Во многих областях промышленного производства, особенно в производстве резины, пластмасс и покрытий, пиролизный технический углерод является ключевым материалом, а его эксплуатационные характеристики играют решающую роль в качестве конечного продукта.
Эксплуатационные характеристики пиролизного технического углерода определяются рядом конкретных показателей. Проведение глубокого анализа того, как эти показатели влияют на эксплуатационные характеристики продукта, имеет решающее значение для оптимизации производственных процессов и повышения общего качества продукции.
1. Размер частиц и удельная площадь поверхности
Размер частиц и удельная поверхность пиролизной сажи тесно связаны и существенно влияют на эксплуатационные характеристики продукта. Меньшие размеры частиц приводят к большей удельной поверхности. В резиновых изделиях, пиролиз Технический углерод с малым размером частиц и высокой удельной площадью поверхности может образовывать больше точек контакта с молекулами резины, усиливая взаимодействие между ними и обеспечивая прочное армирование. Это значительно повышает прочность на разрыв, сопротивление разрыву и износостойкость резиновых изделий. Например, в производстве шин эти свойства могут эффективно продлить срок службы шин и уменьшить износ.
Однако слишком малый размер частиц и слишком большая площадь поверхности могут иметь отрицательные последствия. В процессе смешивания вязкость резины увеличивается, что приводит к более сложной обработке и более высокому потреблению энергии. Кроме того, из-за своей высокой поверхностной активности технический углерод склонен к агломерации. Если он не распределен равномерно, это может снизить эксплуатационные характеристики конечного резинового продукта.
2. Структурная степень
Степень структурности отражает сложность агрегатов пиролизного технического углерода.
Технический углерод с высокой структурной степенью имеет разветвленные или цепочечные агрегаты с большим количеством пустот. При переработке резины эта структура улучшает дисперсию в резиновой матрице, образуя эффективную сетевую структуру, которая повышает производительность переработки резины. Например, во время смешивания высокоструктурированный технический углерод может улучшить текучесть резины, облегчая операции формования.
С точки зрения эксплуатационных характеристик конечного продукта, высокоструктурный пиролизный технический углерод повышает прочность на разрыв и твердость резиновых изделий, при этом мало влияя на эластичность, тем самым сохраняя упругость резины. С другой стороны, хотя низкоструктурный пиролизный технический углерод может в некоторых случаях снижать вязкость резины, он обеспечивает относительно слабое армирование и меньшую стабильность обработки.
3. Содержание золы
Зола — негорючий неорганический остаток в пиролизной саже. Ее содержание оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики продукта.
В резиновых изделиях соответствующее количество золы может действовать как наполнитель, увеличивая твердость и модуль продукта. Однако избыточная зола становится дефектным местом в структуре резиновой сети, снижая прочность на растяжение и сопротивление разрыву. Например, при слишком высоком содержании золы шины, изготовленные из технического углерода, более склонны к растрескиванию во время использования, тем самым сокращая срок их службы.
В производстве покрытий и пластмасс зола также влияет на эксплуатационные характеристики продукции. Высокое содержание золы может снизить блеск покрытия, ухудшить стабильность и вызвать зернистость поверхности. В пластмассах зола плохо совместима с пластиковой матрицей, что может ухудшить механические свойства и ухудшить внешний вид.
4. Летучее содержимое
Летучие вещества относятся к веществам, выделяющимся при нагревании пиролизного технического углерода до определенной температуры, в основном это вода, диоксид углерода и некоторые органические соединения.
Содержание летучих веществ отражает химическую активность и полярность поверхности технического углерода. Соответствующее количество летучих веществ помогает усилить сродство между пиролизным техническим углеродом и матричными материалами, такими как резина, улучшая дисперсию.
Однако, если содержание летучих веществ слишком велико, поверхностная активность технического углерода может стать чрезмерной, что приведет к преждевременной вулканизации или подгоранию. Это может серьезно повлиять на обработку резины и также может привести к появлению неприятных запахов во время смешивания. В покрытиях чрезмерное содержание летучих веществ может вызвать дефекты, такие как пузыри и отверстия во время сушки, что ставит под угрозу как качество, так и внешний вид готового покрытия.
