【正文】 ： % 70%炭黑用于輪胎， 20%用于橡膠制品， 10%用于油墨、著色劑 世界知名炭黑生產(chǎn)企業(yè)： （ 1）美國卡博特公司 世界最大的炭黑生產(chǎn)商，在 18個國家擁有 25家炭黑工廠，年總產(chǎn)能約為 208萬 t，占全球總產(chǎn)量的 %，位居世界首位。 ? 1971年開始生產(chǎn)新工藝炭黑，從此炭黑的質(zhì)量得以控制。 ? 1944年發(fā)明高耐磨爐黑，從此打破槽黑一統(tǒng)天下的局面， 50年代末中超耐磨爐黑工業(yè)化生產(chǎn)。 ? 1892年發(fā)明槽法 CB，直至二戰(zhàn)期間占“統(tǒng)治”地位。 一、補強與填充的概念 第一節(jié) 概述 reinforcement filling 二、填料（ filler）分類 補強劑 炭黑（ carbon black） 白炭黑（ silica） 短纖維（ short fiber) 有機樹脂（ anic resin） 無機納米材料（ nanofiller） 按作用分類 填充劑 陶土（ clay） 碳酸鈣 （ calcium carbonate） 滑石粉 （ talcum powder） 硅鋁炭黑 （ silicaalumina carbon black） 高嶺土（ kaolin） … … reinforcing agent filling agent 有機填料 炭黑、短纖維、木質(zhì)素、果殼粉、膠粉等 按性質(zhì)分類 無機填料 白炭黑、陶土、碳酸鈣、高嶺土、硅鋁炭黑等 纖維狀 短纖維、石棉、碳纖維 顆粒狀 炭黑、白炭黑、無機填料 按形態(tài)分類 三．橡膠補強與填充的歷史與發(fā)展 ? 我國發(fā)明炭黑已有千余年歷史，故稱“燈煙”或“烴燈”但均是作坊式生產(chǎn)，未形成規(guī)模。橡膠的補強與填充體系 Chapter 3:Reinforcing and Filling System 青島科技大學(xué) 高分子科學(xué)與工程學(xué)院 《 橡膠工藝學(xué) 》 精品課程多媒體教程 第三章 Tel:13153202230 Email: 吳明生 本章主要內(nèi)容 炭 黑 (carbon black) 白炭黑 silica 填充劑 filler 分類命名 性質(zhì)參數(shù) 結(jié)合橡膠 對加工的影響 對性能的影響 補強 在橡膠中加入一種物質(zhì)后，使硫化膠的耐磨性、抗撕裂強度、拉伸強度、模量、抗溶脹性等性能獲得較大提高的行為。 填充 在橡膠中加入一種物質(zhì)后，能夠增大橡膠的體積，降低制品的成本，改善加工工藝性能，而又不明顯影響橡膠制品性能的行為。 ? 1864年美國用中國古老的工藝方法生產(chǎn)炭黑，并于 1872年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，“炭黑”（ carbon black）一詞出現(xiàn)并廣泛應(yīng)用。 ? 1904年發(fā)現(xiàn)炭黑對橡膠有補強作用。 ? 1960年出現(xiàn)低結(jié)構(gòu)爐黑，爐黑代替槽黑成為現(xiàn)實，槽黑因效率低，生產(chǎn)成本高且污染環(huán)境，又因槽黑有遲緩硫化的作用，故在輪胎生產(chǎn)中已基本淘汰。 ? 上世紀 90年代初低滯后（滾動阻力）炭黑開始盛行。 在中國有上?？ú┨亍⑻旖蚩ú┨?，產(chǎn)能達到33萬噸 /年。 （ 2）德國德固賽集團 在全球擁有 19家炭黑工廠，合計產(chǎn)能約為 145萬 t，占世界總產(chǎn)能的 %，是世界第二大跨國炭黑公司。 （ 3）美國哥倫比亞（科倫比恩）公司 世界第三大炭黑公司，全球擁有 12家炭黑工廠，合計產(chǎn)能約 。 （ 4）臺灣中橡公司 世界第四大炭黑生產(chǎn)企業(yè)，合計產(chǎn)能在 80萬噸以上。 （ 5）印度博拉集團公司 世界第 5位炭黑生產(chǎn)商。目前，該集團擁有 5家炭黑工廠，分別設(shè)在泰國、印度（ 2家）、埃及和中國。 （ 6）日本東海炭株式會社 2022年的生產(chǎn)能力為 t ，中國的工廠設(shè)在天津，產(chǎn)能 4萬 t 。 