Пиролизная сажа (также известный как выздоровевший) технический углерод, (rCB) — это твердый продукт, получаемый при высокотемпературном пиролизе отработанных шин, отработанной резины и других органических отходов в бескислородных или ограниченных кислородом условиях.
- Основной источникВ основном это происходит за счет переработки шин. На пиролизных установках отработанные шины подаются в закрытый реактор, где при нагреве они разлагаются на мазут, горючий газ, стальную проволоку и пиролизный технический углерод.
Отличие от обычной сажи
Обычный технический углеродПолучается в результате неполного сгорания нефти или природного газа. Процесс контролируется, что обеспечивает однородную чистоту, структуру и химический состав поверхности.
Пиролизная сажаСостав более сложный, содержит неорганические примеси (цинк, сера, кремнезем, зола) и остаточные углеводороды от добавок к шинам. Его поверхностная активность низкая, структура нерегулярная, а прямые эксплуатационные характеристики значительно ниже, чем у обычной сажи.
Таким образом, модификация необходима, прежде чем восстановленный углеродный сажа можно будет повторно использовать в качестве армирующего наполнителя в резине, пластмассах и других высокоценных областях применения, обеспечивая циклическое использование ресурсов.
Основные эксплуатационные характеристики rCB
- Поверхностная инертностьОтсутствие активных функциональных групп (–OH, –COOH) приводит к плохой совместимости и слабому связыванию с полимерными матрицами.
- Высокое содержание примесейСодержит значительное количество золы (неорганических солей, оксидов металлов), серы и остаточных углеводородов, что снижает чистоту и эксплуатационные характеристики продукта.
- Неправильная агрегатная структураКак правило, обладает более низкой степенью структурной целостности (поглощением DBP), чем обычная сажа, что приводит к более слабому армированию.
- Широкий Размер частиц РаспределениеХотя по размеру он сопоставим с техническим углеродом N550–N990, его распределение неравномерное.
В целом, немодифицированный пиролизный технический углерод демонстрирует низкие эксплуатационные характеристики: слабое армирование, плохая диспергируемость и снижение механических свойств композита (прочность на растяжение, прочность на разрыв, износостойкость).
Традиционные методы модификации и их последствия
Физическая модификация
- Измельчение/Фрезерование: С использованием шаровые мельницы, реактивные мельницы, и т. д. для разрушения крупных заполнителей. Улучшает диспергируемость, но чрезмерное измельчение может повредить структуру заполнителя.
- ГранулированиеЭкструзионное гранулирование формирует однородные частицы, уменьшает пылеобразование и повышает насыпную плотность. Улучшает технологичность, но не поверхностную активность.
Химический Модификация (наиболее эффективный и широко используемый)
- Поверхностное окислениеОбработка окислителями (азотной кислотой, перекисью водорода, озоном) или термическое окисление на воздухе вводят кислородсодержащие функциональные группы (–COOH, –OH, –C=O). Улучшает поверхностную энергию, гидрофильность и межфазное связывание с полярными полимерами (например, нейлоном). Это основной и экономически эффективный подход.
- Модификация прививки: Прививка определенных полимеров или связующих агентов (например, силана KH-550, TESPT) на поверхности rCB для обеспечения совместимости с определенными матрицами. Значительно улучшает сцепление с силиконовой резиной или смесями для шин.
- Покрытие поверхностиПокрытие смолами, поверхностно-активными веществами или низкомолекулярными полимерами улучшает диспергируемость и технологичность, хотя покрытия могут разрушаться в процессе обработки.
Перспективы на будущее
- Экологичные и недорогие технологииРазработка экологически чистых процессов (например, плазменная обработка, биомодификация) при одновременном снижении затрат.
- Высокоценные приложения: Глубокая модификация (например, графитизация) для превращения восстановленной углеродной сажи из резинового наполнителя в функциональный материал (например, электроды батарей, адсорбенты).
- Стандартизация и интеллектуальная обработкаРазработка стандартов быстрого обнаружения и оценки различных источников рекомбинантного каннабиноида в сочетании с искусственным интеллектом для оптимизации параметров модификации с целью точного лечения.
Модификация является ключевым шагом в превращении переработанного древесного мусора из “отходов” в “ресурс”. Благодаря непрерывным инновациям можно не только сократить загрязнение окружающей среды черным мусором, но и продвинуться к достижению целей в области циркулярной экономики и углеродной нейтральности.
Эпическая пудра
Обладая более чем 20-летним опытом в области технологий сверхтонкого измельчения и модификации материалов, Эпическая пудра Компания Epic Powder предлагает передовые решения для переработки пиролизной сажи. Благодаря интеграции процессов измельчения, классификации и модификации поверхности, Epic Powder помогает превращать пиролизную сажу в высокоценные функциональные материалы, обеспечивая устойчивую переработку и способствуя созданию более экологичного будущего.