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.

В Таблице 1 представлены основные свойства некоторых наиболее распространенных углеродных саж. 

Таблица 1: Примеры свойств углеродной сажи

В химическом плане углеродные сажи представляют собой более или менее чистый углерод, как показано в таблице 2, с более или менее небольшим содержанием кислорода и водорода.

Таблица 2: Углеродные сажи: примеры химического анализа

Система буквенно-цифровой классификации углеродных саж, используемых для армирования каучука, включает:

• Одну букву для скорости вулканизации: N для нормальной и S для медленной;

• Три цифры. Первая обозначает размер частиц от 0 (1 до 10 нм) до 9 (201 до 500 нм).