilir. Stiren-bütadien veya nitril kauçuk gibi kristal olmayan kauçuklarda mukavemet 4 ila 12 kat artabilir.

Kauçuk endüstrisinde, karbon siyahı türünü ve miktarını ürünün kullanım amacına ve karşılaşacağı koşullara göre seçin. Lastik sırtları için aşınma direnci en önemli önceliktir. Yüksek takviyeli karbon siyahına ihtiyacınız var. Seçenekler arasında süper aşınmaya dayanıklı, orta-süper aşınmaya dayanıklı veya yüksek aşınmaya dayanıklı fırın siyahı bulunur. Ayrıca, sırt ve karkas kauçuğu düşük histerezis kaybına sahip ve az ısı üreten karbon siyahı kullanmalıdır.

Mürekkep endüstrisinde uygulama

Karbon siyahı, siyah baskı mürekkebinin ana hammaddesidir. Çoğu modern mürekkep, yüksek kaliteli pigment karbon siyahı kullanır. Yüksek kaliteli karbon siyahından yapılan baskı mürekkepleri, net el yazısı ve parlak renklere sahiptir. Gazete ve dergilerin baskı kalitesini büyük ölçüde etkiler. Bu da, insanların kültürel yaşamlarıyla bağlantı kurar. Geniş bir kullanım alanına sahip birçok modern mürekkep türü vardır. Bunlar arasında, haber mürekkebi için karbon siyahı, tüm mürekkep için karbon siyahının yaklaşık 70%'sini oluşturur. Haber mürekkebi 11-13% karbon siyahı içerir. Basılan her ton gazete için yaklaşık 16 kilogram haber mürekkebi tüketilir.

Karbon siyahının parçacık boyutu ve yüzey alanı gibi temel özellikleri, mürekkebin performansını ve işlemlerini büyük ölçüde etkiler.

Mürekkep endüstrisinin birkaç temel gereksinimi karşılamak için karbon siyahına ihtiyacı vardır:

• Siyahlık
• Renk tonu
• Akışkanlık
• Viskozite
• Kurutma
• Tiksotropi

Farklı kullanım amaçları nedeniyle, çeşitli mürekkeplerin karbon siyahına olan gereksinimleri de farklıdır.

Kaplama endüstrisinde uygulama

Kaplama genellikle boya dediğimiz şeydir. Karbon siyahı, kimyasallara, ışığa ve ısıya karşı kararlılığıyla öne çıkar. Bu onu diğer siyah inorganik pigmentlerden ve organik siyah boyalardan daha iyi yapar. Karbon siyahı kaplamalarda kullanılır. Düşük reaktiviteye, yüksek siyahlığa, iyi hava direncine ve güçlü renklendirme gücüne sahiptir. Yüksek kaliteli pigment karbon siyahı, sentetik reçine boyası için harikadır. Arabalar için son kat olarak kullanılır. Ayrıca bisikletler, dikiş makineleri ve aletler için dekoratif boya olarak da kullanabilirsiniz. İletken karbon siyahı, suda çözünen elektroforetik kaplama için astar görevi görebilir.

Plastik endüstrisinde uygulama

Karbon siyahı esas olarak plastiklerde renklendirici olarak kullanılır. Karbon siyahı içeren plastikler ısıdan kaynaklanan dejenerasyona karşı direnç gösterir. Ayrıca boyutları daha az değişir. Ayrıca sertliği, sertliği, elektriksel iletkenliği, termal iletkenliği ve korozyon direncini artırabilir. Daha da önemlisi radyasyon koruması, UV koruması ve antioksidan etkileri vardır. Plastiklerdeki karbon siyahı miktarı genellikle 1~2.75%'dir.

