炭黑的分子结构
碳黑与活性炭区别
详解活性炭和石墨化炭黑的区别活性炭属于无定型碳，在结构上微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。
石墨化碳黑（GCB）是碳黑在惰性气体(通常为氩气)保护下加热到2700 ℃左右生成的一种碳材料。
石墨化碳（Carb）由微弱的范德华力结合，排列松驰的网状层面组成的球状质点-胶体单元所组成，属于较低石墨化程度的碳素物质在高温条件下，碳黑内部和表面的大空隙结构被破坏，表面生成光滑、无孔的石墨晶型结构。
因此GCB 表面的碳原子之间都是SP2杂化，有单电子对和活泼离子，并具有六边形的微观结构。
与碳黑和活性炭等材料不同，GCB表面总体表现为憎水性，可以吸附非极性和弱极性化合物；其次表面存在一些极性位点，使它能吸附极性化合物或做阴离子交换剂，因此，它既可以吸附非极性和弱极性的化合物又可以吸附极性化合物，对化合物表现出很广的吸附谱。
GCB表面的这种特殊的六边形结构，使它对化合物的吸附和解吸附作用与化合物的几何结构密切相关。
例如，GCB最初用做GC的固定相分离同分异构体或同系物的立体异构体。
在上世纪80年代人们开始将GCB开发成固相萃取柱的填料，用来分离化合物和去除色素。
1、结构上比较，活性炭含有大量微孔，具有很大的比表面积，500m2/g或更高，吸附的化合物的种类多，吸附的容量大。
石墨化碳黑经过高温高压煅烧，去除了活性炭表面的杂原子，表面形成最致密的排列和刚性结构，无孔，比表面积大致在100m2/g。
2、吸附模式上，活性炭的多孔结构决定了它是多分子层吸收，而石墨化碳黑是单分子层吸收的模式，恒温时，当压力增大到一定值，单分子层吸附饱和以后开始多分子层吸收。
吸收模式上的区别导致石墨化碳黑的吸附容量（载样量）远小于活性炭。
3、作用力上，活性炭含有杂原子，多孔结构，表面活性大，分布不均匀，对化合物产生的作用力的类型远多于石墨化碳黑，发生化学吸附和反应的可能性更高。
白炭黑表面改性及应用研究进展
白炭黑表面改性及应用研究进展白炭黑是水合SiO2，外观呈白色，一次粒径为20～40nm，属于纳米材料。
做为橡胶工业用增强填料，2005年世界沉淀法白炭黑消耗70万t，2010年可能会超过80万t。
白炭黑能大幅度提高胶料的物理机械性能，减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力受到广泛的关注[2]。
白炭黑具有特殊的表面结构(带有表面羟基和吸附水)、特殊的颗粒形态(粒子小，比表面积大等)和独特的物理化学性能，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、医药、日用化工诸多领域。
1.1 白炭黑的表面结构白炭黑是二氧化硅的无定形结构，系以Si原子为中心，O原子为顶点所形成的四面体不规则堆积而成的。
白炭黑表面存在三种羟基：一是孤立的自由羟基；二是连生的、彼此形成氢键的缔合羟基；三是双生的,即两个羟基连在一个Si原子上的羟基，孤立的和双生的羟基都没有形成氢键。
由于表面能较大，聚集体倾向于凝聚，产品的应用性能受到影响：如在橡胶硫化系统里不能与聚合物很好地相容和分散，在轮胎中大量使用需要同时加入硅烷偶联剂等等。
为了提高白炭黑与聚合物之间的相容性，提高炭黑粒子在胶料中的的分散能力，消除粒子表面电荷，需要对白炭黑进行表面改性，以改善其应用效果，提高产品的附加值，拓展产品的应用领域。
1.2 白炭黑表面改性方法白炭黑的表面改性就是利用一定的化学物质通过一定的工艺方法使其与白炭黑表面上的羟基发生反应，消除或减少表面硅醇基的量，接枝或包覆其他化学物质，使产品由亲水性变为疏水，以达到改变表面性质的目的[2]。
