Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Февраль » 24 » Классификация и маркировка сажи
23:45
Классификация и маркировка сажи


В виду набора уникальных свойств и не высокой себестоимости, сажа является одним из основных активных наполнителей полимерных композиций. Получение сажи основано на термическом разложении или неполном сгорании углеводородных материалов, главным образом, природного газа, минеральных масел и легких фракций каменноугольной смолы.

В зависимости от области применения необходимо использовать наиболее подходящий тип сажи, промышленность выпускает различные марки саж.

Наиболее общая классификация саж включает наименование сырья для производства (Г – природный газ, М – минеральное масло, ГМ – смесь масла и газа) и технологии производства. Наиболее мелкодисперсная сажа получается при неполном сгорании газа или его смеси с маслом, для этого используют горелочные камеры с плоскощелевыми горелками. В камере расположены охлаждающие поверхности "каналы”, на которых сажа оседает из пламени. Поэтому, данный тип сажи называется "канальная сажа” (обозначается буквой "Д”, диффузионная сажа). Для данного типа характерно наличие в составе сажи наибольшего количества кислорода и водорода (в сумме до 5,5%), что указывает на неполный термический распад органических молекул.

Другой метод получения сажи основан на сжигании органического сырья в специальной печи (реакторе). Сажа образуется в форсе пламени ("факеле”) и выносится продуктами сгорания из реактора в охладительную камеру, где охлаждается разбрызгиваемой водой. При этом происходит более глубокое термическое разложение, поэтому, содержание кислорода и водорода в таких сажах менее 3%. Некоторая агрегация частиц сажи при длительном нагреве и перемещении в токе топочных газов способствует увеличению размеров частиц, поэтому, данная марка сажи отличается более крупными размерами. Этот тип саж называют "печные сажи.

Третий метод основан на термическом разложении природного газа без доступа воздуха в специальном реакторе при повышенном давлении. При этом получается водород, сажа и некоторое количество ацетилена. Такая сажа подвергается наиболее длительному воздействию температуры, что способствует полному термическому разложению (содержание углерода более 99%). Агрегация частиц "термической сажи” максимальна, поэтому, она отличается наименьшей армирующей активностью.

В маркировке сажи входят буквы, обозначающие метод получения: Д – диффузионная, П – печная, Т – термическая. Тип сырья: Г – газ, М – масло, ГМ – газ и масло. После цифр следуют буквы, характеризующие степень структурности саж: В – высокая, Н – низкая. Цифры указывают на удельную геометрическую поверхность в м2 на грамм сажи, чем больше цифра, тем мельче сажа. Здесь следует отметить, что удельная геометрическая поверхность сажи рассчитывается как математическая величина, на основе среднестатистического диаметра частиц сажи (определяется электронной микроскопией), исходя из абсолютно сферической формы частиц.

Для более точного определения характеристик сажи, ввели понятие удельная адсорбционная поверхность сажи. Эта величина получается расчетным путем исходя из количества адсорбированной на поверхности 1 гр. сажи вещества в мономолекулярном слое (учитывается площадь поверхности, занимаемая одной молекулой вещества). Адсорбционная поверхность сажи как правило больше геометрической, что связано с развитостью поверхности частиц и их отклонением от сферической формы. Если адсорбционная поверхность меньше, чем геометрическая, то это указывает на агрегацию частиц сажи (слипание в комки).

Агрегация сажи в комки приводит к увеличению степени структурности сажи, которая выражается "масляным числом сажи”. Масляное число сажи – это количество дибутилфталата (мл), которое сорбирует 1 гр. сажи. Эта величина показывает удельный объем внутренней поверхности агрегатов и косвенно указывает на развитость поверхности частиц сажи.

В англоязычных странах принята другая классификация саж. Так, первые две буквы указывают на свойства, которые сажа придает резинам: НА (high abrasion) – высокая износостойкость к трению, ЕР (easy processing) – легкая обрабатываемость и т.д. Третья буква индекса означает технологию производства: С – канальная, F – печная, T – термическая. Буквы НS и LS указывают на структурность (high – высоко, low – низко).

Позже появилась международная классификация, получившая широкое распространение по всему миру. Это классификация ASTM, в соответствии с которой, сажу подразделяют в зависимости от воздействия на скорость вулканизации: N – нормальная скорость, S – замедленная вулканизация. Первая цифра индекса это порядковый номер сажи по диаметру частиц (1 – самый мелкий), две другие цифры означают особенность воздействия сажи на свойства каучука. Например, низкоструктурная сажа HAF-LS имеет номер 26, высокоструктурная HAF-HS номер 47 и т.д.

В приведенной ниже таблице указаны основные характеристики наиболее распространенных в полимерной промышленности саж.

 

Коэффициент шероховатости находится как отношение удельной адсорбционной поверхности сажи к удельной геометрической поверхности.

В виду высокого пыления мелких марок саж и проблем равномерного смешения сажи с полимером (например, в резиносмесителях), высокодисперсные марки саж подвергают гранулированию при повышенной температуре.

Кислотность водной суспензии сажи указывает на количество и характер активных кислородсодержащих групп на поверхности частиц сажи. Чем их больше, тем выше сшивающее действие сажи на полимер, но, выше склонность к агрегации сажи. Повышенные температуры способствуют разложению кислородсодержащих группировок на поверхности сажи. Остаются только двойные связи. Поэтому, перегретая сажа – менее активный наполнитель для полимеров.

Категория: Полимерные материалы | Просмотров: 3348 | Добавил: Chemadm | Теги: сшивка полимеров, сажа, модификация полимеров, наполнители полимеров | Рейтинг: 4.7/13
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]