Diğer uygulamalar

Karbon siyahının birçok kullanımı vardır. Başlıca kullanımlarının yanı sıra kuru pillerde ve elektrikli karbon ürünlerinde bulunur. Ayrıca elektrikli ve elektronik bileşenlerde de rol oynar. Sert alaşımlarda, yüksek saflıkta grafitte ve baskı ve boyamada bulabilirsiniz. Ayrıca karbon siyahı elektrostatik fotoğrafçılıkta, fotoğrafik filmde ve barutta kullanılır. Ayrıca çimento, deri, gres, döküm, tarım ve daha fazlasında bulunur. Bu sektörlerde, kullanılan karbon siyahı miktarı az olsa da genellikle büyük bir rol oynar.

Karbon Siyahının Sınıflandırılması

Üretime göre sınıflandırma

Başlıca lamba siyahı, gaz siyahı, fırın siyahı ve kanal siyahı olarak ayrılır.

Kullanıma göre sınıflandırma

Karbon siyahı genellikle kullanım alanlarına göre sınıflandırılır:

• Pigment karbon siyahı
• Kauçuk karbon siyahı
• İletken karbon siyahı
• Özel karbon siyahı

Pigment için karbon siyahı, renklendirme yeteneğine göre küresel olarak sınıflandırılır. Üç türü vardır: yüksek pigmentli karbon siyahı, orta pigmentli karbon siyahı ve düşük pigmentli karbon siyahı. Bu sınıflandırma üç İngilizce harf kullanır. İlk ikisi karbon siyahının ne kadar iyi renklendirebileceğini gösterir. Son harf nasıl yapıldığını belirtir.

Fonksiyona göre sınıflandırma

Esas olarak takviye edici karbon siyahı, renklendirici karbon siyahı, iletken karbon siyahı vb. olarak ayrılır.

Modele göre sınıflandırma

Esas olarak N220, N330, N550, N660, N990, N110, N115, N234, N326, N339, N375, N539, N550, N880 vb. olarak ayrılır.

Karbon siyahı için uluslararası adlandırma standartları:

Kauçuk için karbon siyahı, parçacık boyutuna göre sınıflandırılırdı. Şimdi, azot yüzey alanına göre sınıflandırılıyor. Ayrıca, adlandırmada vulkanizasyon hızı ve karbon siyahı pigment yapısı önemlidir. 4 sistemi vardır. İngilizcedeki ilk harf, kauçuk bileşiğinin vulkanizasyon hızını gösterir. N normal hız, S ise yavaş hız anlamına gelir. Sonraki 3 rakam Arap rakamlarıdır. İlk rakam, karbon siyahı azot yüzey alanının aralığını gösterir. 0 ile 9 seviye arasında değişir. Amerikan Test ve Malzeme Topluluğu'nun D24.41 Komitesi, ikinci ve üçüncü rakamları verir. Bu rakamlar, karbon siyahının yapısal derecelerini gösterir. Bir miktar seçime dayalı olarak, yaklaşık yüksek ve düşük yapılarını yansıtırlar. Nispeten konuşursak, sayı ne kadar büyükse, yapı o kadar yüksektir.

Örneklendirelim:

Karbon siyahı N330 yüksek aşınma dirençli bir fırın siyahıdır. N330 en yaygın kullanılan yüksek aşınma dirençli fırın siyahıdır. Bu ürünün aşınma direnci süper aşınma dirençli seri karbon siyahından biraz daha düşüktür. Ancak kanal karbon siyahından daha iyidir. Bu ürün lastik sırtları, kord kauçuk, yan duvarlar ve çeşitli kauçuk endüstriyel ürünler için kullanılır. Bu ürün kauçuğu güçlendiren bir karbon siyahıdır. Çekme mukavemetini, yırtılma direncini, aşınma direncini ve elastikiyeti iyileştirir. Bu ürünü kullanan binek lastiklerinin yuvarlanma kaybı N300 serisindeki N351'den daha fazladır. Ancak diğer tiplerden daha küçüktür. Kauçuk bileşiklerinde harika dispersiyon ve ekstrüzyon özelliklerine sahiptir. Hem sentetik hem de doğal kauçuklarla iyi çalışır.

