Substância pulverulenta preta formada pela combustão incompleta ou pirólise de hidrocarbonetos na fase gasosa sob condições de processo estritamente controladas. Sua composição é principalmente carbono elementar e contém uma pequena quantidade de oxigênio, hidrogênio e enxofre. As partículas de negro de fumo são quase esféricas, entre 10 e 500 μm. Muitas partículas são fundidas ou aglomeradas em agregados dendríticos ou fibrosos ligados tridimensionais. No processamento da borracha, é adicionado à borracha como agente de reforço e enchimento por meio de mistura. O negro de fumo é um dos produtos industriais mais antigos.
Propriedades físicas e químicas do negro de fumo
As diferenças entre os vários negros de fumo estão principalmente na área superficial (ou tamanho das partículas), morfologia dos agregados, distribuição de massa de partículas e agregados e composição química.
Área de Superfície
Uma das propriedades importantes usadas para identificar e classificar negros de fumo nomeados. A área superficial é medida por adsorção em fase gasosa ou líquida. O método mais clássico de determinação é o método de adsorção de nitrogênio em baixa temperatura (isto é, método BET). Como as moléculas de nitrogênio são relativamente pequenas e podem entrar nos microporos do negro de fumo, os resultados medidos por este método caracterizam a área superficial total do negro de fumo. Nos últimos anos, o sucesso da pesquisa do método de adsorção de macromoléculas (como CTAB), porque as macromoléculas não podem entrar no microporoso, os resultados caracterizam a área superficial externa do negro de fumo, a área superficial “lisa”. A maioria dos negros de fumo de borracha não são porosos, portanto os resultados de BET e CTAB são consistentes. Para alguns negros de fumo pigmentados, a diferença entre as duas medições de área superficial caracteriza a rugosidade ou porosidade do negro de fumo. Outro método de medição – o método de absorção de iodo – também é amplamente utilizado no controle de produção e classificação de produtos, caracterizado pela simplicidade e rapidez. Ainda assim, os resultados são afetados pelo grau de oxidação na superfície do negro de fumo.
Estrutura
A segunda propriedade importante do negro de fumo. A estrutura do negro de fumo depende do tamanho e da forma dos agregados, bem como do número de partículas e da massa média de cada agregado. Todas estas propriedades afetam o estado de empilhamento dos agregados e o volume de vazios do pó. Normalmente, a estrutura do negro de fumo é expressa em termos do valor de absorção de óleo DBP (dibutilftalato). O valor DBP do negro de fumo após compressão abaixo de 170MPa quatro vezes é normalmente chamado de valor de absorção de óleo de compressão ou valor 24M4DBP. O valor de absorção do óleo de compressão reflete verdadeiramente o estado dos agregados de negro de fumo na borracha.
Aplicações industriais de negro de fumo
É usado principalmente como agente de reforço e enchimento de borracha, e seu consumo é cerca de metade do consumo de borracha. O negro de fumo para borracha é responsável por 94% do negro de fumo total, dos quais cerca de 60% são usados na fabricação de pneus. Também é usado como corante para tintas, tintas e plásticos e como agente de proteção UV para produtos plásticos. É também um aditivo importante em muitos outros produtos, como eletrodos, células secas, resistores, explosivos, cosméticos e cremes de polimento.
O negro de fumo é usado principalmente em produtos de borracha. Quanto mais fino for o tamanho das partículas do negro de fumo, mais superiores serão as suas propriedades de reforço; quanto maior o grau estrutural do negro de fumo, maior será sua tensão e módulo de tração constante. Variedades de reforço de partículas finas são usadas principalmente na banda de rodagem dos pneus, proporcionando aos pneus excelente resistência ao desgaste. Para outras partes do pneu, como paredes laterais, lona do cordão, camada de amortecimento da correia e revestimento interno, a borracha é necessária para resistir a rachaduras por flexão, oxidação por ozônio, boa resiliência e baixas propriedades térmicas, geralmente usa um tamanho de partícula mais espesso de o tipo semi-compensatório (superfície específica inferior a 40m2/g) forno preto.
O pigmento com ranhura preta é amplamente utilizado em tintas, revestimentos e plásticos. A tinta, especialmente a tinta de notícias, é usada principalmente no slot de pigmento preto. Na fabricação de tintas, os pretos de alta pigmentação proporcionam a escuridão e o brilho dos acabamentos automotivos de alta qualidade, enquanto os pretos de média pigmentação são usados em revestimentos industriais em geral. Além disso, os canais negros de pigmentação média também são comumente usados como agentes de proteção contra luz ultravioleta para poliolefinas e são usados para melhorar a resistência às intempéries de produtos plásticos. O sulco de borracha preto é usado principalmente em pneus, especialmente na borracha da banda de rodagem de pneus off-road e de engenharia, o que confere à banda de rodagem alta resistência e boa resistência ao desgaste.
O preto quente de crack é usado principalmente para produtos de borracha. Devido ao tamanho grosso das partículas e ao baixo desempenho de reforço, ele é usado apenas para ocasiões incrementais de enchimento máximo, como na fabricação de tapetes de borracha, mangueiras, produtos de esponja, vedações, revestimentos de pneus, borracha de talão, produtos de isolamento e assim por diante.
