炭黑是現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的重要產(chǎn)品之一。絕大部分用于橡膠工業(yè),其余則用于油墨、涂料及其他國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多部門(mén)中。炭黑的生產(chǎn)與人民的物質(zhì)生活和文化生活有著十分密切的關(guān)系。
一、在橡膠工業(yè)上的應(yīng)用
橡膠工業(yè)所用的炭黑約占整個(gè)炭黑產(chǎn)量的90%以上。主要用于各種類型的輪胎,如汽車(chē)輪胎、拖拉機(jī)輪胎、飛機(jī)輪胎、力車(chē)胎、自行車(chē)胎等。每制造一條普通的汽車(chē)外胎,就需要10公斤左右的炭黑。在橡膠用炭黑中,約有四分之三以上的炭黑用于輪胎的制造,其余則用于其他橡膠制品,如膠帶、膠管、膠鞋等。在橡膠制品工業(yè)中,炭黑的消耗量約占橡膠消耗量的40~50%。炭黑在橡膠中的用量之所以這樣多,是由于它具有優(yōu)異的所謂“補(bǔ)強(qiáng)”能力。炭黑的這種“補(bǔ)強(qiáng)”能力早在1914年就首先在天然膠中發(fā)現(xiàn)?,F(xiàn)在已經(jīng)證實(shí),對(duì)于合成橡膠,炭黑的補(bǔ)強(qiáng)能力起著更加重要的作用。炭黑補(bǔ)強(qiáng)的最重要的標(biāo)志是改進(jìn)輪胎胎面的磨耗性能,配合30%補(bǔ)強(qiáng)炭黑的輪胎可以行駛4.8~6.4萬(wàn)公里;而填充等量的惰性或非補(bǔ)強(qiáng)性填充劑代替炭黑,其行駛里程僅為4800公里。除此以外,補(bǔ)強(qiáng)的炭黑還能提高橡膠制品的抗張強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度等物理機(jī)械性能。比如,在天然膠或氯丁膠等結(jié)晶性橡膠中加入補(bǔ)強(qiáng)炭黑比未加入炭黑的硫化膠的抗張強(qiáng)度可以提高1~1.7倍左右;在丁苯膠或丁腈膠等非結(jié)晶橡膠中則可提高到4~12倍左右。
在橡膠工業(yè)中,要根據(jù)制品的用途和使用條件不同,確定炭黑品種及其配合量。例如,對(duì)于輪胎胎面,首先要考慮耐磨性,因此需要高補(bǔ)強(qiáng)性炭黑,如超耐磨爐黑、中超耐磨爐黑或高耐磨爐黑等;而胎面和胎體膠料則要求滯后損失最小、生熱低的炭黑。
二、在油墨工業(yè)上的應(yīng)用
炭黑是黑色印刷油墨的主要原料,近代的油墨多使用優(yōu)質(zhì)的色素炭黑。使用優(yōu)質(zhì)炭黑制成的印刷油墨字跡清晰,色澤鮮明,對(duì)各種報(bào)刊的印刷質(zhì)量影響很大,直接與人民的文化生活緊密相關(guān)?,F(xiàn)代油墨的種類繁多,用途廣泛,其中新聞墨用炭黑占全部油墨用炭黑的70%左右。新聞墨中含有11~13的炭黑。每印刷一頓報(bào)紙要消耗約16公斤的新聞墨。
炭黑的基本性質(zhì)[粒子大小(或比表面積)、結(jié)構(gòu)性和表面性能]對(duì)于油墨的加工和使用性能有著很大影響。油墨工業(yè)對(duì)炭黑的主要要求是黑度、色相、流動(dòng)度、粘度、干燥性和觸變性等。各種油墨由于使用目的不同,對(duì)炭黑的要求也不盡相同。
三、在涂料工業(yè)上的應(yīng)用
涂料就是我們通常所說(shuō)的油漆。炭黑具有對(duì)化學(xué)性質(zhì)、光、熱的穩(wěn)定性,這是其他的黑色無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)黑色染料不可比擬的。炭黑配合涂料中,具有反應(yīng)小、黑度高、耐候性好、著色力強(qiáng)等特點(diǎn)。高級(jí)的色素炭黑用于合成樹(shù)脂漆中可作為轎車(chē)的面漆,也可用于自行車(chē)、縫紉機(jī)及儀表的裝飾漆。具有導(dǎo)電性的炭黑(導(dǎo)電炭黑)可作為水溶性電泳涂漆的底漆。
四、在塑料工業(yè)上的應(yīng)用
塑料中使用炭黑主要作著色劑。填充炭黑的塑料,受熱時(shí)變性小,制品的尺寸變化小,同時(shí)還可以提高其剛性、硬度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及耐腐蝕作用等。更為突出的是,它具有防輻射、防紫外線和抗氧化作用。塑料中炭黑的配合量,一般為1~2.75%。
五、其他應(yīng)用
除了上述炭黑的主要用途之外,炭黑還用于干電池、電碳制品、電器及電子元件、硬質(zhì)合金、高純石墨、印染、靜電攝影、感光膠片、火藥、水泥、皮革、潤(rùn)滑脂、鑄造、農(nóng)業(yè)等各部門(mén)中。在這些部門(mén)中,炭黑的用量雖少,往往作用很大。