الخصائص الفيزيائية والكيميائية للكربون الأسود

تختلف أنواع الكربون الأسود المختلفة بشكل أساسي في مساحة السطح (أو حجم الجسيمات)، وشكل التجمعات، وتوزيع كتلة الجسيمات والتجمعات، والتركيب الكيميائي.
مساحة السطح:
من أهم الخصائص المستخدمة لتحديد وتصنيف الكربون الأسود، يتم قياس مساحة السطح باستخدام طرق الامتصاص في الطور الغازي أو السائل. طريقة التحديد الأكثر كلاسيكية هي طريقة امتصاص النيتروجين في درجات الحرارة المنخفضة (طريقة BET). نظرًا لأن جزيئات النيتروجين صغيرة نسبيًا ويمكنها دخول المسام الدقيقة للكربون الأسود، فإن النتائج المقاسة بهذه الطريقة تمثل المساحة السطحية الإجمالية للكربون الأسود. في السنوات الأخيرة، تمت دراسة طرق امتصاص الجزيئات الكبيرة (مثل CTAB) بنجاح. نظرًا لأن الجزيئات الكبيرة لا يمكنها دخول المسام الدقيقة، فإن نتائج القياس تمثل المساحة السطحية الخارجية للكربون الأسود، أي مساحة السطح "الناعمة". معظم الكربون الأسود المطاطي غير مسامي، لذا فإن نتائج قياس BET متوافقة مع نتائج قياس CTAB. بالنسبة لبعض الصبغات، يتم استخدام الكربون الأسود. يمثل الفرق بين قياسات مساحة السطح خشونة أو مسامية الكربون الأسود. هناك طريقة قياس أخرى، طريقة امتصاص اليود، تُستخدم أيضًا على نطاق واسع في التحكم في الإنتاج وتصنيف المنتجات. إنها عملية بسيطة وسريعة، لكن نتائج القياس تتأثر بدرجة أكسدة سطح الكربون الأسود.
بناء:
الخاصية الثانية المهمة للكربون الأسود. يعتمد هيكل الكربون الأسود على حجم الكتلة وشكلها وعدد ومتوسط ​​كتلة الجسيمات لكل كتلة. تؤثر كل هذه الخصائص على حالة تعبئة الكتل وحجم الفراغات في المساحيق. عادة، يتم التعبير عن هيكل الكربون الأسود بقيمة امتصاص زيت DBP (فثالات ثنائي البوتيل، فثالات ثنائي البوتيل). عادة ما تسمى قيمة DBP للكربون الأسود بعد ضغطه 4 مرات عند 170 ميجا باسكال بقيمة امتصاص زيت الضغط أو قيمة 24M4DBP. تعكس قيمة امتصاص زيت الضغط بشكل أكثر صدقًا حالة كتل الكربون الأسود في مركب المطاط.