Vapor-grown carbon fiber (VGCF-H)
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Vapor-grown carbon fiber (VGCF-H)

Vapor-grown carbon fiber (VGCF-H)

$75.51
Model:
MA-EN-CO-0009
item_No
Specifications
Price
MA-EN-CO-000901
10g
$75.51

Details

1. Packaging material: plastic bottle + aluminum-plastic film packaging

2. Storage condition: store sealed at room temperature

3. Shelf life: 1 year from the production date

4. Hazard level: 4 "Hazardous Goods Classification and Operation Specifications"

5. Packaging class level: Class III "Packaging Class Level"

It is recommended to store in a sealed, ventilated, dry, and cool environment to prevent water absorption.

  • Note: Original product name: Nanofibers (VGCF)

VGCF, as a nanomaterial, has excellent conductivity, a large aspect ratio, high specific surface area, and a mesoporous structure favorable for the migration of lithium ions. It is an ideal conductive agent for lithium-ion batteries, and the key technology is the even dispersion of VGCF in the active material.

The mechanism of VGCF can be summarized as follows:

(a) Improving the conductivity of the composite electrode;

(b) Enhancing the adhesion between the active materials and between them and the current collector (acting as a physical adhesive), therefore reducing the amount of adhesive used;

(c) As a negative electrode conductive agent, VGCF has a certain lithium storage capacity and can form a synergistic effect with the negative electrode active material, thereby improving the specific capacity of the composite electrode.

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1.jpg

SEM image:

纳米纤维(VGCF).png

Conductive carbon fiber has a linear structure, which easily forms a good conductive network in the electrode, exhibiting good conductivity, thereby reducing electrode polarization, reducing internal resistance, and improving battery performance. In the battery where carbon fiber is used as a conductive agent, the contact between the active material and the conductive agent is in the form of point-line contact. Compared with the point-point contact between conductive carbon black and conductive graphite, it not only benefits the improvement of electrode conductivity but also reduces the amount of conductive agent used and improves the battery capacity.

VGCF has very few impurities and can be safely used as a positive electrode additive. When VGCF is added to the electrodes (positive and negative), it has a high aspect ratio. Even after the expansion and contraction of the positive and negative electrode active materials, the gaps between the active material particles can be bridged by VGCF, ensuring continuous electron and ion transport and greatly improving electrode conductivity. Due to the hollow microstructure of nanocarbon fiber VGCF, it can absorb more electrolyte for the positive and negative electrodes, enabling smooth and fast lithium ion insertion, which is beneficial for high-rate charge-discharge. VGCF is a material with high strength, long aspect ratio, and fibrous structure, which can increase the flexibility of electrode plates and enhance the bond strength between positive and negative electrode active material particles, preventing powder loss due to bending and improving electrode strength. The high conductivity and thermal conductivity of VGCF improve the conductivity of the positive electrode active material and also enhance the thermal conductivity coefficient of the positive and negative electrodes, facilitating heat dissipation. These effects greatly enhance the characteristics of lithium-ion batteries (cycle performance, output characteristics, etc.). VGCF is more suitable as an additive for lithium-ion batteries used in automobiles, which require long life and high output.

VGCF is an ultrafine microcarbon fiber successfully mass-produced by Showa Denko. It has high thermal conductivity, electrical conductivity, tensile strength, and modulus. By adding VGCF to other material systems, the nature of the materials changes or enhances the material properties. VGCF is currently mainly used as a conductive agent for lithium-ion materials and an additive for composite materials.

导电炭黑

conductive carbon black

是具有低电阻或高电阻性能的炭黑可赋予制品导电或防静电作用。其特点为粒径小,比表面积大且粗糙,结构高,表面洁净(化合物少)等。我国早在20世纪90年代采用油炉法开发生产了V系列导电碳黑产品,近年在改进工艺的基础上又研制出了表面积更大、孔隙率更高、导电性更好的SL系列导电碳黑产品。当前最重要的应用是新能源汽车导电炭黑能赋予高分子材料一定程度的导电性或抗静电性,作为永久性功能填料,广泛应用电磁波屏蔽材料,高、中压电力电缆屏蔽料,防静电地板、输油管、油箱和胶靴,煤矿用防静电阻燃运输带、导风筒和PVC管,防静电电子元器件包装材料和炸药包装材料,导电油墨、涂料,以及要求能消除静电的航空轮胎等领域。