主要改性方法如下：（１）表面活性剂改性：采用钛酸酯偶联剂、硬脂酸或硬脂酸盐等覆盖在粒子表面，改变粒子的部分性能；（2）硅烷偶联改性：采用有机基团取代白炭黑的表面羟基，使其有机硅烷化。
（3）包覆改性：在粒子周围均匀地包覆一层其它物质的膜。
2.白炭黑改性研究现状2. 1表面活性剂改性国外白炭黑的表面改性研究起步于20世纪60~70年代，Thammathadanukul[3]等人比较了几种表面改性的沉淀SiO2对天然橡胶混合物的补强性能。
炭黑的分子结构
炭黑的分子结构简介炭黑是一种由纳米级碳颗粒组成的黑色粉末，具有极高的比表面积和吸附能力。
它是一种重要的工业原料，在橡胶、塑料、墨水、油墨等领域有着广泛的应用。
炭黑的分子结构是由大量的碳原子组成的，具有一定的有序性和无定形性。
炭黑的组成炭黑主要由碳元素组成，通常含有少量的氢、氧、氮等杂质。
炭黑的纳米颗粒通常呈球形、链状或片状结构，直径一般在10到500纳米之间。
炭黑的比表面积非常大，可以达到几百到几千平方米每克，这是普通碳材料无法比拟的。
炭黑的制备炭黑的制备方法有很多种，其中最常用的是热解法和沉淀法。
热解法是将碳源物质在高温下分解生成炭黑，常用的碳源物质包括天然气、石油、煤等。
沉淀法是将碳源物质在溶液中沉淀出炭黑，常用的溶液有酸性溶液和碱性溶液。
炭黑的结构特点炭黑的结构特点主要体现在以下几个方面：1. 多孔结构炭黑由许多纳米级碳颗粒组成，这些颗粒之间存在着许多孔隙，形成了多孔结构。
这种多孔结构赋予了炭黑极大的比表面积和吸附能力，使其在催化剂、吸附剂等领域有着广泛的应用。
2. 硫醇基团炭黑表面通常含有一些硫醇基团，这些基团使炭黑具有良好的分散性和亲水性。
硫醇基团可以与其他物质发生化学反应，从而改变炭黑的性质和功能。
3. 石墨结构炭黑的纳米颗粒通常具有石墨晶体结构，即由层状的石墨片组成。
石墨结构赋予了炭黑良好的导电性和导热性，使其在电子材料、导电胶粘剂等领域有着广泛的应用。
4. 纳米级粒径炭黑的纳米级粒径使其具有很高的比表面积，每克炭黑的表面积可以达到几百到几千平方米。
这种高比表面积使炭黑具有很强的吸附能力和催化活性，广泛应用于吸附剂、催化剂等领域。
炭黑的应用炭黑由于其独特的结构和性质，在许多领域有着广泛的应用。
1. 橡胶工业炭黑是橡胶制品中的重要填充剂，能够增加橡胶的强度、耐磨性和耐候性。
炭黑还可以改善橡胶的加工性能和抗裂性能，广泛应用于轮胎、输送带、密封件等橡胶制品中。
2. 塑料工业炭黑可以增加塑料制品的强度、硬度和耐候性，改善其导电性和抗静电性能。
《炭黑补强机理》课件
炭黑在橡胶中的分 散
影响橡胶性能：炭黑分散不均匀会导致橡胶性能下降 影响加工性能：炭黑分散不均匀会导致橡胶加工困难 影响使用寿命：炭黑分散不均匀会导致橡胶使用寿命缩短 影响环保性能：炭黑分散不均匀会导致橡胶环保性能下降
炭黑在橡胶中的分散状态：炭黑在橡胶中的分散状态直接影响其补强效果
导电性：炭黑可以提高橡胶的导电性
提高橡胶的 耐磨性
增强橡胶的 抗老化性
改善橡胶的 抗撕裂性
提高橡胶的 导电性
硬质炭黑：提高橡胶的硬度和耐磨 性
半硬质炭黑：综合硬质和软质炭黑 的优点，提高橡胶的综合性能
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软质炭黑：提高橡胶的弹性和抗撕 裂性
特种炭黑：具有特殊的补强效果， 如导电性、磁性等
炭黑分散的影响因素：炭黑的粒径、表面活性、橡胶的粘度、温度等
炭黑分散的方法：机械搅拌、超声波分散、高速剪切等
炭黑分散的效果评价：通过观察炭黑在橡胶中的分散状态，以及测试橡胶的力学性 能等指标来评价炭黑分散的效果
提高炭黑表面活性：通过表面处理提高炭黑表面活性，使其更容易分散在橡胶中