5. Значение pH
Значение pH пиролизного технического углерода отражает его поверхностные химические характеристики.
Кислотный пиролизный технический углерод содержит больше кислотных функциональных групп на своей поверхности, что может повлиять на его взаимодействие с матричными материалами, такими как резина. При переработке резины кислый pH может замедлить вулканизацию и снизить эффективность вулканизации.
С другой стороны, пиролизная сажа со щелочным значением pH обычно приводит к более высокой скорости вулканизации. Однако, если щелочность слишком высока, это может вызвать деградацию молекулярных цепей резины, что отрицательно скажется на эксплуатационных характеристиках конечного продукта. Поэтому контроль соответствующего уровня pH имеет важное значение для обеспечения хорошего поведения при обработке и качества конечного продукта.
6. Прочность на растяжение
В производстве шин высокая прочность на разрыв является ключевым показателем долговечности пиролизного технического углерода.
При движении автомобиля шины постоянно испытывают трение о дорожное покрытие и несут на себе вес автомобиля, а также различные динамические нагрузки. Пиролизный технический углерод с высокой прочностью на разрыв усиливает межмолекулярные силы в резине, делая шину менее подверженной разрывам или повреждениям от острых предметов или ударов камнями. Это значительно продлевает срок службы шины.
В промышленных конвейерных лентах прочность на разрыв напрямую связана с эксплуатационной стабильностью. Пиролизная сажа повышает прочность резины на разрыв, позволяя конвейерным лентам выдерживать большие нагрузки, не разрываясь при натяжении.
7. 300% Напряжение удлинения
Для резиновых деталей, поглощающих удары в автомобиле, критическим показателем эффективности является удлинение при растяжении 300%.
При движении транспортного средства по неровной местности амортизирующая резина деформируется. Пиролизный технический углерод с подходящими свойствами удлинения 300% позволяет резине растягиваться в три раза по сравнению с первоначальной длиной, а затем быстро и эффективно возвращаться к первоначальной форме.
Это гарантирует, что во время вибрации амортизирующая резина продолжает обеспечивать амортизацию, обеспечивая плавную и комфортную езду для пассажиров, а также защищая шасси и компоненты автомобиля от чрезмерных повреждений, связанных с вибрацией.
В резиновых уплотнениях удлинение 300% определяет надежность уплотнения. Например, в прокладках двигателя высокие температуры и давления могут вызвать деформацию. Отличные свойства удлинения пиролизной сажи позволяют прокладке сохранять достаточную упругость после деформации, поддерживая герметичность для предотвращения утечек моторного масла, охлаждающей жидкости и других жидкостей, обеспечивая нормальную работу двигателя и общую стабильность и надежность системы.
8. Значение поглощения масла
Величина маслоемкости напрямую отражает сложность структуры пиролизного технического углерода.
Высокое значение поглощения масла указывает на то, что структура агрегата технического углерода более развита, с большим количеством пустот и ответвлений. В резиновых изделиях этот высокоструктурированный технический углерод обеспечивает больше точек крепления для молекул каучука, образуя более плотную и сложную сеть. Подобно построению прочного моста, большее количество точек соединения создает более стабильную структуру, тем самым значительно улучшая растягивающее напряжение и твердость резиновых изделий.
С точки зрения обработки, значение поглощения масла напрямую влияет на вязкость резиновой смеси. Пиролизный технический углерод с высоким значением поглощения масла поглощает больше резинового масла во время смешивания, что приводит к повышению вязкости. Однако технический углерод с соответствующим высоким значением поглощения масла дает преимущества в повышении жесткости и сохранении формы резиновой смеси. Например, при производстве резиновых подошв пиролизный технический углерод с подходящим значением поглощения масла помогает подошве лучше сохранять свою форму во время формования, повышая эффективность производства и качество продукции.
9. Показатель усвоения йода
Величина поглощения йода является важным показателем поверхностной активности пиролизного технического углерода.