2022年國內(nèi)炭黑主要生產(chǎn)企業(yè)： 序號 公司名稱 產(chǎn)量 /萬噸 1 黑貓?zhí)亢诠? 2 卡博特炭黑公司 3 河北龍星化工公司 4 蘇州寶化炭黑公司 5 華東橡膠材料公司 6 臺灣中橡公司 7 石家莊新星化炭公司 8 大石橋遼濱炭黑公司 9 河北大光明巨無霸 10 山西永東化工公司 11 青島贏創(chuàng)（德固薩） 12 青州博奧炭黑公司 13 山東貝斯特化工公司 2022年產(chǎn)能超過 70萬噸 山東金獅炭黑 2022年產(chǎn)能達到 15萬噸。 第二節(jié) 炭黑的分類和命名 炭黑粒子的 SEM照片 二、炭黑的生產(chǎn)工藝方法 工藝方法 不完全燃燒法 熱裂解法 爐法 噴霧法 燈煙法 槽法 輥筒法 混氣法 熱裂法 乙炔法 等離子體法 涂料著色劑 油漆和油墨用色素炭黑 干電池生產(chǎn) 橡膠用 橡膠用 生產(chǎn)炭黑的原料： （ 1）乙烯焦油 （ 2）蒽油 （ 3）煤焦油 （ 4）高爐煤氣 （ 5）天然氣 （ 6）炭黑油 橡膠用炭黑主要生產(chǎn)工藝方法： 爐法是在反應(yīng)爐內(nèi)，原料烴（液態(tài)烴、氣態(tài)烴或其混合物）與適量空氣形成密閉湍流系統(tǒng)，通過部分原料烴與空氣燃燒產(chǎn)生高溫使另一部分原料烴裂解生成炭黑，然后將懸浮在煙氣中的炭黑冷卻、過濾、收集、造粒成成品炭黑的方法。噴霧炭黑具有粒子大、結(jié)構(gòu)極高、填充膠料強度中等和永久變形很小的特點，特別適用于橡膠密封制品。 噴霧法 槽法是在自然通風的火房內(nèi)，天然氣或煤層氣通過數(shù)以千計的瓷質(zhì)火嘴與空氣進行不完全燃燒而形成魚尾形擴散火焰，通過火焰還原層與緩慢往復(fù)運動的槽鋼接觸使裂解生成的炭黑沉積在槽鋼表面，然后由漏斗上的刮刀將炭黑刮入漏斗內(nèi)，經(jīng)螺旋輸送器輸出、造粒而制成成品炭黑的方法。生產(chǎn)時，先在一個反應(yīng)爐內(nèi)通入天然氣和空氣并燃燒，待反應(yīng)爐達到一定溫度后停止通入空氣，使天然氣在隔絕空氣的條件下熱裂解生成炭黑。每個反應(yīng)爐均在完成裂解反應(yīng)且溫度降到一定程度后再燃燒加熱，如此循環(huán)生產(chǎn)。 熱裂法炭黑 粒子最大、結(jié)構(gòu)最低 。 4. 熱裂法 等離子體法是用等離子體發(fā)生器加熱反應(yīng)爐，使其達到極高溫度來裂解原料烴（氣態(tài)烴、液態(tài)烴或固態(tài)烴）以連續(xù)生產(chǎn)炭黑的方法。 該法具有以下優(yōu)點： 三、炭黑的分類與命名 按制造方法分類 炭黑 不完全燃燒法炭黑 熱裂解法炭黑 油爐法炭黑 氣爐法炭黑 燈煙法炭黑 噴霧法炭黑 槽法炭黑 滾筒法炭黑 混氣法炭黑 熱裂法炭黑 乙炔法炭黑 等離子體法炭黑 （占 97%以上 ） （占 95%以上 ） 按用途分類 炭黑 橡膠用炭黑 染色炭黑 導(dǎo)電炭黑 油爐法炭黑 氣爐法炭黑 噴霧法炭黑 槽法炭黑 熱裂法炭黑 等離子體法炭黑 燈煙法炭黑 滾筒法炭黑 混氣法炭黑 乙炔法炭黑 特高結(jié)構(gòu)爐黑 按填充膠料性能分類 炭黑 硬質(zhì)炭黑 軟質(zhì)炭黑 超耐磨炭黑（ SAF） 中超耐磨炭黑（ ISAF） 高耐磨炭黑（ HAF） (以 補強為主 ) 細粒子爐黑（ FF） 通用炭黑（ GPF） 半補強炭黑（ SRF） 噴霧炭黑 熱裂法炭黑（ FT、 MT） (以 填充為主 ) 按結(jié)構(gòu)度分類 炭黑 高結(jié)構(gòu)炭黑（ N13 N23 N34 N47 N550等） 正常結(jié)構(gòu)炭黑（ N1 N2 N3 N660等） 低結(jié)構(gòu)炭黑（ N21 N326等） 按 ASTM標準分類 硫化速度快慢 粒徑平均范圍級別 炭黑的牌號 N或 S 0～ 9任一數(shù)字 任意兩位數(shù) N— 正常硫化速度 S— 慢速硫化速度 反映粒徑大小 例： N330 正常硫化速度 平均粒徑為 3系列： 26～ 30nm 牌號， 3系列的正常結(jié)構(gòu)炭黑 數(shù)字越小，粒徑越小 按 ASTM標準分類 ASTM 系列 粒徑范圍 nm 典型炭黑品種 ASTM名稱 英文縮寫 中文名稱 1~10 N100 11~19 N1 N11 N12 N134 SAF 超耐磨爐黑 N200 20~25 N21 N2 N23N29 N29 N294 ISAF 中超耐磨爐黑 N300 26~30 N32 N3 N34 N375 HAF 高耐磨爐黑 N400 31~39 N472 XCF 特導(dǎo)電爐黑 N500 40~48 N53 N550 FEF 快壓出爐黑 N600 49~60 N660 GPF