Технический углерод - высокодисперсное углеродистое вещество, получаемое при частичном сгорании или термическом распаде углеводородов. В разных случаях производства, изменяется дисперсность частиц, она и определяет молекулярно-технические качества технического углерода, и в первую очередь глубину цвета. которого будет зависеть от физических и химических свойств, представляет собой искусственно полученный пигмент, имеет вид мягкого порошка, черного цвета.
Технический углерод всех наименований, кроме ТГ-10, производиться в гранулированном виде. можно как для производства резины, так и любых других пластических масс в качестве усиливающего средства.

По процессу получения газовый технический углерод разделяется на такие виды:
- канальный технический углерод получают при сгорании газа или газа смешанного с маслом в камере оборудованной щелевыми горелками, путем осаждения на охлаждающих лотках.
- печной технический углерод добывают при сгорании смеси природного газа и алифатических углеводородов, в факеле. На выходе имеет вид аэрозоля, который охлаждается водой.
- термический (термическая сажа) получают в генераторе при разложении углеводородов под термообработкой без доступа воздуха.
- ацетиленовый получают взрывном расщеплением ацетилена.

Маслоемкость технического углерода имеет прямую зависимость от удельной поверхности и с уменьшением диаметра частиц только увеличивается, то есть для термического технического углерода 45—80, лампового 90—110.
Вид частиц технического углерода, как правило имеет шарообразную или похожую на нее форму, а удельная поверхность самых больших дисперсных сортов составляет 80—90 м2 / г. Технический углерод имеет большую красящую способность и укрывистость. Он широко используется в разнообразных отраслях промышленности. Больше всего технический углерод применяется в резиновой промышленности (примерно 85—95 % производства во всем мире).

Значительный объем потребления технического углерода используется для окрашивания пластмасс.

Технический углерод входит в состав полимерных материалов, но применение его является разнообразным. Так, технический углерод умеренно используется для изменения цвета виниловых полимеров, так как такие полимерные материалы черных цветов не находят большого использования (строительные материалы). Кроме того, технический углерод является стабилизатором при применении его в полиолефинах и в кое-каких других термопластичных полимерах.
При покраске полимера в темные цвета технический углерод включается 2% (к массе полимера), для более светлых цветов 0,02 — 0,5 % в смешении с диоксидом титана, оксидом железа и иными пигментами. Большое количество оттенков, можно получить при изменении размера частиц технического углерода. Некоторое влияние на цвет окрашенного вещества оказывают свойства (такие как прозрачность, качество поверхности) окрашиваемого полимера. Чтобы получить наиболее глубокую черную окраску используют более высококачественный технический углерод, обычно канальный (К-354) и печной (П-234, П-803).
Если требований к глубине окраски нет, то используют грубодисперсные сорта технического углерода, имеющие лучшее для этого качество — отличную диспергируемость. При уменьшении размера частиц ухудшается диспергируемость пигмента. Для большей глубины оттенка окрашивания трудно диспергирующимися мелкодисперсными видами технического углерода желательно использовать выпускные формы.

Использование технического углерода для получения электропроводящих покрытий.

При таких условиях, используют большое количество полимера для получения значительно большей площади контакта частиц технического углерода. Для покраски электроизоляционных материалов применяют газовый канальный углерод, у которого сравнительно высокое содержание летучих веществ, что содействует низкой электрической проводимости. Вместе с этим для получения наибольшего разделения частиц пигмента в полимере вводят малое количество углерода.
Технический углерод, как правило, добавляют практически ко всем полимерам для повышения их устойчивости к атмосферному влиянию, поскольку данное вещество имеет способность защищать полимеры от действия на него ультрафиолетового излучения. Воздействие технического углерода на стабильность системы имеет прямую зависимость на величину его частиц и концентрации. Одной из лучших защит, считается та, которую гарантирует канальный технический углерод с диаметром частиц 17—19 нм и с концентрацией около 3 %.
В некоторых случаях технический углерод является антиоксидантом, сдерживая термическую деструкцию полимеров. Это связано с возможностью технического углерода присоединять кислород и свободные радикалы. Например, при покраске полиэфиров, технический углерод тормозит отверждение , однако, при пигментировании полиуретанов, возможно, возникнет необходимость корректировки.

В разных производственных процессах, применяющих технический углерод , требуется применять комплексные меры предосторожности. Противопожарная защита является основной действенной мерой предосторожности в местах проведения разнообразных работ. Нынешние системы автоматической противопожарной безопасности, являются универсальным сочетанием всех элементов системы, настроенных на выявление очагов возгорания. Положительными сторонами таких комплексных мер является управление эвакуацией людей и практически полным отсуствием ложных срабатываний.

Изобретение относится к углеродным сажам, которые могут быть использованы в различных областях и особенно при производстве пластмассовых и резиновых композиций. Сущность изобретения заключается в печной углеродной саже, имеющей йодное число 12-18 мг/г и дибутилфталатное число 28-33 см 3 100 г, а также композиции на основе материала из резины или пластмассы, содержащей эту сажу. Преимуществом углеродных саж по изобретению является возможность их введения и натуральные, синтетические резины, в пластмассы и их смеси вместо смеси термической и печной сажи. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 6 табл., 2 ил.