结构

结构类型

典型代表

特点描述

一维链状

VGCF

CNT

1)一维管状结构,连接成网络效果好

2)管径降低到十几纳米后,对电解液吸附能力增强,但分散困难,需专用分散剂

3)存在金属杂质导致电芯自放电问题,需高温纯化,成本高昂

4)低BET(10~30m2/g)的材料如VGCF有用于负极(MCMB活性材料)改善循环过程中的电子电导;高BET(100~300m2/g)主要用于正极提升活性物质loading,以及能量密度、放电倍率等

二维片状

KS-6

Graphene

1)纳米或者微米级石墨片

2)颗粒之间连接效率较低,当用量较多时存在阻挡离子问题

3)石墨烯目前成本极其高昂,工业化技术尚不成熟

炭黑的结构性是以炭黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。由凝聚体的尺寸、形态和每一凝聚体中的粒子数量构成的凝聚体组成的炭黑称为高结构炭黑。常用吸油值表示结构性,吸油值越大,炭黑结构性越高,容易形成空间网络通道,而且不易破坏。高结构炭黑颗粒细,网状链堆积紧密,比表面积大,单位质量颗粒多,有利于在聚合物中形成链式导电结构,其中在众多炭黑品种中以乙炔炭黑为最佳。粒径分布宽的炭黑粒子比分布窄的炭黑粒子更能赋予聚合物导电性,并用统计方法解释这个现象。粒径分布宽的炭黑,少数大直径粒子需要数目巨大,直径更小的粒子给予补偿,相同平均粒径分布宽的炭黑比分布窄的炭黑有更多的粒子总数。

形成

炭黑一般是指碳单质微粒,一般是由于有机物燃烧不充分,其中的氢元素和氧元素转化为水,而碳元素燃烧不充分,就会脱离分子,形成炭黑。

形态

炭黑由碳组成,但通常被定为无机颜料类。炭黑是烃类经气相不完全燃烧或热裂解而成的黑色粉末状物质。由于生产工艺的不同,通过不同的工艺条件可得到各种性质不同的产品。

1) 炭黑的微观构造

炭黑粒子具有微晶结构,在炭黑中,碳原子的排列方式类似于石墨,组成六角形平面,通常 3~5个这样的层面组成一个微晶,由于炭黑微晶的每个石墨层面中,碳原子的排列是有序的,而相邻层面间碳原子的排列又是无序的,所以又叫准石墨晶体。

2) 炭黑的粒径

颜料炭黑的粒子细度可低至5 nm,一般说来,炭黑粒子不是孤立存在的,而是多个粒子通过碳晶层互相穿插,形成链枝状。不同生产工艺可得到粒径范围极广的炭黑粒子,灯黑生产工艺得到的产品相对粗糙,而气黑生产工艺可得到精细的产品。

用炉黑生产工艺可得到几乎所有粒径范围的炭黑,同一品种的炭黑,其粒子大小并不完全相同,呈现一个粒径分布范围。一般来说,粒子较细的品种,粒径分布较窄。

主要性质

化学性质

炭黑的生产工艺不同,则表面的化学性能也有差别。大多数炭黑的真实表面积大于由粒径计算出的几何表面积。这是由于炭黑特别是粒径小于25nm的炭黑表面存在许多微孔。

据分析,可在炭黑表面检测如酚基、醌基、羧基等基团,这些酸性基团浓度在气黑和氧化炉黑的表面特别高。在炉黑中可检测到吡喃酮结构,这种结构决定了炉黑的碱性性质。挥发份含量可判断表面官能团的浓度,也可测得炭黑的极性。另外由于炭黑的表面积较大,容易吸附挥发份环境中的水分,所以炭黑在运输,贮存及使用过程中要特别注意吸湿问题。