Karbon siyahının yapısı ve işlevi

Karbon siyahının yapısı, karbon siyahı parçacıklarının zincirler veya üzümler halinde bir araya gelme derecesiyle ifade edilir. Yüksek yapılı karbon siyahı, kümelerden oluşur. Bu kümeler boyut, şekil ve içerdikleri parçacık sayısı bakımından farklılık gösterir. Yapıyı belirtmek için genellikle yağ emilim değeri kullanılır. Daha yüksek bir yağ emilim değeri, karbon siyahının daha büyük bir yapıya sahip olduğu anlamına gelir. Bu yapı, onu daha kararlı hale getiren bir mekansal ağ kanalı kolayca oluşturur.

Karbon siyahı oluşumu

Karbon siyahı genellikle karbon parçacıklarını ifade eder. Organik maddenin eksik yanması genellikle buna neden olur. Bu süreçte hidrojen ve oksijen suya dönüşür. Ancak karbon tamamen yanmaz. Bunun yerine moleküllerden ayrılır ve karbon siyahı oluşturur.

Farklı formlar

Karbon siyahı karbondan oluşur, ancak genellikle inorganik bir pigment olarak sınıflandırılır. Karbon siyahı, gaz halindeki hidrokarbonların eksik yanması veya termal parçalanmasıyla elde edilen siyah bir tozdur. Farklı üretim süreçleri, kullanılan koşullara bağlı olarak benzersiz özelliklere sahip çeşitli ürünlere yol açar.

Karbon siyahının mikro yapısı

Karbon siyahı parçacıkları mikrokristalin bir yapıya sahiptir. Karbon siyahında, karbon atomlarının dizilimi grafitinkine benzerdir ve altıgen düzlemler oluşturur. Genellikle 3 ila 5 böyle düzlem bir mikrokristal oluşturur. Karbon siyahı mikrokristallerinin her bir grafit katmanındaki karbon atomları düzgün bir şekilde düzenlenmiştir. Ancak katmanlar arasındaki dizilim düzensizdir. Bu nedenle, bu mikrokristaller aynı zamanda yarı-grafit kristalleri olarak da bilinir.

Karbon siyahı parçacık boyutu

Pigment karbon siyahının parçacık boyutu 5 nm kadar düşük olabilir. Karbon siyahı parçacıkları genellikle tek başlarına bulunmaz. Bunun yerine, birçok parçacık karbon kristal tabakasından bağlanır. Bu, zincir benzeri bir şekil oluşturur. Farklı üretim süreçleri, çok çeşitli parçacık boyutlarına sahip karbon siyahı parçacıkları üretebilir. Lamba siyahı üretimi, kaba bir ürün oluşturur. Buna karşılık, gaz siyahı üretimi daha ince ürünler oluşturur.

Not: Fırın siyahı üretim süreci neredeyse tüm parçacık boyutu aralıklarında karbon siyahı üretebilir. Aynı tür karbon siyahının parçacık boyutları değişir. Parçacık boyutu dağılımında bir aralık gösterirler. Genel olarak konuşursak, daha ince parçacıklara sahip olan tür daha dar bir parçacık boyutu dağılımına sahiptir.

Karbon siyahı üretim süreci

Karbon siyahının üretim prensibi genellikle karbon element parçacıklarını ifade eder. Organik maddenin eksik yanması hidrojen ve oksijeni suya dönüştürür. Ancak karbon tam olarak yanmaz ve moleküllerden ayrılarak karbon siyahı oluşturur. Karbon siyahı siyah bir tozdur. Hidrokarbonlar eksik yandığında veya termal çatlamaya uğradığında oluşur.

Farklı üretim yöntemleri, benzersiz özelliklere sahip çeşitli ürünlere yol açar. Bu, kullanılan belirli işlem koşullarına göre gerçekleşir.