Изобретение относится к новым углеродным сажам, которые могут быть использованы в различных областях и особенно, при производстве пластмассовых и резиновых композиций. Углеродные сажи могут быть использованы в качестве пигментов, наполнителей, упрочняющих наполнителей, а также для других целей. Они находят широкое применение при получении резиновых и пластмассовых композиций, в которых желательно оптимальное сочетание технологических свойств смеси и физических свойств изготовляемых изделий. Углеродные сажи обычно характеризуются на основе их свойств, включая, но не ограничиваясь только ими, площадь поверхности, химию поверхности, размеры агрегатов и размеры частиц. Свойства углеродных саж определяют аналитическим путем с использованием тестов, известных в данной области техники, например, определяют йодное число (I 2 No), адсорбцию дибутилфталата (ДБФ), красящую способность (Тон), Dst, Dmode и M-отношение, которое рассчитывают путем деления среднего диаметра Стокса на форму диаметра Стокса (M-отношение = Dst/Dmode). Известно несколько работ, относящихся к углеродным сажам: патенты США 4366139, 4221772, 3799788, 3787562, СССР 1279991, Канады 455504, Японии 61-047759, британский патент 1022988 и японский патент 61-283635. Ни в одной из указанных публикаций не раскрывается углеродная сажа настоящего изобретения. Более того, ни в одной из работ не описывается использование углеродной сажи согласно настоящему изобретению. Предлагается новый класс углеродных саж, который обладает преимуществами при использовании в резиновых и пластмассовых композициях, для которых имеют большое значение технологические и физические свойства, такие как энергия смешения, вязкость, скорость вулканизации, усадка при экструзии, предел прочности при разрыве, усталостная прочность, остаточная деформация при сжатии, твердость, внешний вид поверхности. Эти углеродные сажи, как установлено, обладают уникальным сочетанием свойств, что делает их особенно приемлемыми при получении изделий экструзией или формованием, при производстве шлангов и ремней. Этот класс печных углеродных саж имеет иодное число (I 2 No) 12 - 18 мг/г (миллиграмм йода на 1 грамм углеродной сажи) и ДБФ (дибутилфталатное число) 28 - 33 см 3 /100 г (см 3) дибутилфталата на 100 г углеродной сажи). Предпочтительно этот класс углеродных саж отличается йодным числом приблизительно 15 мг/г. Предлагается новый класс пластмассовых и резиновых композиций, содержащих углеродные сажи. Углеродные сажи согласно изобретению могут быть получены в реакторах для получения сажи, имеющих зону сжигания, зону превращения и реакционную зону. Сырье, образующее углеродную сажу, вводят в поток горячих газообразных продуктов горения. Получаемая смесь сырья и горячих газообразных продуктов горения поступает в реакционную зону. Пиролиз сырья, образующего углеродную сажу, останавливают путем гашения (резкого охлаждения) смеси после образования углеродных саж согласно изобретению. Предпочтительно пиролиз останавливают путем введения гасящей жидкости. Более подробно способ получения новых углеродных саж согласно изобретению описан ниже. Резины и пластмассы, для которых предназначены новые углеродные сажи согласно изобретению, включают натуральные и синтетические резины и пластмассы. Обычно может быть использовано приблизительно от 10 до 300 мас.ч. углеродной сажи на каждые 100 мас. ч. резины и пластмассы. К резинам и пластмассам, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, относятся натуральный каучук, синтетический каучук и его производные, такие как хлорированный каучук, сополимеры, приблизительно 10 - 70 мас.% стирола и приблизительно 90 - 30 мас.% бутадиена, такие как сополимер 19 частей стирола и 81 части бутадиена, сополимер 30 частей стирола и 70 частей бутадиена, сополимер 43 части стирола и 57 частей бутадиена, а также сополимеры 50 частей стирола и 50 частей бутадиена; полимеры и сополимеры сопряженных диенов, такие как полибутадиен, полиизопрен, полихлорпрен и т.д., и сополимеры таких сопряженных диенов с мономерами, содержащими этиленовую группу, способную к сополимеризации с ними, такими как стирол, метилстирол, хлорстирол, акрилонитрил, 2-винил-пиридин, 5-метил-2-винилпиридин, 5-этил-2-винилпиридин, 2-метил-5-винилпиридин, алкилзамещенные акрилаты, винилкетон, митилизопропилкетон, метилвиниловый эфир, альфа-метиленкарбоновые кислоты и их эфиры и амиды, такие как акриловая кислота и амид диалкилакриловой кислоты; также могут быть использованы сополимеры этилена и других альфа-олефинов, таких как пропилен, бутен-1 и пентен-1; наиболее предпочтительны этилен-пропиленовые сополимеры, в которых содержание этилена лежит в интервале от 20 до 90 мас.%, и этилен-пропиленовые полимеры, в которых дополнительно содержится третий мономер, например, такой как дициклопентадиен, 1,4-гексадиен и метиленнорборнен. Также предпочтительными полимерными композициями являются такие олефины, как полипропилен и полиэтилен. Преимущество углеродных саж согласно изобретению состоит в том, что они могут быть введены в натуральные резины, синтетические резины, в пластмассы и их смеси при промышленном использовании, особенно когда большое значение имеют технологические свойства смеси и эксплуатационные свойства изделия. Дополнительное преимущество углеродных саж согласно изобретению заключается в том, что они могут быть использованы для замены смесей термической и печной саж в тех случаях, в которых для достижения требуемых свойств в настоящее время необходимо использовать смеси углеродных саж. Другие преимущества настоящего изобретения станут понятны из приведенного ниже подробного описания изобретения. Фиг. 1 изображает поперечный разрез части одного из реакторов для получения печной сажи, который может быть использован при получении углеродных саж в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 2 изображает пример гистограммы весовых фракций агрегатов образца углеродной сажи относительно диаметра Стокса данного образца. Аналитические свойства нового класса печных углеродных саж настоящего изобретения представлены в табл. 1. Углеродные сажи настоящего изобретения могут быть получены в модульном, называемом также "ступенчатым", реакторе получения печной сажи. Секции обычного модульного ректора получения печной углеродной сажи, который может быть использован в настоящем изобретении, представлены на фиг. 1. Другие детали обычного модульного реактора получения печной углеродной сажи можно найти в описании, содержащемся в патенте США 3922335. Реактор получения углеродной сажи, который также может быть использован для получения углеродной сажи согласно изобретению, описан в патентной заявке США No 07/818943, поданной 10 января 1992. Углеродные сажи, полученные в примерах, описанных в данной работе, получены в соответствии со способом, представленным в заявке "943. В этой заявке описан способ получения углеродных саж, в котором дополнительный углеводород вводится в реакционную зону многоступенчатого реактора, и реакции предварительного сжигания и полного сжигания проводятся таким образом, чтобы SS1 процесса составляло меньше нуля. Величину SS1 процесса можно определить по следующему уравнению: где абсолютное значение SAS mf ; (ДБФ) mf - - изменение в адсорбции ДБФ углеродной сажей вследствие изменения объемной скорости сырья при сохранении неизменными всех других параметров процесса; (иодное число) mf - - изменение в адсорбции йода углеродной сажей вследствие изменения объемной скорости сырья при сохранении неизменными других параметров процесса; (ДБФ) ah - - изменение в адсорбции ДБФ углеродной сажей вследствие изменения объемной скорости дополнительного углеводорода при сохранении неизменными всех других параметров процесса; (иодное число) ah - изменение в адсорбции йода углеродной сажей вследствие изменения объемной скорости дополнительного углеводорода при сохранении неизменными всех других параметров процесса. "Дополнительный углеводород" включает водород или любой углеводород, имеющий мольное отношение водород/углерод больше, чем мольное отношение водород/углерод сырья. Углеродные сажи настоящего изобретения могут быть получены в реакторе получения печной углеродной сажи 2, представленном на фиг. 1, который включает зону сжигания 10, которая имеет зону со сходящимся диаметром 11, зону превращения 12, входную секцию 18 и реакционную зону 19. Диаметр зоны сжигания 10 до точки, от которой начинается зона со сходящимся диаметром 11, обозначен D-1; диаметр зоны 12 - D-2; диаметры ступенчатой входной секции 18 - D-4, D-5, D-6 и D-7; а диаметр зоны 19 - D-3. Длина зоны сжигания 10 до точки, от которой начинается зона со сходящимся диаметром обозначена L-1; длина зоны со сходящимся диаметром L-2; длина зоны превращения обозначена L-3; а длины ступеней входной секции реактора 18 - L-4, L-5, L-6 и L-7. Для получения углеродной сажи в зоне 10 генерируют горячие газообразные продукты горения путем контактирования жидкого или газообразного топлива с потоком подходящего окислителя, такого как, например, воздух, кислород, смеси воздуха и кислорода и т.д. В качестве топлива, которое приемлемо для контактирования с потоком окислителя в зоне сжигания 10 для получения горячих газообразных продуктов горения, могут быть использованы любые легко горючие газы, пары или жидкости, например, природный газ, водород, моноксид углерода, метан, ацетилен, спирт или керосин. Однако обычно предпочтительно использовать топливо, имеющее высокое содержание углеродсодержащих компонентов, в частности, углеводороды. Отношение воздуха к природному газу, используемому для получения углеродных саж согласно изобретению, составляет предпочтительно приблизительно от 10: 1 до 100: 1. Для облегчения образования горячих газообразных продуктов горения поток окислителя может быть предварительно нагрет. Потоки горячих газообразных продуктов горения поступают из зоны 10 и 11 в зоны 12, 18 и 19. Направление потока горячих газообразных продуктов горения показано на фиг. 1 стрелкой. Сырье 30, образующее углеродную сажу, вводят в точке 32 (расположена в зоне 12) и/или в точке 70 (расположена в зоне 11). Углеводородное сырье, образующее углеродную сажу, которое может быть использовано в данном случае и которое легко испаряется в условиях проведения реакции, представляет собой ненасыщенные углеводороды, такие как ацетилен; олефины, например, этилен, пропилен, бутилен; ароматические углеводороды, например, бензол, толуол и ксилол; некоторые насыщенные углеводороды; а также другие углеводороды, такие как керосин, нафталин, терпены, этиленовые смолы, ароматические крекинг-продукты и т.