控制炭黑粒径：选择合适的炭黑粒径，使其更容易分散在橡胶中 提高橡胶流动性：提高橡胶流动性，使其更容易与炭黑混合 加入分散剂：加入适当的分散剂，提高炭黑在橡胶中的分散效果
密度：相对密度为1.82.1
电导率：低电导率
光学性质：黑色，不透 明，有光泽
炭黑是一种无定形碳，具有高度分 散性和多孔性
石墨层之间通过范德华力相互连接， 形成三维网络结构
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炭黑的晶体结构主要由石墨层和碳 原子组成
白炭黑
白炭黑白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。
白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。
能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。
耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。
基本信息中文名称：白炭黑外文名称：White carbon black熔点：1610 °C 沸点：大于100 °C分子结构：基本信息：中文别名:白炭黑(燃烧法))；气相白炭黑;造粒白炭黑;药用级白炭黑;GH-7型白炭黑;GH-1A型白炭黑;GH-1B型白炭黑;水合二氧化硅;白碳黑;白烟;沉淀水合二氧化硅;纯乳胶;胶体二氧化硅;沉淀二氧化硅英文别名:white carbon; White carbon black,combustion method; Pelleted Hydrated Silica; Hydrated Silica; Silicondioxidehydrate; Silica, hydrate; SILICACAS号:10279-57-9分子式:H2O·xO2Si竞争格局白炭黑行业在欧美等发达国家起步较早，在第二次世界大战期间开始实现工业化生产。
20世纪七十年代中期以来，随着西方国家对白炭黑研究的不断深入，其生产和应用领域方面得到了很大发展。
至2006年，全世界白炭黑的生产能力约130万吨（不含中国），其中德国德固萨、法国罗纳和美国PPG三大跨国公司的生产能力超过世界总能力的一半。
中国白炭黑工业起步于1958年，起初发展缓慢，1984年白炭黑产量为2,600吨，1990年白炭黑产量提高到2万吨。
近年来随着橡胶工业的发展，产量迅猛增长，2008年中国白炭黑产量已达到71.2万吨，产量居世界第一位，并已成为白炭黑的净出口国。
碳黑基础
碳黑一、碳黑的定义化学名称：碳黑化学式：C（碳素）乱层石墨结构英文名：CARBON BLACK分子量：12.01成分及含有量：100%碳黑是以含碳原料（主要为石油）经不完全燃烧而产生的微细粉末。
外观为纯黑色的细粒或粉状物。
颜色的深浅，粒子的细度，比重的大小，均随所用原料和制造方法的不同而有差异。
碳黑不溶于水、酸、碱；能在空气中燃烧变成二氧化碳。
碳黑的主要组成物是碳元素，还含有少量的氢、氧、硫、灰分、焦油和水分。
二、碳黑的种类1、炭黑由其生产原料不同可得到炉黑、气黑、灯黑等炭黑；由其生产工艺条件不同可以得到粒径范围极广的各种不同炭黑品种，其比表面积通常为10-1000m2 /g;由其生产工艺条件不同，原生颗粒交互生长为聚集体不同的高结构和低结构炭黑，由此可见炭黑的品种是极其繁多，而其性质也极为不同。
炭黑的粒径和结构不同，其分散性截然不同，粒径越细，接触点越多，它们之间内聚力越强。
由此可见选择分散性好的炭黑原则应是粒径大和高结构。
当你希望得到一个乌黑光亮的塑料制品，选择粒径小的低结构炭黑。
这是因为炭黑着色时，黑度主要基于对光的吸收，因此在特定浓度炭黑，粒径越小，则光吸收程度越高，光反射越弱，黑度越高。
炭黑降低结构，黑度明显改进也是同样道理。
