碳黑介紹
2018-06-21何謂"黑煙"（碳煙，碳黑，炭黑）
日常生活中，我們常常可看得到黑煙，譬如煙囪何汽車排放的煙灰,田野燃燒稻草所產生之煙霧等，均為自然界所產生之黑煙。然而廠內所用之黑煙為工業化大量生產之黑煙，且被廣泛用於各種技術用途之黑色產品。黑煙是以含碳原料（主要為石油）經不完全燃燒所產生的微細粉末。碳黑生成反應式如下：
CxHy + O2 ---> C + CH4 + CO + H2 + CO2 + H2O
碳黑粒子與結構
碳黑的生成，從微觀來看並非單顆粒球狀粒子，而是呈現”葡萄串狀”之凝集物(aggregate)，此為在反應器中碳結晶分子間彼此碰撞熔接成”一次結構”(primary structure)，為碳黑之最小結構。眾多一次結構之碳黑因物理性吸附力形成之團聚物稱之為二次結構；或稱為附聚物(agglomerate)。
碳黑標準編碼與奈米粒徑關係
碳黑的結構性質包括粒子直徑、比表面積、碳素含量或粒子表面含有機物的量等與聚集狀態 (aggregate structure)，依據美國材料試驗協會(ASTM)定義之碳黑通稱代碼、ASTM Code與基本粒子(primary particle)的平均粒徑關聯如表1 所示，例如N110編碼中N代表Normal Grade，緊接著N的”1”代表粒子直徑介於10~19nm，其餘類推。在產業應用上通常以製程或補強特性之代碼稱呼，例如N110碳黑通稱代號為SAF，英文全稱為Super Abrasion Furnace(超耐磨性爐法碳黑)，其餘可參考表1中最右欄位。
從表1中碳黑粒徑與表面積關係數值比較，可以發現隨著粒徑減小，其表面積呈現規律性遞增趨勢，表現出越小的奈米粉體其表面積越大現象，表面積直接影響與鄰界基材之物理或化學交互作用，所以N110碳黑能顯出超耐磨性。
碳黑製造方法
碳黑之製造主要利用天然氣或芳香族塔底油製造，可分為熱分解法及不完全燃燒法兩大系統(參表2)，目前主要製造原料為天然氣與石油煉製過程之塔底油。碳黑生產之最早方法溯及2000年前中國人由松煙製造墨之製程，目前仍有少數工廠使用類似方法生產油墨用碳黑。
碳黑的用途
碳黑可分成硬質與軟質兩類，前者又有SAF（超耐磨耗性）、ISAF（準超耐磨耗性）及HAP（高耐磨耗性）之分，而後者有FEF（良押出性）、GPF（泛用性）、SRF（中補強性）及FT（微粒熱分解）等品種。碳黑的用途廣泛，主要用為橡膠的補強劑，全球的碳黑約有七成使用於輪胎的製造，二成用在其他橡膠，其餘不到一成的特殊品種則用於塑膠添加、染料、印刷油墨等工業；但前述在其他橡膠中用量的約半量是用於製成汽車零組件(如皮帶和防振橡膠等)，因此大約有八成的碳黑是消耗在汽車工業上，也可見其之與汽車工業的榮枯息息相關。
碳黑之重要應用
黑煙具有以下特質：
1.最好的黑色著色劑。
2.幾乎是最廉價之顏料。
3.著色力及遮蓋力最強之顏料。
4.視覺感官上呈中性。
5.具耐熱、耐化學品及耐光性，為最穩定之顏料。
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