д. Расстояние от конца зоны со сходящимся диаметром 11 до точки 32 обозначено F-1. Обычно сырье, образующее углеродную сажу, 30 вводят в виде множества потоков, которые проникают во внутренние области потока горячих газообразных продуктов горения с целью обеспечения высокой скорости перемешивания сырья, образующего углеродную сажу, с помощью горячих газообразных продуктов горения с тем, чтобы быстро и полностью превратить сырье в углеродную сажу. Дополнительный углеводород вводят в точке 70 через зонд 72 или через каналы 75 в стенках, которые образуют границы зоны 12 процесса образования углеродной сажи, или через дополнительные каналы для углеводорода 76 в стенках, которые образуют границы зон 18 и/или 19 процесса образования углеродной сажи. Дополнительный углеводород может быть введен в любое положение между точкой сразу после первичной реакции сжигания топлива на первой стадии и точкой перед окончанием образования углеродной сажи при условии, что непрореагировавший дополнительный углеводород в конечном счете поступает в реакционную зону. Расстояние от точки 32 до точки 70 обозначено H-1. В примерах, представленных в данном описании, дополнительный углеводород вводят через три отверстия в одной и той же аксиальной плоскости, что и потоки сырья, образующие углеродную сажу. Отверстия чередуются - одно для сырья, следующее - для дополнительного углеводорода, располагаясь по периферии зоны 12. Следует отметить, однако, что такой вариант является только примером и не должен ограничивать методы, которые могут быть использованы для введения дополнительного углеводорода. Смесь сырья, образующего углеродную сажу, и горячих газообразных продуктов горения поступает через зону 12 в зону 18 и затем в зону 19. Гаситель 60, расположенный в точке 62, впрыскивающий гасящую жидкость 50, в качестве которой может служить вода, используется для остановки химической реакции после образования углеродной сажи. Точка 62 может быть определена с помощью любого известного в данной области способа, предназначенного для выбора места гашения для остановки пиролиза. Один из методов определения места гашения для остановки пиролиза заключается в определении точки, при которой достигается приемлемый уровень экстракции толуолом углеродной сажи. Уровень экстракции толуолом может быть измерен с помощью методики ASTM D1618-83 "Экстракция углеродной сажи - изменение цвета толуола". Q обозначает расстояние от начала зоны 18 до точки гашения 62 и изменяется в зависимости от расположения гасителя 60. После гашения смеси горячих газообразных продуктов горения и сырья, образующего углеродную сажу, холодные газы поступают в любые обычные охлаждающие и разделяющие устройства, в которых происходит выделение углеродной сажи. Отделение углеродной сажи от потока газов легко осуществляется с помощью обычных приспособлений, например, с помощью осадителя, циклонного сепаратора или рукавного фильтра. За стадией отделения может следовать стадия гранулирования с использованием, например, мокрого гранулятора. При оценке аналитических и физических свойств углеродных саж согласно изобретению проводят следующие методики испытаний. Иодное число углеродных саж (I 2 No) определяют в соответствии с методикой ASTM D 1510. Красящую способность (Тон) определяют в соответствии с методикой ASTM D3265 - 85a. ДБФ (дибутилфталатное число) углеродных саж определяют в соответствии с методикой ASTM D3493-86. Величину поглощения бромида цетилтриметиламмония (ЦТМА, СТАВ) углеродных саж определяют в соответствии с методикой ASTM D3765-85/ Dmode и Dst углеродных саж определяют из гистограммы весовых фракций углеродной сажи относительно диаметров Стокса агрегатов углеродной сажи, как показано на фиг. 2. Данные, используемые для построения гистограммы, получают с помощью дисковой центрифуги, производимой фирмой Jouce Loebl Co. Ltd. of Tyne and Wear (Англия). Приведенная ниже методика, которая использовалась для получения указанных данных, представляет собой модификацию методики, описанной в руководстве по эксплуатации дисковой центрифуги фирмы Joyce Loebl (DCF 4008, опубликована 1 февраля 1985 г., приведена в качестве справочного материала). Методика следующая: образец углеродной сажи весом в 10 мг взвешивают во взвешивающем сосуде, затем добавляют к 50 см 3 раствора 10% абсолютного этанола и 90% дистиллированной воды, который включает 0,05% поверхностно-активное вещество NONIDET P-40 (торговая марка ПАВ, производимого и продаваемого фирмой Shell Chemical Co.). Полученную суспензию диспергируют с помощью ультразвука в течение 15 минут с помощью Sonifer Model N W 385 (производство фирмы Heat Systems Ultrasonic Inc., Farmingdale, Нью-Йорк). До проведения опыта в дисковой центрифуге следующие данные вводят в компьютер, который регистрирует данные, полученные в дисковой центрифуге:
1. Удельная плотность углеродной сажи, принятая за 1.86 г/см 3 ;
2. Объем раствора углеродной сажи, диспергированной в растворе этанола и воды, который в этом случае составляет 0.5 см 3 . 3. Объем центрифугируемой жидкости, который в этом случае составляет 10 см 3 воды. 4. Вязкость центрифугируемой жидкости, которая в этом случае принимается за 0.933 сантипуаз при 23 o C. 5. Плотность центрифугируемой жидкости, которая в этом случае составляет 0.9975 г/см 3 при 23 o C. 6. Скорость диска, которая в этом случае составляет 8000 об/мин. 7. Интервал отбора проб, который составляет 1 сек. При работающем стробоскопе дисковая центрифуга вращается со скоростью 8000 об/мин. В качестве центрифугируемой жидкости на вращающийся диск вводят 10 см 3 воды. Уровень помутнения устанавливают на 0; затем в качестве буферной жидкости вводят 1 см 3 раствора 10% абсолютного этанола и 90% дистиллированной воды. Затем с помощью кнопок уменьшения и ускорения работы дисковой центрифуги получают однородный градиент концентраций между центрифугируемой жидкостью и буферной жидкостью. Контроль за градиентом осуществляют визуально. После того, как градиент станет однородным и между двумя жидкостями не будет заметной границы раздела фаз, на вращающийся диск впрыскивают 0,5 см 3 углеродной сажи, диспергированной в водном этаноле, и сразу же проводят отбор результатов. Если имеет место протекание, то опыт не учитывают. После введения углеродной сажи, диспергированной в водном этаноле, диск вращается в течение 20 минут. Через 20 минут диск останавливают, измеряют температуру центрифугируемой жидкости и среднее значение температуры центрифугируемой жидкости, измеренной в начале опыта, и температуры центрифугируемой жидкости, измеренной в конце опыта, вводят в компьютор для регистрации данных дискового центрифугирования. Полученные данные анализируют в соответствии со стандартным уровнем Стокса и представляют с помощью следующих определений:
агрегат углеродной сажи - дискретный, жесткий коллоидный объект, который представляет собой наименьшую диспергируемую единицу; он состоит из слипшихся со всех сторон частиц;
Диаметр Стокса - диаметр сферы, которая оседает в вязкой среде в центрифугируемой или гравитационной жидкости в соответствии с уравнением Стокса. Несферический объект, такой как агрегат углеродной сажи, также может быть охарактеризован в значениях диаметра Стокса, если рассматривать его как поведение гладкой жесткой сферы той же плотности, а скорость седиментации как объекта. Обычно диаметры измеряются в нанаметрах. Форма (Dmod для рассматриваемых целей) - диаметр Стокса в точке пика (точка A на фиг. 2) кривой распределения диаметров Стокса. Средний диаметр Стокса (Dst для рассматриваемых целей) - точка на кривой распределения диаметров Стокса, в которой 50 мас.% образца имеют или больший, или меньший диаметр. Таким образом, он соответствует среднему значению. Модуль упругости при растяжении и модуль Юнга (модуль продольной упругости) композиций ЭПДМ (EPDM) измеряют по методике, представленной ASTM D412-87. Твердость по Шору A композиций ЭПДМ определяют в соответствии с методикой, описанной в ASTM D-2240-86. Упругое восстановление после деформации композиций ЭПДМ определяют в соответствии с методикой ASTM D1054, используя ZWICK Rebound Resileience Tester, Model 5109 (Zwick of America, Inc., Post Office Box 997, East Windsor, Connecticut 06088). Инструкция по определению упругого восстановления после деформации прилагается к прибору. Остаточную деформацию при сжатии композиций ЭПДМ определяют по методике, описанной в ASTM D395, в соответствии с которой композицию испытывают при 150 o F (65,5 o C) в течение 70 ч. Усадку при экструзии композиций ЭПДМ определяют по методике, описанной в ASTM D3674. Усадку при экструзии измеряют на экструдере BRABENDER при 100 o C и 50 об/мин с использованием головки с диаметром 5 мм. Вязкость композиций ЭПДМ определяют по методике, описанной в ASTM D-1646, с помощью капиллярного реометра Monsanto MPT, при температуре 100 o C и с использованием головки, имеющей отношение L/D" = 16 и D = 0,0787 мм. Скорость сдвига лежит в интервале от 10 до 150 л/с. Энергия смешения представляет собой общее количество энергии, подведенной к композиции, которую определяют интегрированием кривой крутящего момента смешения, полученной при проведении цикла смешения, описанного ниже. Характеристики вулканизации композиций ЭПДМ измеряют при 160 o C с помощью вулканизатора Momsanto MDR. Для каждой композиции ЭПДМ определяют время 90%-ной реакции вулканизации (t"90), изменение суммарного крутящего момента в процессе реакции вулканизации (L) и индекс вулканизации (ИСВ, CRI) (ИСВ = 1/t"90 - Tsl)100), где Tsl = время, когда уровень крутящего момента на единицу выше минимального крутящего момента). Опыты проводят в соответствии с инструкцией, которая прилагается к вулканизатору Monsanto MDR. Эффективность и преимущества настоящего изобретения иллюстрируются следующими примерами. Пример 1. Образец новой углеродной сажи согласно изобретению получают в реакторе, описанном выше и изображенном на фиг. 1. Используют условия реакции и геометрию реактора, приведенные ниже в таблице 3. В камере сжигания в качестве топлива применяют природный газ. Дополнительным углеводородом также является природный газ. Жидкое сырье имеет свойства, приведенные ниже в табл. 2:
Реакционные условия и геометрия реактора приведены далее ниже в табл. 3. Полученную в примере 1 углеродную сажу затем анализируют в соответствии с указанными методиками. Аналитические свойства углеродной сажи приведены далее в таблице 4. В последующих примерах используют полученную углеродную сажу и две контрольные углеродные сажи. Две углеродные сажи А и Б имеют указанные в табл. 4 аналитические свойства:
Пример 2. Полученную в примере 1 печную углеродную сажу согласно изобретению вводят в композиции ЭПДМ (этилен-пропилендиенполиметилен) и сравнивают с композициями ЭПДМ, включающими две контрольные сажи. Композиции ЭПДМ готовят с использованием каждого образца углеродной сади в количестве 200 весовых частей на композицию ЭПДМ. Рецептура композиции представлена в табл. 5. ЭПДМ - EXXON VISTALON 5600, производится и продается корпорацией EXXON, Хьюстон, Техас;
Масло 2280 Sunpar - Торговая марка масла, производится и продается компанией Sun Oil;
ТМТДС - Тетраметилтиурамдисульфид;
Бутилцимат - торговая марка цинк-дибутилдитиокарбамата, производится и продается R.T. Vanderbilt Co;
Метилцимат - Торговая марка диметилдитиокарбамата цинка, производится и продается R.T. Vanderbilt Co;
Sulfasan R - Торговая марка 4,4"-дитиодиморфолина, производится и продается Monsanto Co., Сент-Луис, Миссури. Композиции ЭПДМ готовят следующим образом. Включают смеситель Banbury BR и поддерживают температуру 45 o C и скорость вращения 77 об/мин. В смеситель добавляют ЭПДМ и перемешивают приблизительно в течение 30 с. К ЭПДМ добавляют масло Sunpar 2280, оксид цинка, стеариновую кислоту и перемешивают еще приблизительно 2 минуты. К смеси добавляют углеродную сажу и температуру камеры для смешивания понижают и поддерживают ниже приблизительно 135 o C. Углеродную сажу, содержащую ЭПДМ-смесь, перемешивают приблизительно в течение 4, 5 мин и затем к смеси добавляют вулканизирующие агенты, ТМТДС, бутил цимат, метилцимат, серу и Sulfasan R. Полученную смесь перемешивают приблизительно в течение 1,5 мин при температуре, поддерживаемой ниже приблизительно 135 o C. Загрузку композиции извлекают из смесителя и анализируют по указанным методикам. Композиция ЭПДМ, содержащая углеродную сажу согласно изобретению, полученную в примере 1, имеет эксплуатационные характеристики, приведенные далее в табл. 6. Композиции ЭПДМ, содержащие контрольные углеродные сажи А и Б, также оценивают в соответствии с описанными методиками. Для сравнения эти результаты приведены далее в табл. 6. Результаты приведенные в таблице 6, показывают, что при содержании углеродной сажи 200 на 100 частей смолы, композиция ЭПДМ, содержащая углеродные сажи согласно изобретению, имеет более высокую скорость экструзии и более низкие твердость, вязкость, энергию смешивания и остаточное сжатие. Следовательно, композиции ЭПДМ, содержащие углеродные сажи согласно изобретению, имеют лучшие технологические свойства (при обработке), чем композиции ЭПДМ, содержащие контрольные углеродные сажи.