Karbon Siyahı Üretim Hammaddeleri

Karbon siyahı yapımında kullanılan temel hammaddeler şunlardır:

• Kömür katranı
• Etilen katranı
• Antrasen yağı
• Doğal gaz
• Yüksek fırın gazı

Kullanılan diğer malzemeler arasında petrol ürünleri, asfalt kömür katranı ve N yağı bulunur. Bunların hepsi çok yüksek karbon içeriğine sahiptir.

Yaygın üretim süreçleri şunlardır:

• Fırın yöntemi
• Sprey yöntemi
• Lamba dumanı yöntemi
• Yuva yöntemi
• Silindir yöntemi
• Karışık gaz yöntemi
• Termal çatlatma yöntemi
• Asetilen yöntemi
• Plazma yöntemi

Eksik yanma yöntemleri şunlardır:

• Fırın yöntemi
• Sprey yöntemi
• Lamba dumanı yöntemi
• Yuva yöntemi
• Silindir yöntemi
• Karışık gaz yöntemi

Termal çatlatma yöntemleri şunlardır:

• Termal çatlatma yöntemi
• Asetilen yöntemi
• Plazma yöntemi

Lamp Black Üretim Süreci

Karbon siyahı yapmanın en eski yolu lamba siyahı yöntemidir. Bu işlemde, ham madde 1,5 metreye kadar genişlikte olabilen düz bir demir plaka üzerinde yanar. Egzoz davlumbazı karbon siyahı ile yanma gazını toplar. Daha sonra 1/4'lük bir kıvrımdan ve yangın borusundan geçerek biriktirme cihazına ulaşır. Karbon siyahının özelliklerini kontrol etmek için, ham maddenin çoğunlukla eksik yandığından emin olun. Bu, yanma plakası ile egzoz davlumbazı arasındaki boşluğun yakınında gerçekleşmelidir.

Sonraki aşamada yanma termal çatlama ile gerçekleşir. Bu, yeterli oksijen olmadığında gerçekleşir. Bu, daha büyük karbon siyahı parçacıklarının oluşmasına neden olur. Bu nedenlerden dolayı, çoğunlukla kaba parçacıklarla karakterize edilen geniş bir parçacık boyutu dağılımı aralığı oluşur. Yanma plakası ve egzoz davlumbazı arasında oluşan parçacıkların sadece küçük bir kısmı havanın oksijeniyle etkileşime girebilir. Bu nedenle, bu karbon siyahlarının birkaç yüzey oksidi vardır. pH değerleri nötrdür ve çok az uçucu madde içerirler.

Gaz siyahının üretim süreci

Gaz siyahı, ismini nasıl yapıldığına göre alır. İlk olarak, ham hidrokarbonlar ısıtılır ve buharlaştırılır. Daha sonra, kendiliğinden tutuşan bir gaz buharı brülöre taşıyarak enerji sağlar. Karbon siyahı, bu yarasa şeklindeki brülörler tarafından üretilen birçok yelpaze şeklindeki alevde oluşur.

Her alev küçüktür ve havada yanar. Bu nedenle, karbon siyahının oluşma şekli, lamba siyahının yapılma şeklinden farklıdır. Lamba siyahı, eksik yanmadan kaynaklanır. Karbon siyahı parçacıkları çok incedir. Ortalama boyutları, türe bağlı olarak 10 ila 30 nm arasında değişir. Gaz siyahı için ortalama parçacık boyutu 13 nm'dir. Yanan alevin üzerinde, üzerine karbon siyahının biriktirildiği ve daha sonra kazınarak kazındığı yavaşça dönen su dolu bir tambur bulunur. Hala sıcakken, yeni karbon siyahı havadaki oksijene temas eder. Bu, kısmi oksidasyona neden olur ve birçok asidik grup oluşturur. Buna karşılık gelen gaz siyahının pH değeri asidik aralıktadır. Ve yüzey oksit içeriğini temsil eden yaklaşık 6% uçucu madde elde edilebilir.