Более высокое значение поглощения йода указывает на то, что поверхность технического углерода имеет больше активных участков, способных образовывать сильные физические или химические взаимодействия с молекулами резины. Например, в производстве шин высокоактивный пиролизный технический углерод образует более прочные связи с резиной, усиливая адгезию на границе раздела между резиной и техническим углеродом. В результате, когда шина подвергается воздействию внешних сил, напряжение более эффективно передается между резиной и техническим углеродом, избегая локализованной концентрации напряжений и значительно улучшая прочность шины на разрыв и износостойкость.
Значение поглощения йода тесно связано с усиливающей способностью пиролизного технического углерода. В резиновых изделиях технический углерод с высоким значением поглощения йода может обеспечить лучшее усиление, заполняя промежутки между молекулярными цепями резины, ограничивая их относительное движение и увеличивая модуль резины. В практическом применении резиновые изделия, такие как конвейерные ленты и уплотнения, которые требуют высокой прочности и износостойкости, могут значительно выиграть от использования пиролизного технического углерода с подходящим значением поглощения йода. Это не только повышает производительность и продлевает срок службы, но и снижает затраты на техническое обслуживание.
10. Чернота
В резиновой промышленности чернота является ключевым фактором, влияющим на внешний вид продукции.
Например, в оболочках кабелей высокочерный пиролизный технический углерод придает кабелю глубокий, насыщенный черный цвет. Это не только повышает визуальную привлекательность, но и создает сильное и долговечное впечатление. Визуальный эффект, создаваемый глубокой чернотой, повышает воспринимаемое качество и укрепляет имидж бренда.
В пластиковых изделиях влияние черноты не менее важно. Пиролитическая сажа высокой степени черноты может придать пластиковым оболочкам насыщенность чернил, добавляя ощущение передовой технологии и привлекательности высокого класса. Сильное визуальное воздействие этого глубокого черного цвета помогает продуктам выделяться среди конкурентов. Кроме того, равномерное и постоянное распределение черноты улучшает общий вид пластиковых изделий, устраняя такие проблемы, как несоответствия цвета, и обеспечивая изысканную и профессиональную отделку.
11. Интенсивность тонирования
В области покрытий красящая способность пиролизного технического углерода имеет решающее значение для достижения точного соответствия цвета.
Будь то темная краска для наружных поверхностей зданий или высоконасыщенные черные концентраты, пиролизная сажа с высокой тонирующей способностью может достигать насыщенных и ярких цветовых эффектов при использовании лишь небольшой дозировки. Это не только обеспечивает глубокие и чистые цвета, но и помогает эффективно контролировать производственные затраты.
В индустрии печати чернилами красящая способность пиролизной сажи напрямую влияет на четкость и точность печатных цветов. В процессе печати углеродная сажа с высокой красящей способностью гарантирует, что чернила будут давать четкие, полные черные линии и узоры на бумаге. Печать текста и изображений выигрывает от высокой контрастности и тонкого наложения слоев, что способствует высококачественному результату печати.
12. Потери тепла
Потери тепла при пиролизе технического углерода в основном обусловлены содержащимися в нем влагой и летучими органическими веществами.
При нагревании влага испаряется первой. Высокое значение потерь при нагревании указывает на то, что технический углерод содержит значительное количество влаги. Эта влага препятствует дисперсии пиролизного технического углерода в материале матрицы, что приводит к появлению слабых мест в структуре резины — подобно тому, как неравномерно распределенный песок может подорвать прочность бетона.
Высокие потери тепла требуют дополнительной энергии и времени для испарения влаги и достижения надлежащей дисперсии. В процессе смешивания избыточная влажность изменяет вязкость резиновой смеси, увеличивая нагрузку на оборудование и его износ, а также потенциально влияя на производительность оборудования. Кроме того, во время вулканизации остаточная влага превращается в пар. Если ее вовремя не выпустить, она может образовывать пузырьки или поры внутри резинового изделия. Хотя потери тепла могут показаться незначительным показателем, они имеют значительные последствия для качества дисперсии, эффективности обработки и производительности конечного продукта.
13. Удлинение при разрыве
В резиновых изделиях удлинение при разрыве пиролизного технического углерода напрямую связано с гибкостью изделия.