Техническим углеродом или сажей называется порошкообразный продукт неполного сгорания или термического разложения органических веществ, состоящий в основном из углерода.

В результате исследований сажи под электронным микроскопом ус "тановлено, что она состоит из частиц размером от 900 до 6000 нм, обра зуклцйх более или менее разветвленные цепочки, так называемые сажевы< структуры. Форма частиц большинства видов сажи близка к сферической Частица сажи представляет собой беспорядочный набор отдельных кри сталлитов, состоящих обычно из 3 - 5 параллельных плоских решеток ато мов углерода. В каждом слое кристаллита атомы углерода расположены: вершинах правильных шестигранников. Расстояние между противополож ными вершинами шестиугольника равно 24,5 - 25,8 нм. Плоские решетки: кристаллите смещены одна относительно другой, что еще больше увеличи ваёт неупорядоченность структуры сажевой частицы (сравните со строени ем графита). Атомы углерода, находящиеся на краях плоскостей основание кристаллических решеток (на базисных плоскостях), имеют свободные ва лентности. По этим валентностям к ним присоединяются атомы отдельны плоских решеток углерода (их называют одиночным.и слоями) и цепи атс мов углерода, не ориентированные в упорядоченную кристаллическую сие тему. Эти цепи (неорганизованный аморфный углерод) являются такж продуктами разложения сырья. Кроме того, к свободным валентностж атомов кристаллитов и неорганизованного углерода присоединяются атом! водорода и серы, содержащиеся в сырье, из которого получают сажу. Такш образом, по степени упорядоченности строения сажевая частица занимав промежуточное положение между кристаллическим графитом и аморфны] углеродом.