Kanal siyahının üretim süreci

Bu üretim sürecinde ham madde olarak doğal gaz kullanılır. Kanal siyahı süreci, gaz siyahı üretim sürecinin gaz yakma sürecine benzer. Doğal gaz, yelpaze şeklinde alevlerle yanar. Sonuç gaz siyahına çok benzer. Aradaki fark, karbon siyahının biriktirme oluğu olarak düz, su soğutmalı U şeklinde bir oluğun kullanılmasıdır. Ekolojik ve ekonomik nedenlerden dolayı, bu yöntem yıllar önce kullanımdan kaldırılmıştır. Gaz siyahı üretimi çevreye zarar vermez. Bu gaz bazlı karbon siyahı süreci hala kullanılmaktadır.

Fırın siyahı üretim süreci

Gaz siyahı açık havada oluşur. Buna karşılık, fırın siyahı sınırlı oksijene sahip kapalı bir fırında yapılır. Büyük bir alev birçok küçük alevin yerini alır. Yakıt olarak yağ kullanır ve fırını doğru sıcaklığa ısıtmak için yanıcı gaz ekler. Fırın siyahı üretim sürecini ayarlayarak istediğiniz pigment siyahını elde edebilirsiniz. Örneğin, karbon siyahı birçok ortalama parçacık boyutuna sahip olabilir. 80 nm'den 15 nm'ye kadar değişebilir ve gaz siyahı parçacıkları gibi daha da küçük olabilir. Ancak, aynı parçacık boyutu için, gaz siyahı ve fırın siyahı yine de farklıdır, bunun başlıca nedeni farklı yüzey kimyasıdır. Fırın siyahı ürünleri daha pürüzlüdür ve ortalama parçacık boyutu 40 nm'dir.

Fırın siyahı üretim sürecini kullanırken az miktarda alkali bileşikler veya diğer katkı maddeleri ekleyebilirsiniz. Bu, agregaların türünü ve agregasyonunu değiştirir. Sonuç olarak, yüksek yapı veya düşük yapı karbon siyahı elde edebilirsiniz.

Fırın siyahı neredeyse atmosfer altı basınçta ve yetersiz havada üretildiğinden. Çoğunda asidik yüzey oksitleri bulunmaz, ancak yukarıda belirtilen alkali-reaktif piron yapısı bulunur. Fırın siyahının alkali pH'ı, soğuk suya alkali toprak eklenmesinden kaynaklanır. Bu, karbon siyahı üretiminde püskürtmeli söndürme sırasında gerçekleşir. Yapıyı azaltmaya yardımcı olmak için alkali tuzlar da eklenir. Ayrıca, fırın siyahı post-oksidasyon işlemine tabi tutulmazsa, uçucu içeriği düşüktür.

Karbon siyahı nasıl seçilir

Karbon siyahını akıllıca seçin. Seçim yapmadan önce hedeflerinizi düşünün: Karbon siyahıyla ne elde etmek istiyorsunuz? Renklendirme, renklendirme, UV direnci veya iletkenlik. Önemli adım, profesyonel karbon siyahı mühendisleriyle görüşmektir. Malzeme sistemini değerlendirmek için birlikte çalışın. Ardından, en iyi karbon siyahı çeşidini seçin. Renklendirme için, çok siyah olan ve küçük parçacıklara sahip karbon siyahı seçin. Ayrıca, iyi dağıldığından emin olun. Değilse, orijinal gereksinimleri karşılamayacaktır. Renk uyumu için, düşük siyahlığa sahip karbon siyahı seçin. Büyük bir parçacık boyutuna sahip olmalı ve dağılması kolay olmalıdır. Plastiklerde ve kauçukta UV direnci için karbon siyahı kullanın. Orta parçacık boyutuna ve biraz daha yüksek yapıya sahip olanı seçin. İyi UV koruması sağlar.

