El negro de carbón es un material industrial importante que se utiliza ampliamente en caucho, plásticos, tintas, revestimientos y otros campos. Las reglas de denominación y las características de la marca de negro de carbón son cruciales para comprender su rendimiento y aplicaciones. En este artículo, se analizarán en detalle las reglas de denominación del negro de carbón, las características del negro de carbón de diferentes marcas y se explorará su rendimiento en diversas aplicaciones.
I. Definición y conceptos básicos del negro de carbón
El negro de carbón es una sustancia negra en micropolvo generada por la combustión incompleta o pirólisis de hidrocarburos en condiciones controladas. El componente principal es el carbono, que contiene una pequeña cantidad de impurezas como oxígeno, hidrógeno y azufre. El negro de carbón tiene una gran área superficial y buena conductividad, lo que lo convierte en un importante material de relleno y pigmento.
Las principales áreas de aplicación del negro de carbón incluyen materiales de refuerzo de caucho, colorantes plásticos, materiales conductores, agentes antiestáticos y pigmentos. Las características del negro de carbón, como el tamaño de partícula, la estructura, el área superficial, la conductividad y las propiedades químicas de la superficie, afectan directamente su eficacia en diferentes aplicaciones.
segundo. Reglas de denominación del negro de carbón
La denominación del negro de carbón suele basarse en su proceso de producción, tamaño de partícula, estructura y área de superficie. Estas reglas de denominación nos ayudan a comprender rápidamente las principales propiedades físicas y químicas de un tipo particular de negro de carbón.
1. Proceso de producción del negro de carbón
Los procesos de producción de negro de carbón se dividen principalmente en negro de horno, negro de canal, negro de carbón de craqueo térmico y negro de acetileno. Los diferentes métodos de producción afectarán el tamaño de partícula, la estructura y el área superficial del negro de carbón.
Horno negro: Este es el proceso de producción más utilizado y representa la gran mayoría de la producción mundial de negro de humo. El negro de horno se fabrica quemando hidrocarburos líquidos o gaseosos en un horno de alta temperatura. Se caracteriza por un tamaño de partícula controlable y una variedad de tipos de productos. El nombre del negro de horno generalmente comienza con "N", seguido de tres dígitos, como N220, N330, etc.
Canal negro: Este proceso genera principalmente negro de carbono en la superficie del quemador a través de hidrocarburos gaseosos. El negro de carbono tiene un tamaño de partícula muy pequeño y características estructurales elevadas. Se utiliza principalmente en tintas y recubrimientos de alta gama. Su nombre suele empezar con “C”.
Negro de carbón de craqueo térmico: Este se produce por la reacción de descomposición térmica de alcanos en condiciones libres de oxígeno. El negro de carbono producido por este método tiene un tamaño de partícula mayor y una estructura más baja, lo que lo hace adecuado para rellenos en caucho y plásticos conductores.
Negro de acetileno: Se genera mediante el craqueo del gas acetileno a altas temperaturas. Tiene una pureza y conductividad extremadamente altas y un tamaño de partícula pequeño, por lo que se utiliza a menudo en materiales altamente conductores, como baterías y electrodos.
2. Tamaño de las partículas y estructura del negro de carbón
El tamaño de partícula y la estructura del negro de carbón son parámetros importantes que determinan sus propiedades físicas. El tamaño de partícula se expresa generalmente en nanómetros, mientras que la estructura se refiere al grado de agregación de las partículas de negro de carbón, que se caracteriza típicamente por el valor de absorción de DBP (ftalato de dibutilo). Cuanto mayor sea el valor, más compleja será la estructura.
Tamaño de partícula: Cuanto menor sea el tamaño de partícula del negro de carbón, mayor será la superficie específica y mejor será el efecto de refuerzo, aunque también puede aumentar la dificultad de procesamiento. Por ejemplo, el tamaño de partícula del N110 es inferior a 20 nanómetros, mientras que el del N330 está entre 30 y 60 nanómetros.
Estructura: La estructura del negro de carbón afecta directamente las propiedades físicas y mecánicas del material, como la resistencia y la resistencia al desgaste. El negro de carbón de alta estructura (como el N220) suele tener un efecto de refuerzo significativo, pero requiere especificaciones más estrictas para el equipo de mezcla durante el procesamiento.