На поверхности частиц всегда имеются минеральные вещества, пс падающие в сажу на различных стадиях ее производства. В состав саж входят (мас.%.): углерод 89 - 99; водород 0,3 - 0,5; кислород 0,1 - 10; сер 0,1 - 1,1; минеральные вещества - до 0,5 мас.%. Величина частиц сажи, также удельная поверхность (суммарная поверхность частиц, содержащю ся в Г г сажи) и степень структурности (т.е. разветвленность сажевых цепе чек) зависят от условий ее образования. Свойства сажи определяются raai ним образом этими характеристиками.

" Наиболее дисперсная сажа имеет диаметр частиц 9.10 3 нм и уделз ную поверхность 250 м 2 /г, а у наименее дисперсной сажи диаметр части 320 Мкм, а удельная поверхность 12 м 2 /г. Истинная плотность находится пределах 1800 - 2000 кг/м, тогда как насыпная плотность сажи составляв 100 - 350 кг/м. Сырьем для получения сажи служат различные углеводорс ды.

При температуре ниже 800°С термическое разложение углеводорс дов происходит очень медленно и углерод в твердой фазе выделяется лип: в 1 присутствии катализаторов. При 800 - 900°С углерод образуется главны образом на твердой поверхности. При температуре выше 1000°С основнс количество углеводородов уже разлагается с образованием сажи в реакц! окном объеме.

Упрощенно механизм образования частиц сажи можно представить следующим образом. Под действием высокой температуры молекулы угле­водородов распадаются на свободные углеводородные радикалы и атомы водорода. Взаимодействие радикалов друг с другом и с исходными углево­дородами приводит к образованию новых радикалов и молекул термостой­ких соединений, которые служат основой будущих сажевых частиц. К ним присоединяются образующиеся в зоне реакции новые углеводородные ра­дикалы. Происходит соединение атомов углерода в кристаллические обра­зования, а сажевых кристаллитов - в частицы сажи. Диаметр сажевых час­тиц будет тем меньше, чем выше температура процесса.

