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炭黑是碳元素的一種，以納米級(jí)粒徑、無(wú)定形碳形式存在，是有機(jī)物（天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或熱分解而得的產(chǎn)物。炭黑是人類(lèi)最早開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和目前產(chǎn)量最大的納米材料，被國(guó)際化學(xué)品領(lǐng)域列為二十五種基本化工產(chǎn)品及精細(xì)化工產(chǎn)品之一。炭黑工業(yè)對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)以及提高民用生活產(chǎn)品質(zhì)量等方面具有非常重要的意義。
炭黑的主要成分是碳，其基本粒子尺寸在10-100nm之間，因此具有良好的橡膠補(bǔ)強(qiáng)、著色、導(dǎo)電或抗靜電以及紫外線吸收功能。炭黑作為一種功能材料，能夠賦予其他材料或制品一些特殊的使用性能，在許多領(lǐng)域中有著不可替代的作用。炭黑在粘度、著色力、分散性、光澤度及導(dǎo)電性等方面的性能會(huì)隨著其結(jié)構(gòu)的變化而有所變化，從而適用于不同的需求及環(huán)境。炭黑是橡膠補(bǔ)強(qiáng)填充劑，是僅次于生膠的第二位橡膠原材料，同時(shí)炭黑可作為著色劑、紫外光屏蔽劑、抗靜電劑或?qū)щ妱瑥V泛應(yīng)用于塑料、化纖、油墨、涂料、電子元器件、皮革化工和干電池等很多行業(yè)，炭黑作為高純碳材料還可以用于冶金及碳素材料行業(yè)中。
炭黑按主要用途分類(lèi)可分為橡膠用炭黑、導(dǎo)電炭黑和色素炭黑等。
（1）橡膠用炭黑
橡膠用炭黑按造粒方式分類(lèi)，可分為干法造粒炭黑與濕法造粒炭黑兩類(lèi)。
干法造粒是采用干法造粒機(jī)對(duì)炭黑進(jìn)行造粒，粉狀炭黑在滾動(dòng)中，利用分子間力的作用形成球狀顆粒。這種粒子的硬度低，單個(gè)粒子的平均硬度一般在15克以下。包裝和運(yùn)輸后粒子的破損較為嚴(yán)重，細(xì)粉含量平均為15-20%。
濕法造粒是把粉狀炭黑和適量的水及粘結(jié)劑在造粒機(jī)中混合、攪拌形成球形狀顆粒，再經(jīng)干燥除去水分得到最終的顆粒狀產(chǎn)品。濕法造粒的炭黑，單個(gè)粒子的平均硬度一般在35克以上，使得炭黑粒子在運(yùn)輸過(guò)程的破損大幅度減少，使用前可以保持炭黑細(xì)粉含量在7%以下，有效地解決了炭黑使用過(guò)程中粉塵對(duì)環(huán)境的污染。
濕法造粒炭黑具有密度高、強(qiáng)度大、便于儲(chǔ)存運(yùn)輸、環(huán)境污染小的特點(diǎn)，符合我國(guó)炭黑生產(chǎn)新工藝化、生產(chǎn)裝置環(huán)保化的發(fā)展要求。濕法造粒的炭黑粒子在混煉膠中的分散性好，可滿足大型煉膠裝置如子午線輪胎生產(chǎn)線的投料需求。
按炭黑填充輪胎膠料的性能分類(lèi)，炭黑可分成硬質(zhì)炭黑和軟質(zhì)炭黑兩大類(lèi)。硬質(zhì)炭黑又稱胎面炭黑，炭黑原生粒子的粒徑一般為15nm到45nm之間，它們可以和橡膠分子形成有效的化學(xué)鍵，能顯著提高胎面膠的強(qiáng)度、抗撕裂性能和耐磨性能，多用于輪胎的胎面膠。按照ASTM的分類(lèi)方法，N100（包括N115等）、N200（包括N220、N234等）、N300（包括N326、N375、N339等）系列為硬質(zhì)炭黑。軟質(zhì)炭黑又稱胎體炭黑，在橡膠中的補(bǔ)強(qiáng)效果較差，在很大程度上起填充作用，多用于輪胎的胎側(cè)膠和內(nèi)胎膠，炭黑原生粒子的粒徑一般為45nm以上，最大可達(dá)100nm以上，能顯著改善膠料的粘彈性、耐曲繞性并能起到填充作用。按照ASTM的分類(lèi)方法，N500（包括N539、N550等）、N600（包括N650、N660等）、N700（包括N762、N774等）系列為軟質(zhì)炭黑。