Karbon siyahının temel özellikleri

Karbon siyahının özellikleri, çeşitli endüstriyel alanlardaki özel kullanımlarını belirler. Aşağıdakiler, temel performans parametreleridir:

• ① Parçacık boyutu (birincil parçacık boyutu)
  • Parçacık boyutu karbon siyahının temel bir özelliğidir. Performansını doğrudan etkiler.
  • Daha küçük parçacıklar daha fazla siyahlık ve daha büyük bir yüzey alanı anlamına gelir. Ancak bu, dağılabilirliği daha da kötüleştirebilir.
  • Parçacık boyutu ne kadar büyükse: siyahlık o kadar düşük olur, ancak dağılması daha kolaydır.
• ②Yapı (DBP emilim değeri) Karbon siyahının yapısı, parçacıklar arasındaki agregasyon yöntemine bağlıdır. Daha yüksek yapı değerleri genellikle daha karmaşık parçacık şekilleri anlamına gelir:
  • Yüksek yapıdaki karbon siyahı: dağılabilirliği ve iletkenliği artırır, ancak siyahlığı azaltabilir;
  • Düşük yapıdaki karbon siyahı: Daha yüksek siyahlığa sahiptir, ancak daha zayıf dağılabilirliğe sahiptir.
• ③Yüzey alanı (toplam özgül yüzey alanı ve dış özgül yüzey alanı) Yüzey alanı genellikle azot adsorpsiyon özgül yüzey alanı (NSA) ve dış özgül yüzey alanı (STSA) ile karakterize edilir:
  • NSA (toplam özgül yüzey alanı): Karbon siyahının toplam yüzey alanını yansıtır;
  • STSA (dış özgül yüzey alanı): Sadece parçacığın dışındaki yüzey alanını ölçer.
  • Gözeneklilik arttıkça, NSA ve STSA arasındaki boşluk genişler. Bu ayrıca taşıyıcı talebini ve viskoziteyi de artırır.
• ④Yüzey kimyası Karbon siyahının yüzeyinde çeşitli fonksiyonel gruplar (oksitler ve sülfitler gibi) bulunur ve bunlar şunları yapabilir:
  • Karbon siyahının nem emme oranını artırmak;
  • Karbon siyahının reçineler, kaplamalar vb. ile uyumluluğunu artırmak.

Önerilen karbon siyahı kırma ekipmanı

Kırma ve sınıflandırma ekipmanı karbon siyahı yapımında anahtardır. Ultra ince, tekdüze ve işlevsel karbon siyahı parçacıkları oluşturmaya yardımcı olur. Aşağıda önerilen ekipmanların birkaç türü verilmiştir.

Mekanik Ultra İnce Öğütme ve Sınıflandırma Makinesi (ACM Serisi)

Özellikler: EPİK Toz Makineleri'S MJW hava sınıflandırıcı değirmeni serisi karbon siyahını D100 < 45μm'ye kadar öğütebilir. 325 mesh elek kalıntısı < 0.001%'dir. Ayrıca 600 mesh'ten 2000 mesh'e kadar özelleştirilmiş inceliği destekler. Karbon siyahı ve polimerin afinitesini artırmak için aktivasyon modifikasyon sürecini destekler.

Uygulama: Çatlamış karbon siyahını derinlemesine işleyerek yüksek değerli dolgu maddeleri veya iletken malzemeler oluşturmak.

Hava akışı sınıflandırıcı (HTS serisi)

Özellikler: EPIC Powder Machinery tamamen kapalı negatif basınç çalışması kullanır. Bu yöntem, malzeme kontaminasyonunu önlemeye yardımcı olan düşük sıcaklıkta kırmaya olanak tanır. Verim oranı, siyah toz için 80%'ye kadar ulaşır. Çok aşamalı sınıflandırıcılar seri olarak çalışır. Bu kurulum, odaklanmış bir parçacık boyutu dağılımı oluşturmaya yardımcı olur. Yüksek saflıkta karbon siyahı üretmek için idealdir.

Uygulama: Yazıcı toneri, pil elektrot malzemeleri ve sıkı incelik gereksinimleri olan diğer sahneler.