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1、2002年2月化学工业与工程第19卷第1期Feb.2002CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGVol.19No.1专题综述炭黑的物化性质及表征王道宏,徐亦飞,张继炎(天津大学化工学院,天津300072)摘要:炭黑是一种微观结构、粒子形态和表面性能都极为特殊的炭素材料。炭黑原生粒子是由同心石墨层排列组成。炭黑含有氢、氧及硫等元素,它们基本上位于炭黑表面,形成具有化学活性的表面官能团,决定了炭黑的化学性质。仪器分析技术的发展,为人们研究炭黑表面性质提供了有效的手段,进一步认识了
2、炭黑粒子的表面形态。关键词:炭黑;表面官能团:表面形态+中图分类号:TQ12711文献标识码:A文章编号:1004-9533(2002)01-0076-07ThePhysicochemicalPropertiesandCharacterizationofCarbonBlackWANGDao-hong,XUYi-fei,ZHANGJi-yan(SchoolofChemicalEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Carbonblackisspe
3、cialkindofcarbonaceousmaterialonmicrostructure,particleconfigurationandsurfacebehavior.Thecoacervateparticleofcarbonblackconsistsofliedgraphitelayers.Hydrogen,oxygenandsulfuronthesurfaceofcarbonblackformsurfacefunctionalgroupsandcontrolchemicalpropertiesincarbonbla
4、ck.Theprogressofinstrumentalanalysistechnologyaffordseffectivemethodsforstudyonthesurfacepropertiesofcarbonanddiscoversmoreandmoreinformationofsurfaceconfigurationoncarbonblack.Keywords:Carbonblack;Surfacefunctionalgroup;Surfaceconfiguration炭黑是一种微观结构、粒子形态和表面全燃烧而生成
5、的细小粒状黑色粉末状物[1]性能都极为特殊的炭素材料,是利用烃类物质。质(油类或天然气等碳氢化合物)裂解和不完炭黑通常指的是炉黑、槽黑、热裂黑和灯收稿日期:2000-04-06作者简介:王道宏(1972-),男,辽宁抚顺人,天津大学化工学院博士生,主要从事催化剂的研制与开发。第19卷第1期王道宏等:炭黑的物化性质及表征77[9]烟黑,主要应用于橡胶、涂料、塑料及电炭等的氢含量结果有很好的一致性,但有必要对行业。橡胶工业是炭黑最大的用户,其消耗PVA结果做其它次要含氢物质影响的校正。量约占全部炭黑的94%左右。非橡胶用
6、炭炭黑中的氧来源于炭黑粒子生成时火焰黑约有一半用于印刷油墨,15%用于涂料和中的氧,因此炭黑的生产方式决定了炭黑的油漆,10%用于塑料,5%用于化学药品,5%氧含量。造粒炉黑的含氧量低于l%(质量用于造纸,其余的15%用于诸如颜料添加剂分数,下同),并随着粒径的增大而降低。槽化妆品、电池和炸药细粉(火箭固体推进器)黑以及色素炭黑的含氧量较高,在3%以上。等。炭黑还是一种氧化、还原催化剂,也可作炭黑中的氧以炭黑微粒表面氧化物形式存为催化剂的载体。它可以加快过氧化氢分在,它决定了炭黑的反应性。热解气相色谱解,使碘化钾溶液析出碘,乙
7、烯氧化为水和二法(PGC)是获得炭黑含氧量的一般实用方氧化碳或氧化成醋酸,-萘酚和苯二胺氧法,即在900~1000下测定从炭黑表面化成靛粉,以及硫化氢氧化成硫的反应。还热解的CO2、CO。炭黑水浆的pH试验是表发现炭黑作为烃类裂解催化剂时,其活性相征炭黑氧化特性的标准方法,但它不反映炭当于硅酸铝,它也是烃类异构化的催化剂,是黑表面的中性和碱性含氧化合物[7、8]。乙烯基化合物在聚合过程中碱金属催化剂的12硫[1、2]载体。硫作为炭黑的杂质主要来源于原料。炭黑中的硫大部分是无机硫酸盐及有机硫化1炭黑的组成物,以游离态
8、形式存在的硫是极低的。炭黑中硫含量的测定方法是把炭黑样品在氧气中炭黑的元素组成以碳为主,同时还含有完全燃烧,然后以溶解的方法使生成的SO2少量的但有重要意义的成分氢、氧、硫和完全转化为硫酸盐,最后用滴定分析法测定。灰分,它们显著影响炭黑的性质。在热裂炭13灰分黑中,