（2）導(dǎo)電炭黑
導(dǎo)電炭黑是一種高性能炭黑，可以賦予材料更好的強(qiáng)度、韌性等技術(shù)指標(biāo)，具有低電阻或高電阻性能，可賦予制品導(dǎo)電或防靜電作用。其特點(diǎn)為粒徑小，比表面積大且粗糙，結(jié)構(gòu)高，表面潔凈(化合物少)等。
導(dǎo)電炭黑加入絕緣聚合物（塑料、橡膠）形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)臨界濃度比一般炭黑大的多，電阻系數(shù)比一般炭黑小的多。導(dǎo)電炭黑的加入，使原本為絕緣物的塑料、橡膠體積電阻率顯著下降。
導(dǎo)電炭黑是半導(dǎo)體材料，具有較低的電阻率，能夠使橡膠或塑料具有一定的導(dǎo)電性能，用于不同的導(dǎo)電或抗靜電制品，目前，公司生產(chǎn)的導(dǎo)電炭黑主要用于電力電纜屏蔽材料。
（3）色素炭黑
色素炭黑是著色顏料用炭黑,按著色強(qiáng)度(或黑度)和粒子大小一般分為高色素炭黑、中色素炭黑、普通色素炭黑和低色素炭黑四種,主要由接觸法和油爐法生產(chǎn)。色素炭黑的黑度直接與炭黑的粒徑相關(guān)，粒徑越小，其表面積愈大，炭黑的黑度越高。色素炭黑主要用于油墨、油漆等行業(yè)。
山西永東化工股份有限公司（Shanxi Yongdong Chemistry Industry Co.,Ltd.；股票代碼：002753）2017年年度報(bào)告顯示，為了實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展的需要，其在自行開(kāi)發(fā)改制的多段式超高溫導(dǎo)電炭黑反應(yīng)爐中，研究由DCS調(diào)控煤焦油催化熱裂解、反應(yīng)生成多品種、高分散性、低電阻率導(dǎo)電炭黑的新工藝，從而可以靈活根據(jù)國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)需求，結(jié)合數(shù)學(xué)模型，研究生產(chǎn)出多性能的導(dǎo)電炭黑產(chǎn)品，經(jīng)山西省科技廳鑒定已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。在市場(chǎng)上也打破了美國(guó)卡博特、日本東海炭素等國(guó)外公司在導(dǎo)電炭黑行業(yè)的壟斷地位。隨著公司研發(fā)投入逐年增長(zhǎng)，科技成果轉(zhuǎn)化呈遞增態(tài)勢(shì)，截止報(bào)告期末公司共擁有25項(xiàng)專利。
未來(lái)公司不斷加大科技投入，加大科技創(chuàng)新能力，把科研成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，加速了科技成果的產(chǎn)業(yè)化，增強(qiáng)了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。下一步我們將繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)技術(shù)、財(cái)務(wù)人員培訓(xùn)，構(gòu)筑企業(yè)自身創(chuàng)新平臺(tái)，加強(qiáng)技術(shù)合作，開(kāi)展同國(guó)內(nèi)科研所、高等院校相關(guān)的領(lǐng)域合作，走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的道路，構(gòu)筑國(guó)內(nèi)與國(guó)際創(chuàng)新平臺(tái)，加快企業(yè)自主創(chuàng)新能力建設(shè)，增強(qiáng)企業(yè)的核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，是整個(gè)企業(yè)發(fā)展的必行之路。
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