Пиролизный технический углерод (также известный как восстановленный угольно черный, rCB) — твердый продукт, получаемый высокотемпературным пиролизом изношенных шин, резиновых отходов и других органических отходов в условиях отсутствия или недостатка кислорода.
- Основной источник: В основном получается при переработке шин. В пиролизных установках отработанные шины подаются в закрытый реактор, где при нагревании они разлагаются на мазут, горючий газ, стальную проволоку и продукты пиролиза. угольно черный.
Отличие от обычного технического углерода
Обычный технический углерод: Получается путем неполного сгорания нефти или природного газа. Процесс контролируется, обеспечивая равномерную чистоту, структуру и химический состав поверхности.
Пиролизный технический углерод: Состав более сложный, содержит неорганические примеси (цинк, серу, диоксид кремния, золу) и остаточные углеводороды из присадок к шинам. Его поверхностная активность низкая, структура неоднородна, а эксплуатационные характеристики значительно ниже, чем у обычного технического углерода.
Таким образом, модификация является обязательным условием, прежде чем rCB можно будет повторно использовать в качестве армирующего наполнителя в резине, пластмассах и других дорогостоящих изделиях, обеспечивая циклическое использование ресурсов.
Ключевые характеристики эффективности rCB
- Инертность поверхности: Не содержит активных функциональных групп (–OH, –COOH), что приводит к плохой совместимости и слабой связи с полимерными матрицами.
- Высокое содержание примесей: Содержит значительное количество золы (неорганические соли, оксиды металлов), серы и остаточных углеводородов, которые снижают чистоту и эксплуатационные характеристики продукта.
- Нерегулярная структура агрегата: Обычно имеет более низкую степень структурности (абсорбцию ДБФ), чем обычный технический углерод, что приводит к более слабому укреплению.
- Широкий Размер частиц Распределение: Хотя по размеру он сопоставим с техническим углеродом N550–N990, распределение его неравномерно.
В целом немодифицированный пиролизный технический углерод демонстрирует низкие показатели: слабое армирование, плохая диспергируемость и снижение механических свойств композита (прочность на растяжение, прочность на разрыв, износостойкость).
Традиционные методы и эффекты модификации
Физическая модификация
- Шлифование/Фрезерование: С использованием шаровые мельницы, струйные мельницыи т. д. для измельчения крупных агрегатов. Улучшает диспергируемость, но чрезмерное измельчение может повредить структуру агрегата.
- Гранулирование: Экструзионная грануляция формирует однородные частицы, уменьшает пылеобразование и повышает насыпную плотность. Улучшает обрабатываемость, но не поверхностную активность.
Химическая Модификация (наиболее эффективный и широко используемый)
- Поверхностное окислениеОбработка окислителями (азотной кислотой, перекисью водорода, озоном) или термическое окисление на воздухе приводит к появлению кислородсодержащих функциональных групп (–COOH, –OH, –C=O). Улучшает поверхностную энергию, гидрофильность и межфазную связь с полярными полимерами (например, нейлоном). Это основной и экономически эффективный подход.
- Модификация прививки: Прививка специальных полимеров или связующих агентов (например, силана KH-550, TESPT) на поверхности карбида кремния для обеспечения совместимости с определенными матрицами. Значительно улучшает сцепление с силиконовым каучуком или шинными компаундами.
- Поверхность Покрытие: Покрытие смолами, поверхностно-активными веществами или низкомолекулярными полимерами улучшает диспергируемость и перерабатываемость, хотя покрытия могут разрушаться в процессе переработки.
Перспективы будущего
- Экологичные и недорогие технологии: Разработка экологически чистых процессов (например, плазменная обработка, биомодификация) при одновременном снижении затрат.
- Высокоценные приложения: Глубокая модификация (например, графитизация) для превращения rCB из резинового наполнителя в функциональный материал (например, электроды аккумуляторов, адсорбенты).
- Стандартизация и интеллектуальная обработка: Установление стандартов быстрого обнаружения и оценки для различных источников rCB в сочетании с ИИ для оптимизации параметров модификации с целью точного лечения.
Модификация — ключевой шаг на пути к превращению БХБ из «отходов» в «ресурсы». Благодаря постоянным инновациям можно не только сократить выбросы черного углерода, но и достичь целей циклической экономики и углеродной нейтральности.
Эпический порошок
Обладая более чем 20-летним опытом в области технологий сверхтонкого измельчения и модификации, Эпический порошок Предлагает передовые решения для переработки вторичного углеродного углерода (RCB). Благодаря интеграции измельчения, классификации и модификации поверхности, Epic Powder помогает преобразовывать пиролизный технический углерод в высококачественные функциональные материалы, обеспечивая устойчивую переработку и внося вклад в более экологичное будущее.