کربن بلک، که به شکل آمورف کربن بوده و از تجزیه حرارتی هیدروکربن ها به دست می‌آید، که یکی از مهم ترین و اصلی ترین عناصر موجود در طبیعت است. این ماده که در انواع و اشکال متفاوت وجود دارد، به عنوان منبع اصلی انرژی، مورد استفاده قرار می گیرد.
کربن سیاه یا بلک از نظر نسبت سطح به حجم به دوده شباهتی ندارد و از نظر هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای نیز قابل توجهی کمتر از دوده است. این کرین از نظر شکل دانه ها، کروی است ولی از نظر نظم بلوری نسبت به گرافیک در سطح پایین تری است.
ویژگی منحصر به فرد کربن بلک
بلک، به نام دوده سیاه، دوده کربن صنعتی یا کربنی که به شکل می‌شود، در اصل آمورف کربن خالص و پارا کریستالی آن است که از سطوح بالاتری نسبت به حجم آن است. این ماده، توسط احتراق ناقص یا تجزیه و تحلیل حرارتی هیدروکربنهای گاز یا شرایط محیطی کنترل شده به شکل ذرات کلوئیدی تولید می‌شود. کربن بلک از نظر ظاهری شباهت زیادی با کربن فعال دارد، اما از نظر شیمیایی بسیار متفاوت بوده و کاربردهای متفاوتی با آن دارد.
کربن سیاه یا دوده به ویژگی های شیمیایی و تغییرات منحصر به فردی که دارد، در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کربن فعال چیست؟
کربن فعال، که به نام دوده بلوی نیز شناخته می‌شود، یک ماده کریستالین است که توسط احتراق یا تجزیه حرارتی هیدروکربنهای گاز یا مایع در شرایط کنترل شده تولید می‌شود. این ماده به دلیل ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد، در بسیاری از صنایع و کاربردهای مختلف استفاده می‌شود.
کربن فعال به طور کلی بر اساس اندازه، روش تهیه و کاربرد صنعتی طبقه بندی می‌شود. تولیدکنندگان 150 نوع مختلف کربن فعال تولید کرده‌اند.
کربن فعال در طیف وسیعی از کاربردها از تصفیه آب تا تصفیه طلا استفاده می‌شود. برخی از کاربردهایی که دارد: تصفیه هوا، ذخیره هیدروژن و متان، استخراج فلز، سفید کردن دندان و استفاده در محصولات آرایشی و بهداشتی و فیلتر هوا در ماسک‌های تنفسی.
تفاوت کربن بلک با کربن فعال
کربن فعال و کربن بلک هر دو نوع کربن هستند که به صورت مختلف تولید و استفاده می شوند. تفاوت اصلی بین این دو ماده در مساحت سطح به حجم است. میزان کربن بلک به میزان کمتری نسبت به کربن فعال دارد. این ترکیبات کربنی پارا کریستالی نامیده می‌شوند.
کربن بلک و کربن فعال هر دو به عنوان مواد جاذب عمل می کنند. این ترکیبات دارای سطوح بالاتر به حجم بالا هستند که باعث جذب بیشتر می‌شوند.
کربن بلک و کربن فعال با همه متفاوت هستند و بنابراین کارایی‌های مختلفی دارند. برای مثال، کربن بلک به دلیل پایداری بالا و رسانایی الکتریکی آن، در صنایع مختلف از گونه های تولید محصولات لاستیک، رنگ و جوهر مورد استفاده قرار می گیرد.
و کربن بلک به دلیل قیمت پایین تر نسبت به کربن فعال، در برخی صنایع مانند تولید محصولات لاستیک و رنگ کاربرد دارد. اما کربن به دلیل ویژگی های زیست محیطی فعال و شیمیایی خاص، در بسیاری از صنایع و کاربردهای مختلف استفاده می‌شود.
تهیه و ساخت کربن بلک
کربن بلک یک ماده شیمیایی ویژه سیاه است که به صورت پودر یا دانه موجود است. این ماده با استفاده از فرآیندهای کاملاً کنترل شده تولید می‌شود و حاوی بیش از 95 درصد کربن خالص میباشد. اندازه ذرات سیاه این ماده از 10 نانومتر تا تقریباً 500 نانومتر است. این ها به دانه های زنجیره ای تبدیل می‌شوند که باعث تک تک دانه های کربن می‌شوند. بسته به فرآیند تولید، انواع کربن سیاه در اندازه، سطح شیمی، خلخل و بسیاری از خواص دیگر متفاوت هستند.