大部分都是探讨导电粒子接触的几何学研究。该理论认为,炭黑填充量越大,处于分散状态的炭黑粒子或炭黑粒子集合体密度也越大,粒子间的平均距离越小,相互接触的几率越高,炭黑粒子或炭黑粒子集合体形成的导电通路也越多。不同极性的高聚物与炭黑组成共混体系的极性越大,炭黑临界体积分数就越大,意味着体系的导电性下降,因为炭黑表面含有很强的极性基团,基体极性大,作用增强,这时强度增加,却妨碍导电粒子自身的凝集,以致导电性差。但是在多组分基体树脂与炭黑组成的共混体系中,由于不同基体的极性不同,填充炭黑会产生偏析现象,这时导电性能取决于炭黑粒子在偏析相中的浓度和分布状态,还取决于偏析相高聚物所占比例。

黑度

黑度是指炭黑所具有的黑色呈现强度。炭黑作着色时,黑度主要基于对光的吸收,对于特定浓度的炭黑,炭黑越细小,则光吸收程度越高。黑度除了受炭黑内部的光吸收外,也受由于粒子表面几何机构的影响而产生了具有增亮效应的光散射,这会降低黑度。随着粒径的减小,光散射程度降低。只有对于很细的炭黑,提高炭黑的浓度才能提高黑度,对于粗大的炭黑,具支配因素的光散射程度因炭黑数增加而提高,黑度反而相应降低。

着色强度

着色强度可以理解为抵消白色颜料增白能力的效果。着色强度也是随着原生粒子的粒径减小和结构的减小而提高。

色调

“炭黑粒子”的光散射程度,随着粒径的减小而降低,除了影响增光效应,也影响色调,原因如下: 当可将光穿过一主色为黑色的着色层时,短波的蓝光比长波的红光的散射效应更强烈。炭黑越细,这种效应越显著。红光成分由于散射损失较小,因此进入着色层的深度大一些。蓝光总体散射强烈,在相反方向,即后方的散射也强烈,于是又从着色层中反射出来。当观察反射过程时,经细炭黑着色的出现蓝色色调,会给人黑度更高的感觉。如果炭黑粗大,则相应地呈现棕色色调。当观察透射过程时,相同的着色层(不完全透明的薄膜)的色调关系正好相反,随着粒径的减小,散射较强的蓝光穿过着色层的深度较小,即蓝光穿过着色层至另一面成分较少,从另一面穿出来。因此,由于在观察的那一面缺少蓝光成分,着色层在透射过程中观察时,便呈现棕色色调。当以钛白粉调灰(灰色色调)时的情形,与在透射过程中观察主色的着色状况相似,光线在含有黑色颜料塑料片中的白颜料中来回散射,越小粒径的炭黑,会使可见光内蓝光的散射越强,因此较多其余的红光部分便透射过来,呈现出带黄色色调的灰色,相反地,如着色时用粗粒径的炭黑,尤其是较为粗大的灯黑,则会得到带蓝色色调的灰色。

分散性

颜料黑越细,炭黑聚集体之间接触点便越多,结果它们之间内聚力越强,当把颜料黑掺入料,即开始进行始炭黑均匀分布时,则对分散要作的功便大,以把炭黑粒子分隔开来,最终达到最高的黑度和着色。与高结构炭黑相比,低结构炭黑较有可能达到高的浓度,但在分散过程中却因此需要较大分散力。炭黑的分散性能受结构程度的影响,由于高结构炭黑具有良好的分散性能,所以其着色强度也就自然较强。

