Технический углерод: что это и зачем нужен

Технический углерод — это мелкодисперсный углеродный порошок, получаемый в процессе неполного сгорания или термического разложения углеводородного сырья. Он широко используется как наполнитель, пигмент, упрочнитель и электропроводящая добавка в различных отраслях: резинотехнической, автомобильной, строительной, лакокрасочной и пластиковой промышленности.

Главное свойство технического углерода — высокая удельная поверхность частиц и их активность, что позволяет улучшать прочностные, антистатические и светостойкие характеристики материалов.

Типы технического углерода

В зависимости от метода производства, размера частиц, структуры и активности выделяют несколько основных видов технического углерода. Каждый из них имеет свои характеристики, что определяет сферу применения.

Газовый технический углерод

Газовый (канальный) технический углерод получают путем сжигания природного газа на специальных горелках с ограниченным доступом воздуха. Частицы газового углерода имеют мелкую дисперсность и ровную структуру. Такой материал применяют в производстве красок, печатных чернил, полиграфических пигментов, резины, пластмасс.

Особенности газового углерода:

• высокая степень чистоты;

• равномерное распределение частиц;

• хорошая пигментирующая способность.

Печьевой технический углерод

Печьевой углерод — самый распространённый вид, производимый в больших объемах. Его получают в печах неполного сгорания жидких углеводородов. Данный материал используется в производстве шин, технических резиновых изделий, строительных смесей.

Основные свойства:

• повышает износостойкость и прочность резиновых смесей;

• улучшает устойчивость к растрескиванию;

• повышает электрическую проводимость.

Ацетиленовый технический углерод

Ацетиленовый углерод образуется при термическом разложении ацетилена без доступа кислорода. Отличается особой чистотой и высокой проводимостью, поэтому востребован в аккумуляторах, электродах, токопроводящих покрытиях.

Преимущества ацетиленового углерода:

• высокая степень кристалличности;

• низкое содержание примесей;

• отличные электропроводящие характеристики.

Ламповый углерод

Ламповый углерод — исторически один из первых видов. Его получают при сжигании масляных продуктов в лампах с ограниченным доступом воздуха. Используется как черный пигмент в красках, туши, чернилах, а также как добавка в пластики.

Классификация технического углерода по размерам частиц

В промышленности используют международную систему классификации, где каждому виду углерода присваивается марка по размеру частиц и структуре: N-series (например, N220, N330, N550). Чем меньше размер частиц, тем выше активность и усиливающее действие.

Ключевые категории:

• Высокоактивный технический углерод (мелкодисперсный, усиливающий) — для шин и резинотехнических изделий.

• Среднеактивный — универсальный наполнитель и пигмент.

• Слабоактивный (крупнодисперсный) — для пластмасс, кабельных оболочек, покрытий.

Свойства технического углерода

Дисперсность

Чем меньше частицы, тем выше удельная поверхность и усиливающее действие.

Структура

Определяет жесткость и модуль упругости материала.

Активность поверхности

Влияет на адгезию, проводимость и стойкость к старению.

Применение различных видов технического углерода

В резинотехнической промышленности

– производство автомобильных шин, ремней, шлангов;
– повышение прочности и износостойкости резины;
– улучшение антистатических свойств.

В лакокрасочных материалах

– создание насыщенных черных пигментов;
– повышение укрывистости и стойкости к УФ-излучению.

В пластиках и полимерных материалах

– защита от ультрафиолета;
– придание электропроводящих свойств;
– улучшение внешнего вида.

В электрохимической промышленности

– токопроводящие покрытия;
– электроды аккумуляторов;
– кабельные компаунды.

Как выбрать подходящий вид технического углерода

Выбор зависит от сферы применения:
– для шин и резинотехнических изделий — печевой углерод N-серий;
– для пигментов — газовый или ламповый углерод;
– для электропроводящих материалов — ацетиленовый углерод.

Также учитывают цену, доступность, технические характеристики, требуемый цвет и степень дисперсности.

Виды технического углерода различаются по методу производства, дисперсности, структуре и активности поверхности. Каждый тип выполняет свою роль — от усилителя резины до высокоэффективного пигмента и проводящей добавки.

Грамотный выбор конкретного вида технического углерода позволяет улучшить качество конечного продукта, повысить его долговечность и придать дополнительные эксплуатационные свойства.