Для получения более дисперсной сажи повышают температуру и со­кращают время пребывания частиц сажи в зоне реакции. Предотвратить рост сажевых частиц можно также, понижая концентрацию разлагаемого углеводорода. Это достигается разбавлением углеводорода азотом или во­дородом при получении термических саж из природного газа. Скорость процесса резко возрастает, если в исходном сырье содержатся многоядер­ные углеводороды. Присутствие в исходном углеводороде до 1 об.% кислорода или оксида этилена также повышает скорость образова­ния сажевых частиц. Наоборот, добавление к сырью пропилена или оксида азота замедляет процесс.

При формировании сажевых частиц происходит их соударение, при этом они связываются между собой, образуя пространственную структуру сажи. Процесс структурирования протекает более интенсивно при разложе­нии многоядерных ароматических углеводородов. При большей концентра­ции водорода сажа получается менее структурной.

Промышленные способы производства сажи основаны на разложе­нии углеводородов под действием высокой температуры. Образование сажи.в одних случаях происходит в пламени горящего сырья при ограниченном доступе.воздуха (печная сажа), в других - при термическом разложении сы­рья в отсутствие воздуха (термическая сажа).

Получение печной сажи сжиганием сырья при ограниченном досту­пе воздуха осуществляется в основном двумя способами. По наиболее рас­пространенному способу сырье сжигают в печах, снабженных горелками различного устройства. Образующаяся в пламени сажа в течение некоторо­го времени (до 6 с) находится вместе с газообразными продуктами процесса в зоне высокой температуры. После этого смесь сажи и газов охлаждают и отделяют сажу от газов.

По другому способу сырье сжигают с помощью горелок с узкой щелью, установленных в металлических аппаратах. Плоское пламя горящего сырья соприкасается с движущейся металлической поверхностью. Введение в пламя холодной поверхности приводит к тому, что рост образующихся в нем сажевых частиц и соединение их в цепные структуры прерывается. Выделившаяся на осадительной поверхности сажа выводигся из пламени, снимается с этой поверхности и направляется на обработку. Этот способ называют канальным. Сажа, получаемая канальным способом, обладает высокой дисперсностью, поэтому до сих пор этот способ используется в промышленности, несмотря на его несовершенство. Основное количество сажи в промышленности вырабатывается печным способом. На рис. 1.12 дана схема процесса получения сажи печным способом.

Рис. 1.12. Технологическая схема производства печной газовой сажи: 1 - воздуходувка, 2 - печь, 3 - трубопровод саже-газовой смеси," - холодильник, 5 - электрофильтр, 6 - шнек, 1 - элеватор, 1 - сепаратор для отвеивания сажи, 9 барабан да

гранулирования; I - воздух, II -- углеводородный газ, III -саже-дымовая смесь, IV -- вода, V -- отработанные дымовы газы, VI - сажа

Очищенный от механических примесей, воды, сероводорода при­родный газ (II) поступает в печь (2), куда воздуходувкой (1) подают воздух (I). Сажа вместе с газами (III), образующимися при горении, по трубопро­воду (3) направляется в холодильник (4), где охлаждается в результате ис­парения воды (IV), впрыскиваемой форсунками. Из холодильника (4) сажа, газы и пары воды поступают в электрофильтр (5) для выделения сажи. За­тем с помощью шнека (6) и элеватора (1) сажа направляется в сепаратор (8) цеха обработки, где из нее удаляются посторонние включения. Затем сажа отправляется на гранулирование в барабан (9).

Количество подаваемого в печь воздуха должно составлять околс 50% от количества, необходимого для полного сжигания углеводородов содержащихся в сырье. Температура в печи (2) в различных зонах должна быть в пределах 1200 - 1500°С, а температура газовой смеси и сажи после холодильника (4) - в пределах 250 - 350°С. Температуру в печи (2) регули­руют, изменяя соотношение воздуха и газа, подаваемых в нее. Время пре­бывания саже-газовой смеси в печи (2) должно составлять 2 - 4 с.

Преимуществом данного способа является возможность получения сажи с заранее заданными технологическими свойствами, а также возмож­ность практически полной автоматизации процесса. К недостаткам следует отнести сравнительно низкий выход сажи, получаемой из природного газа.

Для увеличения выхода сажи создан способ ее получения, основан­ный на термическом разложении углеводородов без доступа воздуха. Сырь­ем для гфоизводства термической сажи также служит природный газ, кото­рый разлагается на углерод и водород под воздействием высокой темпера­туры при его соприкосновении с сильно нагретыми поверхностями.

Технологическая схема производства термической сажи представле­на на рис. 1.13.

Рис. 1.13. Технологическая схема производства термической сажи: 1

реактор, 2 - насадка, 3 - выхлопная труба, 4 - клапаны, 5 -

холодильник, 6 - циклон, 7 - электрофильтр, 8 - сепаратор,

Шнек, 10 - элеватор, 1 i - бункер; 1 - углеводородный газ,

Воздух, Ш - сажа и газы разложения, IV - сажа

примесями, V - газы разложения, VI - товарная сажа, VII -

Схема включает в себя два аппарата (реактора) с насадкой (2). В од­ном из них осуществляется сжигание природного газа. Это приводит к нагреву насадки до температуры ~ 1600°С. В это время в друг-ом, предвари­тельно нагретом реакторе осуществляется собственно процесс получения сажи за счет эндотермической реакции разложения углеводородного, на­пример природного, газа на поверхности насадки. Когда в этом реакторе температура насадки снизится до 1200°С, осуществляют переключение ре­акторов. В нагретый подают углеводородный газ и получают сажу, а охла­дившийся реактор подогревают. Каждый из реакторов работает в периоди­ческом режиме, а схема в целом - в непрерывном.

Образовавшаяся в реакторе (1) сажа и продукты разложения (III) ох­лаждаются в холодильнике (5). После охлаждения эта смесь поступает за­тем в циклон (6), где выделяется основная часть сажи. Оставшуюся часть сажи доулавливают в фильтре (7). Сажа (IV) из циклона и фильтра элевато­ром (10) направляется в сепаратор (8) для отделения от посторонних приме­сей. Очищенная сажа (VI) шнеком (9) и элеватором (10) направляется е бункер (11) и затем на упаковку в крафт-мешки. При разогреве реактора е его нижнюю часть подается газ (I) и воздух (II). Газообразные продукты сгорания газа удаляются через выхлопную трубу (3), расположенную е верхней части генератора (1). Нижний клапан (4), соединяющий генератор с остальной аппаратурой, в это время закрыт. Происходит разогрев насадки генератора (2). После того, как температура достигнет 1550°С доступ газа и воздуха в генератор прекращают. Клапан выхлопной трубы (3) закрывают и открывают клапан (4), соединяющий генератор с остальным оборудовани­ем. Вслед за этим включают подачу углеводородного газа (I) в верхнюк часть аппарата (1). Он проходит через раскаленную насадку и разлагается с образованием сажи и водорода. Постепенно температура в аппарате снижа­ется. Когда она достигает 1200°С, прекращают подачу газа на разложение и повторяют разогрев.