3. Área superficial del negro de carbón
El área superficial específica del negro de carbón se refiere al área superficial total del negro de carbón por unidad de masa, que generalmente se mide mediante el método BET y se expresa en m²/g. El tamaño del área superficial afecta directamente el rendimiento de refuerzo y la capacidad de coloración del negro de carbón. En términos generales, cuanto mayor sea el área superficial específica del negro de carbón, menor será el tamaño de partícula, lo que da como resultado un mejor efecto de refuerzo y una mayor capacidad de coloración.
III. Principales calidades de negro de carbón y sus características
De acuerdo con las reglas de denominación mencionadas anteriormente, los distintos grados de negro de carbón presentan diferencias significativas en cuanto a estructura, tamaño de partícula, área de superficie y más. A continuación, se presenta un análisis detallado de las características de algunos de los principales grados de negro de carbón.
1. Serie N100 de carbono negro
La serie N100 incluye N110, N115, N121, etc. Este tipo de negro de carbono tiene una superficie y una estructura extremadamente altas, con un tamaño de partícula muy fino, generalmente inferior a 20 nanómetros. Estas características hacen que la serie N100 sea particularmente eficaz para reforzar el caucho, especialmente en aplicaciones que requieren una alta resistencia al desgaste y al desgarro.
N110: El N110 es el grado representativo de esta serie, con el tamaño de partícula más pequeño y el mayor rendimiento de refuerzo. Se utiliza principalmente para caucho de banda de rodadura en neumáticos de alto rendimiento, productos de caucho industriales y más, mejorando significativamente la resistencia al desgarro y al desgaste del material. Sin embargo, debido a su alta estructura, puede haber ciertas dificultades de dispersión durante el procesamiento y los requisitos para el equipo de mezcla son relativamente altos.
2. Serie N200 Negro de carbón
El negro de carbón de la serie N200 incluye N220, N231, N234, etc. Estos grados tienen tamaños de partículas ligeramente más grandes que la serie N100, pero aún mantienen una estructura alta, lo que los hace adecuados para aplicaciones que requieren un alto refuerzo y un fácil procesamiento.
N220: El N220 es un grado más común en la serie N200, que ofrece un mejor equilibrio de rendimiento general. Su estructura y efecto de refuerzo son superiores a los de la serie N300, y se utiliza normalmente en bandas de rodadura de neumáticos, productos de caucho industriales, cintas transportadoras y otras aplicaciones que requieren una alta resistencia al desgaste. El N220 también tiene un rendimiento de procesamiento relativamente bueno al tiempo que mantiene una excelente resistencia al desgaste.
Número 234: El N234 tiene una superficie mayor que el N220, lo que proporciona un efecto de refuerzo más fuerte, pero con un rendimiento de procesamiento relativamente bajo. Es adecuado para aplicaciones que exigen una resistencia al desgaste extremadamente alta, como los neumáticos de carreras.
3. Serie N300 Negro carbón
La serie N300 de negros de carbono incluye N330, N339, N351, etc., y es una de las series de negros de carbono más utilizadas. Estos grados tienen áreas y estructuras superficiales medias, ofrecen un buen rendimiento de procesamiento y efectos de refuerzo, y se utilizan comúnmente en neumáticos generales y diversos productos de caucho industriales.
N330: El N330 es el negro de carbono general más típico, con un tamaño de partícula y una estructura moderados, lo que lo hace adecuado para la mayoría de los productos de caucho. Su rango de aplicación es amplio e incluye bandas de rodadura de neumáticos, flancos, mangueras, sellos y más.
N339: El N339 tiene una estructura y una superficie mayores, lo que da como resultado una mayor capacidad de refuerzo en comparación con el N330, pero la dificultad de procesamiento aumenta en consecuencia. Es adecuado para productos de caucho con mayores requisitos de rendimiento, como neumáticos de ingeniería y neumáticos para trabajos pesados.
4. Serie N500 Negro carbón
El negro de carbono de la serie N500 incluye grados como N550 y N560, que tienen áreas superficiales y estructuras más bajas. Ofrecen un buen rendimiento de procesamiento y ciertos efectos de refuerzo, lo que los hace adecuados para productos que necesitan una mayor resistencia pero no requieren una alta resistencia al desgaste.
N550: N550 es el grado representativo de esta serie, conocido por su buen rendimiento de procesamiento y capacidad de recuperación elástica. Se utiliza ampliamente en productos de caucho como flancos de neumáticos, mangueras y cubiertas de cables. Su baja área superficial y estructura contribuyen a una baja pérdida por histéresis y una excelente resistencia al envejecimiento en las aplicaciones.
