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炭黑是一種無定形碳,，其結構類似于無序石墨,，是芳烴在高溫下不完全燃燒形成,。芳烴分子在高溫下通過碳-氫鍵斷裂而解離，碳原子與芳族自由基可反應形成層狀六邊形碳環(huán)結構,，這些碳環(huán)傾向于堆疊成3~4層的晶體結構,，層面邊緣主要由氫、自由基以及含氧官能團組成,，炭黑表面結構如圖1所示,。碳環(huán)結構表面的酚羥基、羧基,、內酯基,、酸酐基和醌基等含氧官能團含量少，但會直接影響炭黑的表面化學性質,，這些含氧官能團具有良好的化學反應性,，為炭黑的表面改性提供可能。
根據(jù)逾滲理論,，納米炭黑粒子在拉伸過程中誘導產生橡膠分子鏈的平行伸直鏈結構,，從而對橡膠產生顯著補強作用，提高炭黑橡膠復合材料的拉伸強度和耐磨性能,。炭黑在橡膠基體中的分散是影響復合材料的生熱和磨耗的關鍵因素,，從增強炭黑與橡膠之間的相互作用角度出發(fā)，通過炭黑改性,、橡膠改性和液相復合技術等方法可制備綜合性能優(yōu)異的炭黑/橡膠復合材料,。
目前，廢舊輪胎回收處理方法主要有翻新,、生產再生膠以及裂解處理等,。翻新對輪胎的完整性有要求，且翻新次數(shù)有限制,；生產再生膠存在能耗大,、污染環(huán)境等問題；廢輪胎熱裂解技術由于其“吃干榨凈”的特點而成為當前處理廢舊輪胎的有效手段,。廢舊輪胎在高溫缺氧條件下經(jīng)熱裂解后得到的裂解氣,、裂解油、裂解炭黑等均可以循環(huán)利用,，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益,。
熱裂解炭黑的常見高附加值市場應用如下：
①橡膠行業(yè)代替部分N330、N550,、N660,、N754、N774等商品炭黑做填充。
②塑料行業(yè)做塑料色母粒使用,，用于EVA發(fā)泡,、PE吹膜、塑料模件等,，降低商品炭黑使用成本,，增強高色度視覺印象。
③作為顏料用于膠印油墨,，可大大改善油墨分散性,、流動性、亮度,、黑度等性能,。
④在污水凈化、環(huán)境保護,、醫(yī)藥衛(wèi)生領域代替部分木系,、煤系活性炭。
⑤作為無機填料用于道路瀝青改性補強劑,，提高路面性能,，尤其適應于西部高原（如青海、西藏）等強紫外線照射地區(qū),。
針對裂解后的炭黑再重新使用時,，由于炭黑的分散對膠料的混煉質量與壓出壓延工藝影響很大。常用的炭黑添加劑粒徑為納米級別,，裂解后的炭黑粒徑不一,，大部分處于30um左右，從電鏡圖中可見,，最小粒徑為3.938um,，最大為74.14um見掃描電鏡圖1.
因此，需要對其粒徑的分布進行測試,。而目前對炭黑的粒徑測量方法為差速沉淀法,。由于常用的炭黑粒徑比較均勻，在測試時粒徑的分布常呈現(xiàn)正態(tài)曲線分布,，但在裂解后炭黑中混有橡膠纖維,，導致粒徑變大，不同粒徑炭黑的含量不同,，不再呈現(xiàn)均勻的正態(tài)分布,。造成樣品的測試比較困難。
美國CPS24000納米粒度分析儀（如圖2所示）可以真實反映樣品在溶液中的真實粒徑分布狀態(tài),，粒徑測試結果的精確度僅次于掃描電鏡。主要特點如下：
1,、所需樣品量少,。每次只需要0.1ml,，這在疫苗研發(fā)、化學合成方面具有極大的優(yōu)勢,。
2,、 一次測試可到40多個樣品。在前處理準備工作做完以后,，可結合標準顆粒一批次測試40多個樣品,。
3、 分辨率高,。同激光散射和顆粒計數(shù)等方法比較,，對于樣品中即使只有1%峰值差異的顆粒，依舊可以很好地區(qū)分測量出來,，即可以得到真實的粒度分布結果,。
4、靈敏度高,。低至 10-8 g 的樣品就可以滿足日常分析需要,。
5、分析時間短,。和傳統(tǒng)沉降法比較,，由于采用更快的圓盤轉速和高速檢測器，因此極大縮短了分析所需時間,。對于粒徑分布范圍很寬的樣品,，通過可選的速度調節(jié)功能圓盤，僅需常規(guī)圓盤分析時間的 1/20,。
經(jīng)過CPS納米粒度儀對裂解后炭黑進行粒徑測試后的結果如圖3所示：與掃描電鏡所顯示的結果基本一致,，裂解后的炭黑最小粒徑為3um，最大可至50多微米,，并且出現(xiàn)很多峰值,，證明樣液中具有不同粒徑且含量不同的的炭黑。峰值粒徑處于30um左右,。真實反映了不同炭黑粒徑的分布狀態(tài),。
資料來源于：公眾號
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