کربن بلک

مشخصات فنی کربن بلک یا دوده سیاه

همه ی انواع کربن سیاه به طور گسترده ای به عنوان رنگدانه سیاه از زمان قبل از میلاد مورد استفاده قرار گرفت.

کربن بلک (دوده سیاه)

کربن سیاه، عموما شکل آمورف کربن خالص به شکل ذرات کلوئیدی است که توسط احتراق ناقص یا تجزیه حرارتی هیدروکربن های گاز یا مایع تحت شرایط کنترل شده تولید می شود. شکل ظاهری شبیه دانه یا پودرهای سیاه است. کربن سیاه نیز در بالای 50 مواد شیمیایی صنعتی تولید شده در سراسر جهان، بر اساس تناژ سالانه است. تولید فعلی در سراسر جهان حدود 18 میلیارد پوند در سال (8.1 میلیون تن) است. کربن بلک یا دوده ی سیاه ماده ای سیاه رنگ است که حدود 97 تا 99 درصد آن از کربن تشکیل شده و اجزای دیگر شامل هیدروژن و اکسیژن است. همچنین ممکن است مقادیر بسیار کمی از نیتروژن و گوگرد نیز در آن موجود باشد. سطح ذرات این ماده دارای گروه های عاملیOH و COOH می باشد.

کربن سیاه به طور سنتی از مواد زائد شیمیایی مانند چوب و استخوان تولید می شود. کربن بلک، (زیر مجموعه ی استیلن سیاه، کانال سیاه، کوره سیاه، لامپ سیاه و حرارتی سیاه) است و ماده ای است که به وسیله احتراق ناقص فرآورده های سنگین حاصل از نفت خام مانند: قیر، خاکستر زغال سنگ، قیر ترک خوردگی اتیلن، با افزودن مقدار اندکی روغن نباتی، تولید می شود. کربن سیاه یک نوع از کربن پارا کریستالی است که دارای سطح نسبتا بالایی نسبت به حجم است، اگرچه پایین تر از کربن فعال می باشد. این دوده در میزان نسبتا زیاد سطح به حجم متفاوت است و میزان (PAH) (هیدروکربن آروماتیک چند حلقه ای) با توجه به (غیر قابل دسترس بودن و غیر زیستی بودن) کاهش می یابد. تمام کربن بلک ها به ترتیب در شرایط مختلف، بسته به نوع شرایط تولید، دارای گروه های عاملی  حاوی اکسیژن (مانند کربوکسیلیک، کینونیک، لاکتون، فنولیک و غیره) بر روی سطوح خود هستند. این گروه های اکسیژن دار به طور جمعی به عنوان محتوای فرار شناخته می شوند. همچنین به علت محتوای ناپایدار آن، ماده غیر رسانایی شناخته شده است. صنایع پوشاننده و جوهرها ترجیح می دهند انواع کربن سیاه که اسید اکسید شده هستند، در طول فرآیند تولید، اسید در خشک کن های با دمای بالا اسپری شود تا مواد شیمیایی سطح ذاتی دوده سیاه را تغییر دهد. مقدار اکسیژن شیمیایی پیوند شده در سطح کربن سیاه به منظور افزایش ویژگی های عملکرد افزایش می یابد.

کربن سیاه با نام های مختلف شناخته می شود، که هر کدام از آن ها یک روش سنتی برای تولید دوده سیاه را نشان می دهد:

• عاج سیاه به طور سنتی توسط استخوان عاج یا استخوان تولید می شود.
• انگور سیاه به طور سنتی توسط انگور خشک شده انگور و ساقه تولید می شود.
• لامپ سیاه به طور سنتی توسط جمع آوری دوده از لامپ های نفت ساخته شده است.