在使用粉状炭黑时,会出现分散及令人头疼的灰尘问题,因此,可使用母粒或浆状物。

预制炭黑的价格要比单纯使用颜料黑要高,但若考虑到清洁的工序、高的效率及技术投资少的优点,炭黑制剂是有其价值的。

光稳定性

光会使塑料老化,尤其是阳光中的紫外线会加速塑料的老化。在配合运用有机紫外光吸收剂和抗氧化剂可使寿命延长。然而颜料黑仍然被认为是最好的紫外线稳定剂。

颜料黑作为紫外光吸收剂,主要用作延长塑料制品在户外使用寿命。

浓度为0.5%的小粒径炭黑(20 nm)与2%的相对粗粒径的炭黑(95 nm)差不多具有同样的光保护作用。

生产工艺

生产颜料炭黑的原料是石油产品和沥青煤焦油产品。通过烃类在高温下不完全燃烧或热解而成。

1)灯黑生产工艺

历史上最早的炭黑生产法是灯黑生产工艺,在该工艺过程中,原料在直径大至1.5 m的平坦的燃烧铁盘上燃烧,含有炭黑的燃烧气体由内铺有砖块的排气罩收集,然后通过弯管(弯折1/4)和通火管到达沉积的装置。为了控制所产炭黑的特性,应当保证在燃烧盘和排气罩之间的间隙附近,原料主要作不完全燃烧。而在稍进管道里面,燃烧在氧气不足下发生热烈解,因而形成较大的炭黑颗粒,由于这些原因,组成较宽范围的粒径分布,主要特征为颗粒粗大。由于在燃烧盘和排气罩间隙间形成的颗粒只有小部分能与空气中的氧份接触,因此这些炭黑只有少量的表面氧化物,相应的pH值呈中性,并且挥发份极少。

2) 气黑的生产工艺

气黑此名称源于其生产过程:原料烃加热时先气化,然后由可自燃的气体(供以能量)作为载体带到燃烧器内,炭黑在这些蝙蝠形的燃烧器所发出的大量扇形的火焰中生成。由于每束火焰都较小且在空气中燃烧,炭黑的形成,与灯黑生产工艺很不同(不完全燃烧)。在此炭黑颗粒很细,根据不同种类,平均粒径在10~30nm之间,气黑平均粒径为13 nm。燃烧的火焰上,是一个缓慢旋转的充水转鼓,炭黑在转鼓上沉积,在经刮到把炭黑刮走,当温度仍高时,新生成炭黑与空气中的氧接触,于是发生部分氧化,形成了大量的酸性基团,相应气黑pH值介于酸性范围。并可得到约6%的挥发份,代表其表面氧化物含量。

3) 槽黑的生产工艺

这种生产工艺以天然气作原料,槽黑的工艺与气黑生产工艺的气体燃烧过程相似,天然气燃烧,发出许多扇形火焰,得到的产品与气黑类似,而不同的是这里采用了平坦的水冷U形槽作为炭黑的沉积槽。由于生态和经济原因,许多年前就停止了这种方法的使用。而气黑的生产不会对生态环境造成影响,而此气法炭黑工艺仍在运用。

4) 炉黑生产工艺

气黑是在开放大气中生产的,但炉黑生产工艺则是在缺氧条件下的密闭炉中进行的。使用的不是许多束小火,而是一团大火焰,以油类原料,并加入可燃气体使之达到炉内所需温度。而改变炉黑生产工艺条件,可得到所需要之颜料黑。比如:不同条件下,炭黑可达到广阔的平均粒径范围,从80 nm到小至15 nm,更直到细小至气黑那样小的颗粒。但对于同一粒径,气黑和炉黑还是有区别的,主要是表面化学不同。炉黑产品较为粗糙,平均粒径为40nm。此外,当采用炉黑生产工艺时,可加入少量的碱性化合物或其它添加剂以改变聚集体的聚集度和类型,由此可得到高结构或低结构的炭黑。

由于炉黑是在几乎低于大气压及空气不足条件下生产出来的。所以它们大部分缺乏酸性表面氧化物,然而却发现了前面所提到的呈碱性反应吡喃酮结构。关于炉黑的碱性pH值,是因为在终止炭黑生成时喷射淬化冷水中加入碱土,以及为降低结构而添加的碱性盐。另外,如果此炉黑不再进行氧化后处理,则其挥发份含量较低。

导电炭黑

conductive carbon black

是具有低电阻或高电阻性能的炭黑可赋予制品导电或防静电作用。其特点为粒径小,比表面积大且粗糙,结构高,表面洁净(化合物少)等。我国早在20世纪90年代采用油炉法开发生产了V系列导电碳黑产品,近年在改进工艺的基础上又研制出了表面积更大、孔隙率更高、导电性更好的SL系列导电碳黑产品。当前最重要的应用是新能源汽车导电炭黑能赋予高分子材料一定程度的导电性或抗静电性,作为永久性功能填料,广泛应用电磁波屏蔽材料,高、中压电力电缆屏蔽料,防静电地板、输油管、油箱和胶靴,煤矿用防静电阻燃运输带、导风筒和PVC管,防静电电子元器件包装材料和炸药包装材料,导电油墨、涂料,以及要求能消除静电的航空轮胎等领域。