امروزه روش ها و تکنیک های توسعه سنتز کربن سیاه پیشنهاد شده است. این روش ها شامل فرآیند های سیاه استیلن، فرآیند لامپ سیاه، فرآیند کوره سیاه، فرآیند کانال و فرآیند حرارتی سیاه می‌باشند. روش‌های تولید کربن سیاه می‌توانند بر اساس استفاده از مواد مختلف به‌عنوان مواد برای تولید کربن متفاوت باشند. ماده اولیه به طور کلی به عنوان هر ماده‌ای با قابلیت بیولوژیکی یا تغییرپذیر تعریف می‌گردد. این ماده مستقیماً به عنوان سوخت یا به شکل دیگری از سوخت یا محصول انرژی تبدیل می‌شود.
موارد کاربرد کربن بلک
کربن بلک در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از کاربردهای این ماده عبارتند از:
کاربرد در صنعت لاستیک سازی به دلیل افزایش عملکرد و دوام ترکیبات لاستیکی.
کاربرد در صنایع مانند صنعت کاغذ، عایق کاری، آتش‌نشانی و….
استفاده از عنوان پرکننده رسان به دلیل داشتن ساختار کریستالی از نوع گرافیت و رسانایی الکتریکی بودن
استفاده در تولید پوشش هایی با کارایی در صنایع اتومبیل، کشتی‌سازی، صنایع تزئینی و چوب و پوشش‌های صنعتی.
استفاده در صنعت پزشکی و داروسازی برای درمان مسمومیت های غذایی و دارویی به دلیل قابل توجه بودن سم زدایی.
کاربرد به عنوان رنگ غذایی؛ به خصوص در تولید بستنی، نان بستنی، رژ لب و سایر لوازم آرایشی و بهداشتی.
کاربرد کربن بلک در پلیمر
کربن بلک، که از نوع کربن سیاه خالص است، در صنعت پلیمر برای افزایش خواص مکانیکی و استحکام محصولات استفاده می‌شود. این ماده به دلیل قدرت رنگدهی و پایداری حرارتی بالا، برای رنگ‌آمیزی رزین‌ها و فیلم هایی که در اثر حرارت تشکیل می‌شوند، بسیار پرکاربرد است. به عنوان مثال، در سپرهای خودرو، پوشش‌های سیمی و روکش های لوله فولادی کاربرد دارد که به‌ویژه به مقاومت در برابر آب و هوا نیازمند هستند.
کربن بلک دارای قدرت جذب نور بالا است و می‌تواند به طور مؤثری از تابش خورشید و تخریب پلاستیک جلوگیری کند. به عنوان تثبیت کننده UV در پلاستیک، کربن بلک می‌تواند انرژی نور را به گرما تبدیل کند، سطح پلاستیک را از تابش طول موج خاص محافظت کند، گروه های اتمی را برای تولید اثرات ضد پیری رهگیری کند و به عنوان محافظ در برابر تخریب کاتالیزوری عمل کند. این کربن به ویژه برای پلی اولفین ها مضربوده است .
ذرات کربن بلک دارای ساختار کریستالی از نوع گرافیت هستند که رسانایی الکتریکی بالایی دارند. بنابراین این کربن به طور گسترده‌ای به‌عنوان پرکننده رسانا در ترکیبات پلاستیک ها، الاستومر ها، رنگ ها، چسب ها، فیلم ها و خمیرها به کار می‌رود.
کاربرد کربن بلک در مستربچ مشکی
کربن بلک در مستربچ مشکی به دلیل خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خود، کاربردهای متعددی دارد. این ماده به دلیل قدرت جذب نور بالا و مقاومت در برابر تابش خورشید، می‌تواند به عنوان یک پرکننده UV در پلاستیک ها استفاده شود. این کاربرد به ویژه در مستربچ های مشکی مهم است که برای براق کردن و سازگاری با محیط مورد استفاده قرار می گیرند.
