Zat tepung berwarna hitam yang terbentuk dari pembakaran tidak sempurna atau pirolisis hidrokarbon dalam fase gas dalam kondisi proses yang dikontrol secara ketat. Komposisinya sebagian besar adalah unsur karbon dan mengandung sejumlah kecil oksigen, hidrogen, dan belerang. Partikel karbon hitam hampir berbentuk bola, berukuran antara 10 dan 500μm. Banyak partikel yang menyatu atau diaglomerasi menjadi agregat dendritik atau berserat yang terikat tiga dimensi. Dalam pengolahan karet ditambahkan pada karet sebagai bahan penguat dan pengisi melalui pencampuran. Karbon hitam adalah salah satu produk industri tertua.
Sifat fisik dan kimia karbon hitam
Perbedaan antara berbagai karbon hitam terutama terletak pada luas permukaan (atau ukuran partikel), morfologi agregat, distribusi massa partikel dan agregat, dan komposisi kimia.
Luas permukaan
Salah satu sifat penting yang digunakan untuk mengidentifikasi dan mengklasifikasikan bernama karbon hitam. Luas permukaan diukur dengan adsorpsi fase gas atau cair. Metode penentuan yang paling klasik adalah metode adsorpsi nitrogen suhu rendah (yaitu metode BET). Karena molekul nitrogen relatif kecil dan dapat memasuki mikropori karbon hitam, hasil yang diukur dengan metode ini mencirikan total luas permukaan karbon hitam. Dalam beberapa tahun terakhir, keberhasilan penelitian metode adsorpsi makromolekul (seperti CTAB), karena makromolekul tidak dapat memasuki mikropori, hasilnya mencirikan luas permukaan luar karbon hitam, yaitu luas permukaan “halus”. Kebanyakan karbon hitam karet tidak berpori, sehingga hasil BET dan CTAB konsisten. Untuk beberapa karbon hitam berpigmen, perbedaan antara dua pengukuran luas permukaan mencirikan kekasaran atau porositas karbon hitam. Metode pengukuran lain – metode penyerapan yodium – juga banyak digunakan dalam pengendalian produksi dan klasifikasi produk, karena kesederhanaan dan kecepatannya. Namun, hasilnya dipengaruhi oleh tingkat oksidasi pada permukaan karbon hitam.
Struktur
Sifat penting kedua dari karbon hitam. Struktur karbon hitam bergantung pada ukuran dan bentuk agregat, serta jumlah partikel dan massa rata-rata setiap agregat. Semua sifat ini mempengaruhi keadaan penumpukan agregat dan volume rongga serbuk. Biasanya, struktur karbon hitam dinyatakan dalam nilai serapan minyak DBP (dibutil ftalat). Nilai DBP karbon hitam setelah kompresi di bawah 170MPa sebanyak empat kali biasa disebut nilai penyerapan minyak kompresi atau nilai 24M4DBP. Nilai penyerapan minyak kompresi benar-benar mencerminkan keadaan agregat karbon hitam pada karet.
Aplikasi industri karbon hitam
Ini terutama digunakan sebagai bahan penguat dan pengisi karet, dan konsumsinya sekitar setengah dari karet. Karbon hitam untuk karet menyumbang 94% dari total karbon hitam, dimana sekitar 60% digunakan dalam pembuatan ban. Ia juga digunakan sebagai zat pewarna untuk tinta, cat, dan plastik serta sebagai zat pelindung UV untuk produk plastik. Ini juga merupakan bahan tambahan penting dalam banyak produk lain, seperti elektroda, sel kering, resistor, bahan peledak, kosmetik, dan krim pemoles.
Karbon hitam terutama digunakan dalam produk karet. Semakin halus ukuran partikel karbon hitam, semakin unggul sifat penguatnya; semakin tinggi derajat struktur karbon hitam, semakin tinggi pula tegangan tarik dan modulusnya yang konstan. Varietas penguat ukuran partikel halus terutama digunakan pada tapak ban, sehingga memberikan ketahanan aus yang sangat baik pada ban. Untuk bagian ban lainnya, seperti dinding samping, lapisan kabel, lapisan bantalan sabuk, dan lapisan dalam, karet harus tahan terhadap retak lentur, oksidasi ozon, ketahanan yang baik, dan sifat termal yang rendah, umumnya menggunakan ukuran partikel yang lebih tebal. tipe semi-kompensasi (luas permukaan spesifik kurang dari 40m2/g) tungku berwarna hitam.
Pigmen dengan alur hitam banyak digunakan pada tinta, pelapis, dan plastik. Tinta, terutama tinta berita, terutama digunakan pada slot pigmen berwarna hitam. Dalam pembuatan cat, slot hitam berpigmen tinggi memberikan warna hitam dan kilap pada hasil akhir otomotif bermutu tinggi, sedangkan slot hitam berpigmen sedang digunakan pada pelapis industri umum. Selain itu, saluran hitam berpigmen sedang juga biasa digunakan sebagai bahan pelindung sinar ultraviolet untuk poliolefin dan digunakan untuk meningkatkan ketahanan produk plastik terhadap cuaca. Alur karet hitam terutama digunakan pada ban, terutama karet tapak ban off-road dan ban rekayasa, yang memberikan kekuatan tinggi pada tapak dan ketahanan aus yang baik.
Retak hitam panas terutama digunakan untuk produk karet. Karena ukuran partikelnya yang kasar dan kinerja perkuatannya yang buruk, bahan ini hanya digunakan untuk penambahan pengisi maksimum, seperti dalam pembuatan alas karet, selang, produk spons, segel, pelapis ban, karet manik, produk insulasi, dan sebagainya.