Термическим способом получается и так называемая ацетиленовая сажа. В этом случае сырьем для получения сажи является ацетилен:

С 2 Н 2 -» 2С + Н 2 -227 кДж/моль

Температура этого процесса должна быть выше 2000°С. Ацетилено­вая сажа имеет более разветвленные и более длинные цепочки, ее электро­проводность во много раз выше по сравнению с другими благодаря более совершенной структуре.

К недостаткам термического способа относится периодичность про­цесса и неоднородность качества сажи.

Сажу классифицируют по следующим признакам: . - по способу получения;

по сырью, из которого вырабатывают сажу;

по величине удельной адсорбционной поверхности, м~/г;

по степени структурности;

По специфическим свойствам, которые приобретает сажа после до­ полнительной обработки окислением.

По способу получения сажи подразделяются на следующие виды:

ацетиленовые (А);

канальные (К);

печные (П);

термические (Т).

Иногда канальные обозначают буквой (Д), так как канальную сажу получают извлечением из диффузионного пламени.

Назовем области применения саж.

Ацетиленовые сажи применяются для электротехнической, кабель­ной, аккумуляторной и резиновой промышленности, так.как они токопро-водящие.

Сажи термические, в том числе канальные, используются для изго­товления лаков с высокой степенью черноты, печатных красок, копиро­вальной бумаги, резиновых изделий.

Печные сажи находят применение также в типографских красках, в электротехнической промышленности, для производства пластических масс с высокой прочностью цвета и так далее.

Углерод технический (сажа, техуглерод) - это продукт сгорания углеводородов либо растительных масел с образованием мелкодисперсных частиц черного цвета. Производство осуществляется в контролируемых условиях на специализированных предприятиях, что позволяет получать вещество с заданными свойствами и однородной консистенцией.

Историческая справка

Сажа, получаемая путем сжигания на костре органических веществ, применялась с древних времен. Люди давно приметили, что мелкую черную «пыль», остающуюся после сгорания древесины (а также угля), можно использовать для рисования, нанесения боевой или камуфлирующей раскраски на тело.

Позже сажу использовали в Древнем Египте для написания писем на папирусе, а в Китае - на бамбуковых табличках. После того как был изобретен метод изготовления бумаги, получение углерода стало широко распространенным типом кустарного производства. В 1892 году была разработана технология синтеза технического углерода в промышленных масштабах, названная канальным процессом. С 1947 года наибольшее распространение получил метод нефтяной печи.

Описание

Сажа представляет собой конгломерат мелких частиц, состоящих в основном из атомов углерода. Наблюдение под электронным микроскопом показывает, что они имеют сложную структуру, причем некоторые из них слиты вместе.

Линейные размеры отдельных сферических элементов определяются понятием «размер частиц», а размер цепочки частиц называется «структурой». На поверхности техуглерода образуются различные функциональные группы, такие как гидроксильная или карбоксильная: их количество, состав и активность называют «химией поверхности».

Свойства

Размер, структура и химия поверхности оказывают большое влияние на поведение технического углерода. Диаметр сферических частиц является основным свойством, которое в значительной степени влияет на черноту и диспергируемость, когда сажу смешивают со смолами, красками, чернилами или другими веществами. Чем меньше размер частиц, тем сажа кажется более черной (увеличивается поглощение световых волн). Однако дисперсия в этом случае становится затруднительной из-за увеличения силы коагуляции.

Как и размер частиц, структура также влияет на черноту и диспергируемость техуглерода. Увеличение размера структуры повышает диспергируемость, но снижает черноту. Сажа с большей структурой, в частности, обладает отличными проводящими свойствами.

На поверхности техуглерода существуют различные функциональные группы химических соединений. Этот материал по свойствам и структуре похож на краски и пигментные вещества. Степень «похожести» (сочетаемость, взаимодействие) изменяется в зависимости от типа и количества функциональных групп. Например, сажа с большим процентным соотношением гидроксильной группы идеально сочетается с полиграфическими (печатными) красками, демонстрируя отличную диспергируемость.

Назначение

Углерод - материал с тысячелетней историей, он использовался в качестве красителя еще до Рождества Христова. Сегодня большее количество этого вещества (до 70% от всего мирового объема производства) применяется при изготовлении шин в качестве связующего и укрепляющего материала. Еще 20% используют при синтезе резины. Последние годы в шинной промышленности все чаще добавляют «белую» сажу, однако получаемые изделия хоть и выигрывают в эстетическом плане, но пока уступают в степени сцепления колеса с поверхностью.

Поскольку сажа имеет наночастицы с различными функциями, такими как поглощение ультрафиолетового излучения и токопроводимость, она применяется в различных областях науки и производства.

Примеры использования

Безусловно, применение углерода не ограничивается изготовлением шин и резины. Другие направления использования:

• Красящий агент для чернил и красок. Углерод технический имеет более высокую силу тонирования по сравнению с черным железом или органическими пигментами. В связи с этим он широко используется для газетных чернил, печатных красок, в качестве черного пигмента или тонера для принтерной печати.
• Средства для окрашивания смол и пленки. Сажа имеет высокую стойкость к тонированию и является термически стабильной. Также углерод отлично подходит для поглощения ультрафиолета, обеспечивая материалу превосходную устойчивость к разрушительным лучам. Смолы с добавлением техуглерода используются при производстве автомобильных бамперов, в качестве защитного покрытия стальных изделий от природных и атмосферных воздействий.
• Электропроводящий агент. Частицы углеродной сажи имеют кристаллическую структуру графитового типа, обеспечивая отличную электропроводность. Поэтому материал широко используется в качестве проводящего наполнителя, смешиваемого с пластмассами, эластомером, красками, клеями, пленками и пастами. Например, для предотвращения накапливания статического заряда требуется электропроводность топливных колпачков и топливных труб автомобилей. Поэтому сажа используется как отличный антистатик.
• Материал, связанный с электронным оборудованием. Техуглерод обеспечивает устойчивое сопротивление и, следовательно, используется в качестве материала, связанного с электронным оборудованием в различных компонентах дисплея, магнитных лентах и прочих записывающих материалах. Mitsubishi Chemical, например, разрабатывает сажу с различными комбинированными функциями для специальных применений.