به عنوان یک پرکننده رسانا، کربن بلک به دلیل داشتن ساختار کریستالی از نوع گرافیت و رسانایی الکتریکی بودن، در ترکیبات پلاستیک‌ها، الاستومرها، رنگ‌ها، چسب‌ها، فیلم‌ها و خمیرها به کار می‌رود. این خصوصیات باعث می‌شود که کربن بلک در مستربچ‌های مشکی به عنوان یک ماده اساسی استفاده شود.
همچنین، به دلیل اینکه پایه مستربچ پلیمر ویسکوز است، مشکلات رقیق سازی با ویسکوزیته مستربچ در ارتباط است. با افزایش کربن بلک، ویسکوزیته اولیه رزین پلیمر افزایش می‌یابد. افزودن میزان کربن بلک نیز بستگی به میزان سیالیت قابل قبول دارد. همچنین، ارتباط بین وزن مولکولی و شاخص مذاب یا MFI از دیگر مسائل تاثیرگذار در تهیه مستربچ مشکی است. در نهایت، هرچه وزن مولکولی پلیمر بیشتر باشد، ویسکوزیته بالاتر و شاخص مذاب کمتری خواهد داشت.
مزایای استفاده از کربن بلک
کربن بلک یک ماده مهم و چند منظره است که بیشتر از صنایع می‌شود. برخی از مزایای استفاده از کربن بلک عبارتند از:
• کاربرد در صنایع الکترونیکی:
کربن سیاه خالص به نام استیلن بلک شناخته می‌شود که در دمای گاز استیلن تولید می‌شود. استیلن سیاه ساختار منحصر به فرد است که آن را برای استفاده از قطعات الکترونیکی مانند باتری ها و خازن ها ایده آل می‌کند. رسانایی الکتریکی بالا و ناخالصی کم آن را به انتخاب عالی برای این کاربردها تبدیل کرده است.
• کاربرد در صنایع رنگ و مرکب ها:
کربن بلک در سیستم های رایج رنگ و در مرکب ها کاربرد دارد. با این حال، باید توجه داشت که در سخت بودن سیستم های رنگی که توسط مواد شیمیایی سخت می‌شوند، دوده مصرفی در واکنش به شرکت نکند.
• کاربرد در صنایع لاستیک:
کوره سیاه، یکی از انواع کربن بلک، برای بهبود دوام، استحکام و سایر خواص مکانیکی محصولات لاستیکی استفاده می شود. این ماده همچنین می‌تواند در جوهرها و تونرها برای تولید تصاویر با کیفیت بالا استفاده شود.
• کاربرد در صنایع لاستیک و جوهر:
کانال سیاه، یکی دیگر از انواع کربن بلک، برای تولید محصولات با کیفیت بالا با خواص سطحی عالی از جمله براقیت و صافی استفاده می شود.
• کاربرد در صنعت جوهر و رنگ ها:
لامپ سیاه، یکی از انواع بلک کربن‌ها، معمولاً در جوهرها و رنگ ها برای تولید رنگ سیاه عمیق و غنی استفاده می‌شود.
قیمت کربن بلک
قیمت کربن بلک به میزان خرید و نوع کربن بلک دارد. این ماده در بسیاری از صنایع مانند تولید محصولات لاستیک، رنگ آمیزی رزین و تونرها، تولید فلاپی دیسک ها، غشاهای ضد الکتریسته ساکن و الیاف مورد استفاده قرار می گیرد. بیش از نیمی از کربن بلک تولیدی در جهان برای ساخت لاس ماشین ها و در قسمت هایی مانند جداره ها، بدنه آستری و سایر قسمت ها به کار برده می شود.
با توجه به اینکه این ماده در بازارهای مختلف در کشور به فروش می رسد، قیمت آن متفاوت است. به عنوان مثال، ممکن است برای خرید کربن بلک برای مصرف خود از آن با قیمت‌های بسیار پایین استفاده شود، در حالی که در صنایع بزرگتر قیمت های بیشتری برای خرید این ماده مورد نیاز است. همچنین توجه داشته باشید که قیمت کربن بلک ممکن است به نوع خود بسته شود و کیفیت آن تغییر کند.
سخن پایانی
کربن بلک دارای خواص شیمیایی بسیار منحصر به فردی است که از آن در صنایع مختلف استفاده می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کربن بلک می توانید از طریق راه های ارتباطی درج شده با مشاوران ما در ارتباط باشید.
