Технический углерод

Технический углерод (техуглерод)  — высокодисперсный аморфный углеродный продукт, производимый в промышленных масштабах.

Иногда для наименования технического углерода применяют термин «сажа», что является неточным, поскольку он (в отличие от термина «техуглерод») описывает углеродные продукты, полученные в неконтролируемых условиях, для которых не характерен фиксированный набор свойств.

Технический углерод – продукт процесса, включающего новейшие инженерные технологии и методы контроля. Благодаря своей чистоте и строго определенному набору физических и химических свойств, он не имеет ничего общего с сажей, образующейся как загрязненный побочный продукт в результате сжигания угля и мазута, или при работе неотрегулированных двигателей внутреннего сгорания. По общепринятой международной классификации техуглерод обозначается Carbon Black (черный углерод в переводе с английского языка), сажа по-английски - soot. То есть эти понятия в настоящее время, никоим образом не смешиваются.

Чистые природные углероды – это алмазы и графит. Они имеют кристаллическую структуру, значительно отличающуюся одна от другой. Методом дифракции рентгеновских лучей установлено сходство в структуре натурального графита и искусственного материала carbon black.

В отличие от графита, обладающего трехмерной упорядоченностью, углерод технический характеризуется только двухмерной упорядоченностью. Состоит он из хорошо развитых графитовых плоскостей, расположенных приблизительно параллельно друг другу, но смещенным по отношению к смежным слоям – то есть, плоскости произвольно ориентированы в отношении нормали.Образно структуру графита сравнивают с аккуратно сложенной колодой карт, а структуру техуглерода с колодой карт в которой карты сдвинуты. В нем межплоскостное расстояние больше, чем у графита и составляет 0,350-0,365 нм. Поэтому плотность техуглерода ниже плотности графита и находится в пределах 1,76-1,9 г/см3, в зависимости от марки (чаще всего 1,8 г/см3).

Пигментные (окрашивающие) марки технического углерода используются в производстве типографских красок, покрытий, пластмасс, волокон, бумаги и строительных материалов. Их классифицируют на:высокоокрашивающий техуглерод (НС);среднеокрашивающий (МС);нормальноокрашивающий (RC);низкоокрашивающий (LC).

Производители технического углерода

Мировое производство техуглерода превышает 10 млн тонн. Такая большая потребность в продукте объясняется, прежде всего, его уникальными усиливающими свойствами. Локомотивами отрасли являются:

Aditya Birla Group (Индия) – около 15 % рынка

.Cabot Corporation (США) – 14 % рынка

.Orion Engineered Carbons (Люксембург) – 9 %.

Крупнейшие российские производители углерода:

ООО «Омсктехуглерод» – 40 % российского рынка.

.ОАО «Ярославский технический углерод» – 32 %.

ОАО «Нижнекамсктехуглерод» – 17 %.

В соответствии с классификацией по ГОСТ установлены 10 марок технического углерода. В зависимости от способа получения (печной, канальный, термический) маркам присвоены буквенные индексы «П», «К», «Т». Следующий за буквенным цифровой индекс характеризует средний размер частиц техуглерода в целых десятках нанометров. Два последних цифровых индекса выбирались при утверждении марки.

 Основные физико-химические характеристики показатели марок техуглерода по ГОСТ приведены ниже:

Технический углерод применяется в качестве усиливающего компонента в производстве резин и пластических масс. Около 70 % всего выпускаемого техуглерода используется в производстве шин, ~20 % в производстве резино-технических изделий. Остальное количество находит применение в качестве чёрного пигмента; замедлителя «старения» пластмасс; компонента, придающего пластмассам специальные свойства: (электропроводные, антистатические, способность поглощать ультрафиолетовое излучение, излучение радаров).

Еще одна область применения – производство пластмасс и оболочек кабелей. Здесь продукт добавляют в качестве наполнителя и придания изделиям специальных свойств. В небольших объемах применяется техуглерод и в других отраслях промышленности. 

Технический углерод находит применение в лакокрасочной промышленности : он используется при производстве органоразбавляемых красок и при производстве водно-дисперсионных паст на базе органического пигмента.