Например, в шинах пиролизный технический углерод с более высоким удлинением при разрыве позволяет резине шины деформироваться при различных нагрузках вождения без образования трещин, что повышает долговечность шин и снижает риск разрывов.
В пластиковых изделиях, таких как трубы, удлинение при разрыве влияет на пластичность. Более высокое значение позволяет материалу легче растягиваться во время обработки и формования, что облегчает производство изделий сложной формы. В целом, удлинение при разрыве влияет на гибкость, долговечность, пластичность и ударопрочность, что делает его критическим фактором производительности в широком спектре применений.
14. Пропускание толуола
Пропускание толуола является прямым индикатором содержания примесей в пиролизной саже.
Более высокий коэффициент пропускания указывает на меньшее количество примесей и более высокую чистоту, а также косвенно отражает размер частиц и качество дисперсии. Технический углерод с однородным размером частиц и хорошей диспергируемостью имеет тенденцию иметь стабильные значения коэффициента пропускания толуола.
В резиновой промышленности такой технический углерод может быть равномерно распределен по всей резиновой матрице, улучшая ее механические свойства. В пластмассовой промышленности высокая пропускаемость толуола способствует более гладкому, более однородному внешнему виду пластиковых изделий, устраняя визуальные дефекты, такие как зернистость или неравномерная окраска.
15. Остаток на сите
Остатки на сите представляют собой частицы пиролизной сажи, которые не проходят через ячейки определенного размера.
Если содержание остатков сита слишком велико, эти более крупные частицы трудно равномерно распределить при смешивании с другими материалами. Например, в производстве красок они могут серьезно повлиять на гладкость поверхности и качество внешнего вида краски. При переработке пластмасс избыточные остатки сита могут нарушить процессы экструзии и литья под давлением, что приведет к нестабильному качеству продукции.
Хотя остаток на сите может показаться незначительным показателем, он играет важную роль в эксплуатационных характеристиках продукта, влияя на однородность дисперсии, механические свойства и поведение при обработке. Поэтому строгий контроль остатка на сите необходим для обеспечения высокого качества конечного продукта.
16. Твёрдость по Шору
Низкая твердость по Шору указывает на то, что частицы пиролизного технического углерода имеют относительно мягкую текстуру.
При смешивании с матрицами, такими как резина или пластик, эти более мягкие частицы с большей вероятностью деформируются под воздействием внешних сил, таких как перемешивание и смешивание. Эта деформация позволяет частицам более эффективно соответствовать потоку окружающей матрицы — подобно тому, как мягкая губка может гибко заполнять пробелы.
В результате более мягкие частицы технического углерода более равномерно распределяются в матричном материале, способствуя повышению однородности и эксплуатационных характеристик композитного продукта.
17. Удельный вес
Удельный вес пиролизного технического углерода обычно составляет от 1,8 до 2,1 г/см³.
Однако он может варьироваться в зависимости от производственного процесса, источников сырья и микроструктуры конечного продукта. Удельный вес влияет на различные эксплуатационные характеристики в различных областях применения:
Резиновые изделия: Удельный вес влияет на общую плотность резиновой смеси, влияя как на стоимость материала, так и на вес продукта. Более высокий удельный вес увеличивает вес продукта для того же объема, потенциально увеличивая расход материала и затраты. Это также может отрицательно повлиять на механические свойства, такие как эластичность и гибкость.
Пластиковые изделия: Несоответствие удельного веса технического углерода и пластиковой матрицы может препятствовать равномерному распределению, что приводит к агломерации частиц, ухудшению внешнего вида, снижению механической прочности и устойчивости к атмосферным воздействиям.
Покрытия и чернила: Удельный вес влияет на устойчивость к седиментации. Более высокий удельный вес может привести к осаждению сажи во время хранения, что приведет к неравномерной окраске и снижению укрывистости.
18. Прочность на раздавливание частиц
Прочность пиролизного технического углерода на раздавливание характеризует его способность противостоять механическим повреждениям под воздействием внешней силы.
Этот параметр, обычно выражаемый как максимальное давление на единицу площади (например, Н/м²), является ключевым показателем качества и прочности материала.