5. Serie N600 Negro carbón
El negro de humo de la serie N600, que incluye grados como N660 y N683, se caracteriza por tener partículas de gran tamaño y una estructura reducida. Este tipo de negro de humo se utiliza normalmente en aplicaciones que requieren un buen rendimiento de procesamiento, como cámaras de aire y caucho para amortiguadores.
N660: El N660 es un grado típico de la serie N600, que ofrece un buen rendimiento de procesamiento y capacidad de recuperación elástica. Es adecuado para productos de caucho que requieren una baja pérdida de histéresis, como revestimientos interiores de neumáticos y materiales para interiores de automóviles.
6. Serie N700 Negro carbón
El negro de carbono de la serie N700, que incluye grados como N772 y N774, tiene la estructura y área superficial más bajas. Es adecuado para aplicaciones con requisitos bajos de resistencia al desgaste pero con buena elasticidad y resistencia a la fatiga.
N772: El N772 tiene una superficie específica y una estructura reducidas, por lo que se utiliza principalmente en aplicaciones como revestimientos interiores de neumáticos e interiores de automóviles que requieren una baja resistencia al desgaste pero una alta elasticidad. Su superficie y estructura reducidas contribuyen a una buena resistencia a la fatiga.
7. N990 Negro carbón
El negro de humo N990 tiene un tamaño de partícula mayor, normalmente entre 250 y 350 nanómetros. Esto da como resultado una superficie específica menor (aproximadamente 9-11 m²/g) en comparación con la mayoría de los negros de humo de horno. Esto conduce a un menor efecto de refuerzo. El negro de humo N990 tiene una estructura muy baja, lo que proporciona una fuerte capacidad de relleno en caucho, pero un efecto de refuerzo limitado. Por lo tanto, es más adecuado para aplicaciones que requieren alta elasticidad y baja pérdida de histéresis.
Debido a su estructura única, el negro de carbono N990 ofrece buena resistencia al calor y al envejecimiento del caucho. Su estructura baja ayuda a prevenir la deformación de los productos de caucho a altas temperaturas y proporciona buena resistencia al ozono.
A diferencia de los negros de humo de alta estructura, el negro de humo N990 tiene una conductividad extremadamente baja. Es muy eficaz en aplicaciones que requieren propiedades de aislamiento. También es una opción ideal para ciertos cables, sellos y otros productos de caucho que requieren aislamiento eléctrico.
8. Pigmento negro
El pigmento negro es un tipo de negro de carbono que se utiliza específicamente para dar color. Tiene un poder colorante y una estabilidad a la luz extremadamente altos, con un tamaño de partícula generalmente inferior a 10 nanómetros. El pigmento negro se utiliza ampliamente en productos que requieren una coloración negra intensa, como tintas, revestimientos y plásticos.
Características: Las principales características del pigmento negro incluyen su tamaño de partícula extremadamente fino y su alta pureza. Esto le permite proporcionar un efecto de coloración negra de alta intensidad, junto con una buena estabilidad a la luz y resistencia a la intemperie. Dependiendo de los diferentes requisitos de aplicación, el pigmento negro también puede ajustar su área de superficie y estructura. caso Logra distintos niveles de intensidad de color y rendimiento de dispersión.
Solicitud: El pigmento negro se utiliza ampliamente en tintas de impresión, productos plásticos, revestimientos, materiales de construcción y otros campos. Debido a su fuerte poder colorante, una pequeña cantidad de pigmento negro puede lograr un efecto de coloración eficaz. Esto lo hace común en la fabricación de masterbatch y tinta.
Como material industrial importante, las reglas de denominación y las características de marca del negro de carbón proporcionan referencias esenciales para su comprensión y aplicación. Las diferencias en el tamaño de las partículas, la estructura, el área de superficie y otras propiedades entre las diferentes marcas de negro de carbón determinan su rendimiento. Por ejemplo, en caucho, plásticos, revestimientos, materiales conductores y otros campos. Al seleccionar y utilizar correctamente el negro de carbón, se pueden optimizar las propiedades de los materiales para satisfacer las necesidades de aplicaciones específicas. Estas propiedades desempeñan un papel indispensable en la producción industrial moderna y sirven como base crucial para el diseño de materiales de alto rendimiento.
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