2、碳黑的种类按产品性能分有乙炔碳黑、石墨碳黑、高结构耐磨碳黑、超导碳黑等。
炭黑的结构性是以炭黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。
由凝聚体的尺寸、形态和每一凝聚体中的粒子数量构成的凝聚体组成的炭黑称为高结构炭黑。
目前常用吸油值表示结构性，吸油值越大，炭黑结构性越高，容易形成空间网络通道，而且不易破坏。
高结构炭黑颗粒细，网状链堆积紧密，比表面积大，单位质量颗粒多，有利于在聚合物中形成链式导电结构，其中在众多炭黑品种中以乙炔炭黑为最佳。
3、碳黑的种类按色度可分高色素碳黑、中色素碳黑、导电碳黑、普通色素碳黑、通用色素碳黑。
普通碳黑的分类及应用范围SRF碳黑一般用于那些不需要强着色力、高覆盖力或紫外线保护的垃圾袋生产。
什么是白炭黑？白炭黑在橡胶中的重要指标应用
什么是白炭黑？白炭黑在橡胶中的重要指标应用很多朋友们都知道白色的二氧化硅粉体有个俗名叫白炭黑，但你是否知道它这个称呼的缘由是什么呢？白炭黑与炭黑的关联在了解白炭黑“WhiteCarbonBlack”之前我们应该了解一下与它的名称来源密切相关的炭黑“CarbonBlack”。
人们早在3000多年前就掌握了烧烟制墨技术，但长期以来炭黑的生产技术发展缓慢，直到1872年，世界上才首次出现了炭黑工业的规模生产，同时产生了“CarbonBlack（炭黑）”这一术语，这就是近代炭黑工业的开端。
1912年英国人莫特（Mottee）发现了炭黑对橡胶的补强作用，特别是显著提高轮胎耐磨性能以后，自此炭黑的需求量迅速增长，并逐渐成为橡胶工业不可缺少的原材料。
炭黑作为橡胶工业的补强材料已有百来年历史在第一次世界大战期间，由于生产炭黑的能源材料紧缺，德国开始使用沉淀法生产的白色二氧化硅替代炭黑，而白色的无定型二氧化硅因物性及用途与炭黑相似而得名白炭黑（WhiteCarbonBlack）。
再后来，由于汽车及其运输业的高速发展、炭黑生产用原料的涨价和节能减排的要求，又使白炭黑成为橡胶行业补强材料的佼佼者。
目前，白炭黑用在彩色橡胶制品中可以完全替代炭黑进行补强，满足白色或半透明产品的需要。
轿车“绿色轮胎”及冬季轮胎的制造是白炭黑的拿手好戏，白炭黑用于轮胎，使其获得更低的滚动阻力和改善轮胎的抓地力，从而提高汽车燃油效率。
这些具有高燃油效能等的节能型轮也被称作“绿色轮胎”。
如今我们所说的白炭黑已经不单纯是一种在橡胶配方中用作炭黑的替代品，而是一种X-射线无定形的硅酸和硅酸盐的白色超细粉体的总称，这类粉体材料具有非常广泛的应用，根据制备路线不同，主要分为沉淀法白炭黑及气相法白炭黑两大类。
一．白炭黑的制造白炭黑的制备多采用两种方法，即煅烧法和沉淀法。
煅烧法制备的白炭黑又称为气相法白炭黑或干法白炭黑，它是以多卤化硅（SiClx）为原料在高温下热分解，进行气相反应制得。
炭黑的介绍
炭黑科技名词定义中文名称：炭黑英文名称：black carbon定义：煤、石油、生物质燃料等不完全燃烧后所形成的细小颗粒。
炭黑进入大气后，能吸收太阳光，减少到达地面的太阳辐射。
所属学科：生态学(一级学科) ；全球生态学(二级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状物质。
其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等。
炭黑粒子近似球形，粒径介于10～500μm 间。
许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。
在橡胶加工中，通过混炼加入橡胶中作补强剂（见增强材料）和填料。
炭黑是最古老的工业产品之一。
简介炭黑烃类在严格控制的工艺条件下经气相不完全燃烧或热解而成的黑色粉末状物质。