Влияние на производство и переработку:
Износ оборудования: Эффективность производства: Если частицы технического углерода слишком легко измельчаются во время смешивания, дисперсия становится неравномерной, что может снизить производительность и привести к нестабильному качеству продукта.
Влияние на производительность продукта:
Резиновые изделия: В резиновой промышленности технический углерод служит как армирующим агентом, так и наполнителем. Частицы с высокой прочностью на раздавливание могут лучше выдерживать растяжение и сжатие во время использования, повышая прочность на разрыв, стойкость к истиранию и разрыву конечного продукта.
Пластиковые изделия: В пластике технический углерод с достаточной прочностью на раздавливание образует стабильную сеть наполнителя, улучшая твердость, жесткость и термостойкость. Если частицы ломаются слишком легко, эта структура нарушается, что снижает общую производительность продукта.
19. Плотность заливки
Плотность насыпки пиролизного технического углерода определяется как масса на единицу объема, когда материал свободно насыпается в контейнер при определенных условиях, и обычно выражается в граммах на кубический сантиметр (г/см³).
Это влияет как на производственные процессы, так и на характеристики конечного продукта следующим образом:
Влияние на производство и переработку
Точность измерения: Плотность заливки напрямую влияет на точность дозирования технического углерода. Если плотность заливки непостоянна, объемное дозирование может привести к неточным массовым добавкам, что приведет к ошибкам в рецептуре и ухудшению качества продукта.
Транспортировка и хранение: Пиролизная сажа с более высокой плотностью насыпки имеет большую массу на единицу объема, что создает большую нагрузку на транспортные системы. Это требует тщательного выбора соответствующих методов транспортировки и оборудования. Кроме того, более высокая плотность насыпки требует контейнеров для хранения с достаточной грузоподъемностью и оптимизированным пространственным планированием.
Влияние на производительность продукта
Точность измерения: Плотность заливки напрямую влияет на точность дозирования технического углерода. Если плотность заливки непостоянна, объемное дозирование может привести к неточным массовым добавкам, что приведет к ошибкам в рецептуре и ухудшению качества продукта.
Транспортировка и хранение: Пиролизная сажа с более высокой плотностью насыпки имеет большую массу на единицу объема, что создает большую нагрузку на транспортные системы. Это требует тщательного выбора соответствующих методов транспортировки и оборудования. Кроме того, более высокая плотность насыпки требует контейнеров для хранения с достаточной грузоподъемностью и оптимизированным пространственным планированием.
Влияние на производительность продукта
Резиновые изделия: более высокая плотность заливки позволяет вводить больше технического углерода в заданный объем, потенциально повышая твердость, прочность на разрыв и износостойкость резины. Однако, если плотность слишком высока, это может помешать равномерному распределению, что отрицательно скажется на эксплуатационных характеристиках резиновой смеси.
Пластиковые изделия: В пластиках подходящая плотность заливки помогает достичь равномерной дисперсии технического углерода в матрице, улучшая механическую прочность, устойчивость к УФ-излучению и долговечность. И наоборот, неподходящая плотность может привести к агломерации, плохому внешнему виду и снижению производительности.
Заключение
Различные показатели эффективности пиролизного технического углерода, такие как прочность окраски, потери при нагреве, удлинение при разрыве, пропускание толуола, остаток на сите, твердость по Шору, удельный вес, прочность частиц на раздавливание и плотность насыпки, взаимосвязаны и в совокупности определяют его эффективность в различных областях применения.
В практических производственных сценариях как производители, так и пользователи должны иметь глубокое понимание того, как эти параметры влияют на качество продукции. Только путем точного выбора и контроля соответствующих свойств пиролизного технического углерода на основе конкретных требований к продукту производители могут оптимизировать производительность, обеспечить стабильность производства и повысить конкурентоспособность продукта на рынке.
О компании Epic Powder Machinery
Эпическая Порошковая Машина является надежным производителем современных систем сверхтонкого измельчения и классификации. Благодаря многолетнему опыту и передовым технологиям мы предлагаем индивидуальные решения для обработки пиролизной сажи и других высокопроизводительных материалов. Пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами для получения более подробной информации о вашем порошковом растворе.