فرآیند تولید کربن سیاه

فرآیند تولید کربن سیاه با استفاده از روغن های سنگین معطر به عنوان مواد اولیه انجام می شود. کربن تولیدی با استفاده از یک راکتور بسته برای تمیز کردن روغن تحت شرایط کنترل دقیق (به ویژه درجه حرارت و فشار)، استفاده می شود. مواد اولیه استوک به جریان گاز گرم (مواد اولیه با سوزاندن ثانویه، مانند گاز طبیعی یا نفت به دست می آیند) جایی که آن ها را تبخیر می کنند و سپس در فاز بخار به صورت ذرات کربن میکروسکوپی تشکیل می شوند. در اکثر راکتورهای کوره، میزان واکنش توسط اسپری بخار یا آب کنترل می شود. تولید کربن از طریق راکتور منتقل می شود، خنک می شود و در فیلترهای کیسه ای در فرآیند مداوم جمع می شود. گاز باقی مانده یا گاز دم از یک راکتور کوره شامل انواع گازی مانند مونوکسید کربن و هیدروژن است. بیشتر گیاهان سیاه کوره بخشی از این گاز باقی مانده را برای تولید حرارت، بخار یا برق تولید می کنند.

فرآیند حرارتی کربن سیاه از گاز طبیعی استفاده می کند که عمدتا از روغن های معدنی متان یا آروماتیک های سنگین به عنوان مواد اولیه استفاده می شود. این فرآیند با استفاده از یک جفت کوره که تقریبا هر پنج دقیقه بین تولید پیش گرم کن و تولید کربن بلک متناوب است، کاربرد دارد. گاز طبيعی به کوره مقاوم در برابر حرارت تزريق می شود و در صورت عدم وجود هوا، گرما از مواد نسوزی گاز طبيعی را به کربن سیاه و هيدروژن تجزيه می کند. جریان مواد آئروسل با اسپری آب فرو رفته و در یک خانه کیسه ای فیلتر می شود. برای خروج از ناخالصی های کربن خروجی، برای حذف ناخالصی، دانه بندی، غربالگری، و سپس بسته بندی برای حمل و نقل. خروجی گاز هیدروژن در هوا برای پیش گرم شدن کوره دوم سوخته است.

خواص فیزیکی و شیمیایی کربن بلک

کربن بلک، یک کربن سیاه رنگ یا دوده نیست. دوده کربنات و کربن سیاه حاوی مقادیر زیادی از مواد قابل استخراج دی کلرو متان و تولوئن می باشد و می تواند خاکستر 50٪ یا بیشتر را نشان دهد. کربن بلک خواص شیمیایی و فیزیکی متفاوتی با دوده و کربن سیاه دارد بیشتر انواع  آن حاوی بیش از 97٪ کربن عنصری مرتب شده به عنوان ذرات آکینیوم (خوشه انگوری) است. بر عکس، معمولا کمتر از 60٪ کل مقدار ذره از دوده یا کربن سیاه، تشکیل شده از کربن است. که این مقدار به منبع و ویژگی ذرات (شکل، اندازه و ناهمگونی) بستگی دارد. آلاینده های آلی مانند هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (PAHs) تنها می توانند تحت روش های بسیار دقیق آزمایشگاهی (استخراج سوکسله با استفاده از حلال های آلی و درجه حرارت بالا) استخراج شوند. این عصاره ها منحصر به فرد هستند. هر کدام از فرآیندهای مختلف تولید کربن سیاه دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی می باشند.

ویژگی کربن سیاه

کنترل تولید توسط بخار احتراق نفت و گاز یکی از ویژگی های این ماده است. این ماده در بعضی از مواد جذب رادار نیز کاربرد دارد. کربن سیاه به طور گسترده ای در برنامه های مختلفی به عنوان یک عامل هدایت الکتریکی(مثالا: جوهر روزنامه به مواد الکتریکی هدایت می شود)، از جمله فیلم های ضد انفجار، الیاف و فلاپی دیسک استفاده می شود. به طور عمده از کاربردهای دیگر کربن سیاه می توان به عنوان پرکننده یعنی تقویت لاستیک عالی در صنعت لاستیک سازی اشاره کرد. کربن سیاه همچنین کمک می کند تا گرما را دور از تسمه و کمربند منطقه تایر قرار دهد، تا آسیب های حرارتی کاهش یابد و عمر تایر افزایش یابد. کربن سیاه همچنین یک عامل رنگ آمیزی عالی به عنوان رنگدانه سیاه است و به همین دلیل برای چاپ رنگ، رنگ آمیزی، رنگ ها ،تونرها و جوهرها به طور گسترده ای استفاده می شود. کربن بلک به عنوان عامل افزودنی آنتی استاتیک در کلاهک و لوله های سوخت خودرو استفاده می شود. به عنوان مثال، کربن سیاه را به پلی پروپیلن اضافه می کنند تا اشعه ماوراء بنفش را جذب کند که در غیر این صورت مواد تجزیه می شوند.

