Углерод технический К-354

Усиливающее действие техуглерода в составе полимеров во многом обусловлено его поверхностной активностью. Оценить степень изменения свойств резиновых вулканизатов, содержащих 50% по массе технического углерода разных марок, можно на основе следующих данных (в качестве основы использован БСК — бутадиен-стирольный каучук):
   - Наименование класса Код Марка по ASTM D1765
   - Размер частиц, нм
   - Растягивающее усилие, МПа
   - Сопротивление истиранию, усл.ед. Суперстойкий к истиранию,
   - Печной SAF N110 20—25 25,2 1,35
   - Промежуточный ISAF N220 24—33 23,1 1,25 С высокой стойкостью к истиранию,
   - Печной HAF N330 28—36 22,4 1,00
   - Быстроэкструдирующийся печной FEF N550 39—55 18,2 0,64
   - Высокомодульный печной HMF N683 49—73 16,1 0,56
   - Полуусиливающий печной SRF N772 70—96 14,7 0,48 Средний термический MT N990 250—350 9,8 0,18
   -Каучук бутадиен-стирольный — — — 2,5 ~0 

Следует отметить, что кроме прекрасных физических свойств техуглерод придаёт наполненным полимерам чёрную окраску. В связи с чем, для производства пластмасс, для которых важен конечный цвет (например обувной пластикат) в качестве усиливающего наполнителя применяют т. н. «белую сажу» (аэросил) — высокодисперсный оксид кремния.

Справедливости ради следует отметить, что доля «белой сажи» возрастает и в производстве автомобильных шин, поскольку резиновые вулканизаты на её основе обладают значительно меньшими потерями на трение при качении, что приводит к экономии топлива. Однако, усиливающее действие «белой сажи» и сопротивляемость вулканизатов истиранию пока существенно хуже, чем при использовании техуглерода.

Способы получения:

Существует несколько промышленных способов получения технического углерода. В основе всех лежит термическое (пиролиз) или термоокислительное разложение жидких или газообразных углеводородов.

В зависимости от применяемого сырья и метода его разложения различают:

• Печной — непрерывный процесс, осуществляемый в закрытых цилиндрических проточных реакторах. Жидкое углеводородное сырьё впрыскивается механическими или пневматическими форсунками в поток газов полного сгорания топлива (природный газ, дизельное топливо), причём расходы всех материальных потоков поддерживаются на заданном уровне. Полученную реакционную смесь для прекращения реакций газификации охлаждают, впрыскивая в поток воду.
   
• Техуглерод выделяют из отходящего газа и гранулируют; ламповый — непрерывный процесс, осуществляемый в специальных проточных реакторах. Жидкое углеводородное сырьё испаряется за счёт подвода теплоты к чаше, в которой оно находится. Пары сырья увлекают во внутрь реактора наружный воздух через кольцевой зазор между приёмным зонтом реактора и чашей для сырья. Материальные потоки контролируются лишь частично. Реакционный канал в хвостовой части реактора охлаждается через стенку водой.
   
• Техуглерод выделяют из отходящего газа и упаковывают; термический — процесс осуществляется в парных реакторах объёмного типа, работающих попеременно. В один из реакторов подают газ (природный, ацетилен) в смеси с воздухом, который, сгорая, нагревает футеровку реактора. В это время во второй предварительно нагретый реактор подают только газ (без воздуха), в ходе протекания реакции футеровка остывает, подачу газа переводят в подготовленный реактор, а остывший разогревают, как описано выше;
   
• Канальный — периодический процесс, осуществляемый в специальных камерах периодического действия, в полу которых установлены щелевые (канальные) горелки. Пламя сгорающего сырья (природный газ) на выходе из горелок сталкивается с охлаждаемым водой металлическим жёлобом, процесс окисления прекращается с выделением техуглерода, который собирается внутри камеры. Полученный продукт периодически выгружают вручную.

Осторожно! Здесь может быть критически важный текст.

 

Классификация

Применяются две классификакации технического углерода: по ГОСТ 7885 и стандарту американского общества испытания материалов ASTM D1765. В соответствии с классификацией по ГОСТ установлены 10 марок технического углерода. В зависимости от способа получения (печной, канальный, термический) маркам присвоены буквенные индексы «П», «К», «Т». Следующий за буквенным цифровой индекс характеризует средний размер частиц техуглерода в целых десятках нанометров. Два последних цифровых индекса выбирались при утверждении марки.

Основные физико-химические характеристики показатели:

Марка по ГОСТ 7885

• Удельная поверхность, 10³м²/кг
• Йодное число, г/кг >Абсорбция масла, 10-5м³/кг
• Насыпная плотность, кг/м³
  П245 119 121 103 330
  П234 109 105 101 340
  К354 150 — — —
  П324 84 84 100 340
  П514 — 43 101 340
  П701 36 — 65 420
  П702 37,5 — 70 400
  П705 23 — 110 320
  П803 16 — 83 320 Т900 14 — — —

 

  Основные физико-химические характеристики показатели типичных марок техуглерода по ASTM приведены ниже: Марка по ASTM D1765 Удельная поверхность, 10³м²/кг Йодное число, г/кг Абсорбция масла, 10-5м³/кг Насыпная плотность, кг/м³ N110 127 145 113 345 N220 114 121 114 355 S315 89 — 79 425 N330 78 82 102 380 N550 40 43 121 360 N683 36 35 133 355 N772 32 30 65 520 N990 8 — 43 640 Воздействие на человека По текущим оценкам Международного агентства по исследованиям в области рака, технический углерод, возможно, является канцерогенным веществом для человека и по этой причине отнесён к группе 2B по классификации канцерогенных веществ. Кратковременное воздействие высоких концентраций пыли техуглерода может вызывать дискомфорт в верхних дыхательных путях за счёт механического раздражения.