其成分主要是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等。
炭黑粒子近似球形，粒径介于10～500μm 间。
许多粒子常熔结或聚结成三维键枝状或纤维状聚集体。
在橡胶加工中，通过混炼加入橡胶中作补强剂（见增强材料）和填料。
炭黑是最古老的工业产品之一。
早在公元前，中国就用植物油不完全燃烧制取颜料炭黑。
1872年，美国首先以天然气为原料用槽法生产炭黑。
当时，炭黑也仍主要用作着色剂。
1912年S.C.莫特发现炭黑对橡胶的补强作用之后，炭黑工业才迅速发展起来。
20世纪20年代，又出现了以天然气为原料的气炉黑和热裂黑，R.D.斯诺于1937年开始研究高效的炭黑生产方法。
后来，J.C.克雷奇致力于从液态烃生产炭黑，开发了油炉法工艺。
1941年，试产出第一批油炉黑。
1943年，世界上第一座工业化规模的油炉黑工厂在美国投产。
当今，油炉法是效率最高、经济效益最好的炭黑生产方法。
油炉黑的产量已占炭黑总量的70％～90％。
生产方法主要有炉法、槽法、热裂法三种。
炉法炭黑由天然气或高芳烃油料在反应炉中经不完全燃烧或热解生成炭黑，此种炭黑称为炉黑，是炭黑品种中产量最大、品种最多的一类。
炉黑与槽黑及热裂黑的显著区别是，其粒子的熔结或聚结程度可根据不同用途来调节。
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炭黑的分子结构
摘要：
一、炭黑的定义与用途
二、炭黑的分子结构
1.炭黑的化学组成
2.炭黑的微观结构
三、炭黑的应用领域
1.橡胶工业
2.涂料工业
3.塑料工业
四、炭黑对环境的影响及可持续发展
正文：
炭黑（Carbon Black）是一种碳的同素异形体，它具有高度的化学稳定性和热稳定性。
炭黑主要用于橡胶、涂料、塑料等工业领域，作为一种黑色颜料和填料，可以改善这些材料的各种性能。
一、炭黑的定义与用途
炭黑是由碳元素组成的，它是一种无定形碳，其分子结构与石墨和金刚石不同。
炭黑的主要用途是作为黑色颜料和填料，广泛应用于橡胶、涂料、塑料等工业领域。
此外，炭黑还具有很高的比表面积，可以用作催化剂、吸附剂等。
二、炭黑的分子结构
1.炭黑的化学组成
炭黑的化学组成主要包括碳元素和少量杂质，其中碳元素的含量通常在90% 以上。
炭黑中的杂质主要是氢、氧、氮、硫等元素，它们的存在会影响炭黑的性能。
2.炭黑的微观结构
炭黑的微观结构是由无数个直径在10-30 纳米的碳原子组成的球状颗粒。
这些碳原子以共价键相互连接，形成了一个三维的网状结构。
由于这种结构中碳原子的排列无序，使得炭黑具有良好的热稳定性和化学稳定性。
三、炭黑的应用领域
1.橡胶工业
炭黑是橡胶工业中最重要的填料之一，它可以改善橡胶的强度、韧性、耐磨性和抗老化性能。
在轮胎、鞋底、橡胶管等橡胶制品中，炭黑都发挥着重要作用。
2.涂料工业
在涂料工业中，炭黑主要用作黑色颜料，用于调制各种颜色的涂料。
炭黑的加入可以提高涂料的遮盖力、耐磨性和抗紫外线性能。
3.塑料工业
炭黑在塑料工业中的应用也相当广泛。
它可以改善塑料的力学性能、耐磨性、耐老化性和颜色稳定性。
常见的塑料制品如塑料袋、塑料管、塑料鞋底等，都可以看到炭黑的身影。
四、炭黑对环境的影响及可持续发展
炭黑生产过程中会产生一定量的有害气体和废水，对环境造成一定影响。
为了实现可持续发展，炭黑生产企业需要采取有效措施，降低生产过程中的污染排放，提高资源利用效率。
目前，我国已经加大了对炭黑行业环保要求的力度，鼓励发展绿色、环保的炭黑生产工艺。
总之，炭黑作为一种重要的化工原料，其分子结构决定了它具有良好的热稳定性和化学稳定性。
在橡胶、涂料、塑料等工业领域，炭黑发挥着不可替代的作用。