در اروپا از دوده سیاه حاصل از منبع گیاهی به عنوان افزودنی برای رنگ آمیزی مواد غذایی استفاده می شود. این ماده به عنوان افزودنی سبزیجات نیز کاربرد دارد. رنگدانه رنگ کربن سیاه برای سال های زیادی در بسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی استفاده شده است. همچنین در سینی های غذای مایکروویو و سینی های گوشتی نیز کاربرد دارد.

تقریبا در تمام محصولات لاستیکی که در آن خواص سایش کششی و سایشی بسیار مهم هستند، از کربن سیاه استفاده می کنند، به طوری که رنگ آن ها سیاه است. جایی که خواص فیزیکی مهم باشد، اما رنگ های غیر از سیاه مورد نظر هستند، مانند کفش های تنیس سفید، سیلیکا رسوب شده یا فوم برای سیلیکا جایگزین شده است. پرکننده های مبتنی بر سیلیکا همچنین سهم بازار در لاستیک های خودرو را به دست می آورند، زیرا آن ها برای کاهش راندمان سوخت و رطوبت، بهتر می باشند. به طور سنتی پرکننده های سیلیکایی خواص سایشی کمتری داشتند، اما تکنولوژی به تدریج به نقطه ای بهبود یافت که می توانند در آن عملکرد سایشی کربن را مطابقت دهند.

ترکیب شیمیایی به روش ICP-OES

غلظت عناصر موجود در نمونه به شرح زیر است:

• نتایج آزمون به نحوه ی نمونه برداری و یکنواختی نمونه بستگی دارد.
• آزمون بر روی خاکستر حاصل از سوخته شدن نمونه در کوره صورت گرفته است.

آنالیز شیمیایی

استاندارد مرجع آزمون: Argentometry

درصد وزنی عنصر موجود در نمونه به شرح زیر است:

دانسیته

میزان دانسیته واقعی نمونه 1.06 ± 0.05 g/cm3 می باشد.

میزان ذغال و گرافیت

دانه بندی

استاندارد مرجع آزمون: ASTM E 11 (2017)

جدول زیر نشان دهنده دانه بندی با استفاده از الکل های ASTM E 11 تعیین شده است:

• نتایج به نحوه ی نمونه برداری و یکنواختی نمونه بستگی دارد.
• میزان ارزش حرارتی بر مبنای خشک و با در نظر گرفتن مواد معدنی موجود در نمونه 77.65 کیلوکالری بر کیلوگرم به دست آمده است.
• تمام آزمون ها روی نمونه ی رطوبت گیری انجام شده است.
• میزان رطوبت ارسالی مطابق با استاندارد ASTM D 3173-17 برابر 3.0 درصد وزنی است.

تاریخچه کربن بلک

در گذشته از دوده که شبیه کربن سیاه است، برای نوشتن نامه های پاپیروس در مصر باستان و نوار بامبو در چین باستان استفاده می کردند. تولید کربن سیاه نوعی از ابتکار خانه های روستایی (کلبه ها) بود، زمانی که روش تولید کاغذ در قرن دوم کشف شد. پس از آن که با فرآیند کانال در سال 1892 و از اواسط دهه 1970، بیشتر کربن سیاه توسط فرایند کوره نفتی، که اغلب به عنوان کوره سیاه بود، تولید می شد. سپس از آن به طور گسترده ای در صنایع مختلفی استفاده شده است.

لیست قیمت کربن بلک (دوده سیاه)

با عرض پوزش کلیه قیمت ها در حال بروزرسانی می باشد، لطفا جهت استعلام قیمت خرید با واحد فروش تماس حاصل نمایید.