Carbon Black da pirolisi: strategie di modifica e prospettive applicative

Nerofumo da pirolisi (noto anche come recuperato nero di carbonio, rCB) è un prodotto solido ottenuto dalla pirolisi ad alta temperatura di pneumatici usati, gomma di scarto e altri rifiuti organici in condizioni di assenza o limitazione dell'ossigeno.

  • Fonte principale: Proviene principalmente dal riciclaggio degli pneumatici. Negli impianti di pirolisi, gli pneumatici usati vengono immessi in un reattore chiuso, dove il calore li decompone in olio combustibile, gas combustibile, filo d'acciaio e pirolisi. nero di carbonio.
Particelle di carbonio nero da pirolisi

Differenza dal nero di carbonio convenzionale

Carbon Black convenzionale: Prodotto dalla combustione incompleta di petrolio o gas naturale. Il processo è controllato e garantisce purezza, struttura e chimica superficiale uniformi.

Nerofumo da pirolisi: La composizione è più complessa, contenendo impurità inorganiche (zinco, zolfo, silice, cenere) e idrocarburi residui provenienti dagli additivi per pneumatici. La sua attività superficiale è bassa, la struttura irregolare e le prestazioni dirette significativamente inferiori rispetto al carbon black convenzionale.
Pertanto, è essenziale apportare modifiche prima che l'rCB possa essere riutilizzato come riempitivo di rinforzo in gomma, plastica e altre applicazioni di alto valore, garantendo l'utilizzo circolare delle risorse.

Caratteristiche principali delle prestazioni di rCB

  • Inerzia superficiale: Manca di gruppi funzionali attivi (–OH, –COOH), con conseguente scarsa compatibilità e debole legame con le matrici polimeriche.
  • Alto contenuto di impurità: Contiene notevoli quantità di ceneri (sali inorganici, ossidi metallici), zolfo e idrocarburi residui, che riducono la purezza e le prestazioni del prodotto.
  • Struttura aggregata irregolare: In genere presenta un grado di struttura inferiore (assorbimento DBP) rispetto al carbon black convenzionale, con conseguente rinforzo più debole.
  • Ampio Dimensione delle particelle Distribuzione: Sebbene le dimensioni siano paragonabili al nerofumo N550–N990, la distribuzione non è uniforme.

Nel complesso, il nero di carbonio ottenuto tramite pirolisi non modificato ha scarse prestazioni: rinforzo debole, scarsa disperdibilità e riduzione delle proprietà meccaniche del composito (resistenza alla trazione, resistenza allo strappo, resistenza all'usura).

Polvere di carbone nero da pirolisi

Metodi di modifica convenzionali ed effetti

Modifica fisica

  • Rettifica/Fresatura: Utilizzo mulini a sfere, mulini a getto, ecc. per rompere aggregati di grandi dimensioni. Migliora la disperdibilità, ma una macinazione eccessiva può danneggiare la struttura degli aggregati.
  • Pellettizzazione: La granulazione per estrusione forma particelle uniformi, riduce la polvere e migliora la densità apparente. Migliora la lavorabilità, ma non l'attività superficiale.

Chimico Modifica (il più efficace e ampiamente utilizzato)

  • Ossidazione superficiale: Il trattamento con agenti ossidanti (acido nitrico, perossido di idrogeno, ozono) o l'ossidazione termica in aria introduce gruppi funzionali contenenti ossigeno (–COOH, –OH, –C=O). Migliora l'energia superficiale, l'idrofilia e il legame interfacciale con polimeri polari (ad esempio, nylon). Questo è l'approccio più diffuso ed economico.
  • Modifica dell'innesto: Innesto di polimeri specifici o agenti accoppianti (ad esempio, silano KH-550, TESPT) sulle superfici rCB per adattarle alla compatibilità con determinate matrici. Migliora significativamente l'adesione con gomma siliconica o mescole per pneumatici.
  • Superficie Rivestimento: Il rivestimento con resine, tensioattivi o polimeri a basso peso molecolare migliora la disperdibilità e la lavorabilità, anche se i rivestimenti possono degradarsi durante la lavorazione.
Mulino a macinazione superfine

Prospettive future

  • Tecnologie verdi e a basso costo: Sviluppo di processi ecocompatibili (ad esempio trattamento al plasma, biomodificazione) riducendo al contempo i costi.
  • Applicazioni di alto valore: Modifica profonda (ad esempio, grafitizzazione) per trasformare l'rCB da riempitivo di gomma a materiale funzionale (ad esempio, elettrodi per batterie, adsorbenti).
  • Standardizzazione ed elaborazione intelligente: Definizione di standard rapidi di rilevamento e valutazione per diverse fonti di rCB, combinati con l'intelligenza artificiale per ottimizzare i parametri di modifica per un trattamento preciso.

La modifica è il passaggio fondamentale per trasformare il rCB da "rifiuto" a "risorsa". Attraverso l'innovazione continua, non solo è possibile ridurre l'inquinamento nero, ma è anche possibile promuovere l'economia circolare e gli obiettivi di neutralità carbonica.

Polvere epica

Con oltre 20 anni di esperienza nelle tecnologie di macinazione e modifica ultrafine, Polvere epica Fornisce soluzioni avanzate per la lavorazione del carbonio rCB. Integrando macinazione, classificazione e modifica superficiale, Epic Powder contribuisce a trasformare il nero di carbonio da pirolisi in materiali funzionali di alto valore, consentendo un riciclaggio sostenibile e contribuendo a un futuro più verde.

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