Производство технического углерода

Техуглерод получают методом термического разложения либо методом частичного сжигания с использованием в качестве сырья таких углеводородов, как нефть или природный газ. Реже могут применяться растительные масла. Характеристики сажи варьируются в зависимости от производственного процесса.

Крупнейшими производителями являются Россия, Украина, Германия, США, Япония, Индия, Китай. Среди отечественных компаний выделяются Омский, Ярославский и Нижнекамский заводы технического углерода.

Технологии

Существуют четыре основных способа получения техуглерода:

• Печной процесс. Этот метод позволяет получать высококачественную углеродную сажу путем продувания нефтяного или угольного масла (используемого в качестве сырья) в высокотемпературном газе для их частичного сжигания. Данная технология подходит для массового производства благодаря высокому КПД и позволяет широко контролировать характеристики продукта, такие как размер или структура частиц.
• Канальный процесс. При этом методе частично сжигаемое топливо (в качестве сырья чаще всего используют природный газ) контактирует со стальным желобом, охлаждаемым водой. В результате окисления образуются микрочастицы сажи, которые оседают в желобе.
• Ацетиленовый (термический) процесс. Сажа образуется путем термического разложения газа ацетилена. Получаемый техуглерод обладает более длинными структурами и более высокой кристалличностью. В основном используется для изготовления электропроводящих элементов.
• Ламповый процесс. Метод позволяет получить продукт путем сбора сажи из паров, образующихся при сжигании растительных масел или хвойной древесины. Технология устаревшая и не подходит для массового производства, однако позволяет генерировать углерод определенного цвета. Сегодня таким полукустарным способом в Восточной Азии собирают сажу для каллиграфических чернильных палочек.

ОАО «Ярославский технический углерод»

Компания образована в 1962 году и является одним из мировых лидеров по производству сажи. Мощности позволяют генерировать более 200 000 тонн продукта 15 марок, 11 из которых соответствуют международным стандартам ASTM. 80% техуглерода экспортируются в Европу, США, Азию. Основными партнерами выступают химические гиганты Semperit, Goodyear, Trelleborg, Michelin, Nokian, Continental. ЯТУ входит в ТОП-5 производителей углерода, занимая 2,5% мирового рынка.

ООО «Омский технический углерод»

Крупнейшее в России производство по выпуску сажи. Оборудование позволяет ежегодно получать до 205 000 тонн продукции. Завод начал работу 07.04.1944 года, а проектная мощность составляла всего 10 000 тонн.

С 1992 года завод технического углерода начал осваивать зарубежные рынки. Большую часть техуглерода потребляют такие российские и европейские предприятия, как Сибур, Michelin, Pirelli, Goodyear, Continental AG. Компания производит 20 марок углерода, соответствующих ГОСТам и стандарту ASTM.

АО «Нижнекамсктехуглерод»

Предприятие - один из ведущих производителей технического углерода в РФ и в мире. На производственных площадях выпускают 14 марок сажи, соответствующих отечественным и международным регламентам. Основными партнерами выступают отечественные компании «Нижнекамскшина», «РТИ-Каучук», «Органический синтез», «Балаково РТИ», «Кварт», «Уральский завод РТИ».

Введение

Углеродные сажи (CB) добавляются в полимеры для:

Армирования эластомеров, что позволяет улучшить механические свойства. На протяжении многих лет шины армировались только углеродной сажей, но в настоящее время ей составляет конкуренцию осаждённый диоксид кремния.

Световой защиты: небольшие количества позволяют остановить ультрафиолетовые лучи на поверхности, но при этом получается темно-серое или же черное окрашивание.

Окрашивания.

Повышения проводимости: разработаны специальные проводящие сажи для того, чтобы делать проводимыми от природы изолирующие полимеры.

Углеродные сажи могут также давать экономию затрат:

За счет уменьшения массы каучука (и затрат на него), используемого для получения тех же механических эксплуатационных характеристик.

За счет наращивания функциональных параметров, таких как устойчивость к истиранию.
При разработке новых марок и осуществлении исследовательских работ используются три основных стратегии:

Получение усовершенствованных свойств за счет инновационных производственных технологий,

Модификация взаимодействия с полимерной матрицей за счет обработки поверхности,

Объединение усилий с другим армирующим наполнителем, для того, чтобы нарастить мощность действия и ослабить имеющиеся слабые стороны.

В настоящей статье рассматриваются армирующие углеродные сажи.

Что такое углеродные сажи?

Углеродные сажи получают при расщеплении органических материалов из нефти или газа в условиях ограниченной кислородной атмосферы. Здесь сосуществуют несколько технологий:

Печная, основывающаяся на использовании нефти. В настоящее время наиболее часто применяемая технология для армирования каучука.

Канальный способ получения газовой сажи, основывающийся на использовании газа, который позволяет получать кислотные газовые сажи, а также сажи с медленным отверждением.

Термическая технология, основывающаяся на использовании газа. Получаемые углеродные сажи неустойчивые или же не способные давать армирование.

Ацетиленовая технология, основывающаяся на использовании ацетилена. Такие углеродные сажи используются для создания проводящих полимеров.

В физическом плане, углеродные сажи создаются на трех структурных уровнях:

Первичные частицы, которые характеризуются размерами от 10 до 500 нм, и которые можно измерить прямыми методами или же оценивать непрямым образом на основе измерения площади поверхности, такими методами как поглощение жидкостей или газов: CTAB, йод, азот. Каждый из таких методов позволяет получить различное значение. В отличие от индекса CTAB, с помощью измерения поглощения азота можно измерять как пористость (недоступно для каучука), так и площадь внешней поверхности. Имеющиеся в настоящее время поверхности находятся в диапазоне от 10 м2/г до 150 м2/г. Наименьший размер частиц дает наибольшую площадь поверхности, и соответствующие углеродные сажи являются наиболее армирующими, но и наиболее трудно диспергируемыми.

Агрегаты частиц характеризуются размерами от 40 до 600 нм. Размеры и структуры агрегатов (пустоты, количество частиц) характеризуются на основе поглощения масла, в настоящее время поглощения дибутилфталата или DBP с параметрами в диапазоне от 30 до 150 см3/100 г. Каучук, который заполняет пустоты, уже не принимает активного участия в формировании его механических эксплуатационных характеристик, таких как эластичность, удлинение, остаточная деформация при сжатии...

Агломераты агрегатов.