엄격하게 제어되는 공정 조건 하에서 기체 상태의 탄화수소의 불완전 연소 또는 열분해에 의해 형성되는 흑색 분말 물질입니다. 그 구성은 주로 탄소 원소이며 소량의 산소, 수소 및 황을 포함합니다. 카본 블랙 입자는 10~500μm 크기로 거의 구형입니다. 많은 입자가 3차원으로 결합된 수지상 또는 섬유질 집합체로 융합되거나 응집됩니다. 고무 가공시 혼합을 통해 강화제 및 충전재로 고무에 첨가됩니다. 카본 블랙은 가장 오래된 산업 제품 중 하나입니다.
카본블랙의 물리화학적 성질
다양한 카본 블랙 간의 차이점은 주로 표면적(또는 입자 크기), 응집체 형태, 입자 및 응집체의 질량 분포, 화학적 조성에 있습니다.
표면적
명명된 카본 블랙을 식별하고 분류하는 데 사용되는 중요한 특성 중 하나입니다. 표면적은 기체 또는 액체상 흡착으로 측정됩니다. 가장 고전적인 측정 방법은 저온 질소 흡착법(즉, BET 방법)입니다. 질소 분자는 상대적으로 작고 카본 블랙의 미세 기공에 들어갈 수 있기 때문에 이 방법으로 측정한 결과는 카본 블랙의 전체 표면적을 특징으로 합니다. 최근 몇 년 동안 CTAB와 같은 거대분자 흡착 방법에 대한 연구가 성공했는데, 거대분자는 미세 다공성으로 들어갈 수 없기 때문에 결과는 카본 블랙의 외부 표면적, 즉 "매끄러운" 표면적을 특징으로 합니다. 대부분의 고무 카본 블랙은 비다공성이므로 BET와 CTAB의 결과는 일관됩니다. 일부 착색된 카본 블랙의 경우, 두 표면적 측정 간의 차이는 카본 블랙의 거칠기 또는 다공성을 특징으로 합니다. 또 다른 측정 방법인 요오드 흡수법은 단순성과 속도를 특징으로 하는 생산 관리 및 제품 분류에 널리 사용됩니다. 그러나 결과는 카본블랙 표면의 산화 정도에 영향을 받습니다.
구조
카본 블랙의 두 번째 중요한 특성. 카본블랙의 구조는 응집체의 크기와 모양뿐만 아니라 각 응집체의 입자 수와 평균 질량에 따라 달라집니다. 이러한 모든 특성은 응집체의 적층 상태와 분말의 공극 부피에 영향을 미칩니다. 일반적으로 카본블랙의 구조는 DBP(디부틸프탈레이트) 흡유량으로 표현됩니다. 170MPa 이하에서 4회 압축한 후 카본블랙의 DBP 값을 관례적으로 압축 흡유 값 또는 24M4DBP 값이라고 합니다. 압축 오일 흡수 값은 실제로 고무의 카본 블랙 집합체 상태를 반영합니다.
카본 블랙 산업 응용
주로 고무의 보강재, 충진재로 사용되며 사용량은 고무의 절반 정도이다. 전체 카본블랙 중 고무용 카본블랙은 94%를 차지하며, 이 중 약 60%가 타이어 제조에 사용됩니다. 또한 잉크, 페인트, 플라스틱의 착색제, 플라스틱 제품의 자외선 차단제로도 사용됩니다. 또한 전극, 건전지, 저항기, 폭발물, 화장품 및 광택 크림과 같은 다른 많은 제품의 중요한 첨가제이기도 합니다.
카본블랙은 주로 고무제품에 사용됩니다. 카본블랙의 입자 크기가 미세할수록 강화 특성이 더욱 우수합니다. 카본 블랙의 구조적 정도가 높을수록 일정한 인장 응력과 모듈러스가 높아집니다. 타이어 트레드에는 주로 미세입자 크기의 강화품종을 사용하여 타이어의 내마모성이 우수합니다. 측벽, 코드 플라이, 벨트 쿠션 층 및 내부 라이너와 같은 타이어의 다른 부분의 경우 고무는 굴곡 균열, 오존 산화, 우수한 탄력성 및 낮은 열 특성에 저항해야 하며 일반적으로 더 두꺼운 입자 크기를 사용합니다. 반보상형(비표면적 40m2/g 이하) 퍼니스블랙.
그루브 블랙이 있는 안료는 잉크, 코팅, 플라스틱 등에 널리 사용됩니다. 잉크, 특히 뉴스잉크는 주로 피그먼트슬롯블랙에 사용됩니다. 도료 제조 시 고안료 슬롯 블랙은 고급 자동차 마감재의 흑색성과 광택을 부여하고, 중안료 슬롯 블랙은 일반 산업용 코팅에 사용됩니다. 또한, 중색소 채널블랙은 폴리올레핀의 자외선 차폐제로도 흔히 사용되며, 플라스틱 제품의 내후성을 향상시키기 위해 사용됩니다. 고무 그루브 블랙은 주로 타이어, 특히 오프로드 및 엔지니어링 타이어의 트레드 고무에 사용되며 트레드에 높은 강도와 우수한 내마모성을 제공합니다.
핫크랙블랙은 주로 고무제품에 사용됩니다. 거친 입자 크기와 열악한 강화 성능으로 인해 고무 매트, 호스, 스폰지 제품, 씰, 타이어 라이너, 비드 고무, 단열 제품 등과 같은 최대 필러 증분 경우에만 사용됩니다.