结构

结构类型

典型代表

特点描述

一维链状

VGCF

CNT

1)一维管状结构,连接成网络效果好

2)管径降低到十几纳米后,对电解液吸附能力增强,但分散困难,需专用分散剂

3)存在金属杂质导致电芯自放电问题,需高温纯化,成本高昂

4)低BET(10~30m2/g)的材料如VGCF有用于负极(MCMB活性材料)改善循环过程中的电子电导;高BET(100~300m2/g)主要用于正极提升活性物质loading,以及能量密度、放电倍率等

二维片状

KS-6

Graphene

1)纳米或者微米级石墨片

2)颗粒之间连接效率较低,当用量较多时存在阻挡离子问题

3)石墨烯目前成本极其高昂,工业化技术尚不成熟

炭黑的结构性是以炭黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。由凝聚体的尺寸、形态和每一凝聚体中的粒子数量构成的凝聚体组成的炭黑称为高结构炭黑。常用吸油值表示结构性,吸油值越大,炭黑结构性越高,容易形成空间网络通道,而且不易破坏。高结构炭黑颗粒细,网状链堆积紧密,比表面积大,单位质量颗粒多,有利于在聚合物中形成链式导电结构,其中在众多炭黑品种中以乙炔炭黑为最佳。粒径分布宽的炭黑粒子比分布窄的炭黑粒子更能赋予聚合物导电性,并用统计方法解释这个现象。粒径分布宽的炭黑,少数大直径粒子需要数目巨大,直径更小的粒子给予补偿,相同平均粒径分布宽的炭黑比分布窄的炭黑有更多的粒子总数。

形成

炭黑一般是指碳单质微粒,一般是由于有机物燃烧不充分,其中的氢元素和氧元素转化为水,而碳元素燃烧不充分,就会脱离分子,形成炭黑。

形态

炭黑由碳组成,但通常被定为无机颜料类。炭黑是烃类经气相不完全燃烧或热裂解而成的黑色粉末状物质。由于生产工艺的不同,通过不同的工艺条件可得到各种性质不同的产品。

1) 炭黑的微观构造

炭黑粒子具有微晶结构,在炭黑中,碳原子的排列方式类似于石墨,组成六角形平面,通常 3~5个这样的层面组成一个微晶,由于炭黑微晶的每个石墨层面中,碳原子的排列是有序的,而相邻层面间碳原子的排列又是无序的,所以又叫准石墨晶体。

2) 炭黑的粒径

颜料炭黑的粒子细度可低至5 nm,一般说来,炭黑粒子不是孤立存在的,而是多个粒子通过碳晶层互相穿插,形成链枝状。不同生产工艺可得到粒径范围极广的炭黑粒子,灯黑生产工艺得到的产品相对粗糙,而气黑生产工艺可得到精细的产品。

用炉黑生产工艺可得到几乎所有粒径范围的炭黑,同一品种的炭黑,其粒子大小并不完全相同,呈现一个粒径分布范围。一般来说,粒子较细的品种,粒径分布较窄。

主要性质

化学性质

炭黑的生产工艺不同,则表面的化学性能也有差别。大多数炭黑的真实表面积大于由粒径计算出的几何表面积。这是由于炭黑特别是粒径小于25nm的炭黑表面存在许多微孔。

据分析,可在炭黑表面检测如酚基、醌基、羧基等基团,这些酸性基团浓度在气黑和氧化炉黑的表面特别高。在炉黑中可检测到吡喃酮结构,这种结构决定了炉黑的碱性性质。挥发份含量可判断表面官能团的浓度,也可测得炭黑的极性。另外由于炭黑的表面积较大,容易吸附挥发份环境中的水分,所以炭黑在运输,贮存及使用过程中要特别注意吸湿问题。

大部分都是探讨导电粒子接触的几何学研究。该理论认为,炭黑填充量越大,处于分散状态的炭黑粒子或炭黑粒子集合体密度也越大,粒子间的平均距离越小,相互接触的几率越高,炭黑粒子或炭黑粒子集合体形成的导电通路也越多。不同极性的高聚物与炭黑组成共混体系的极性越大,炭黑临界体积分数就越大,意味着体系的导电性下降,因为炭黑表面含有很强的极性基团,基体极性大,作用增强,这时强度增加,却妨碍导电粒子自身的凝集,以致导电性差。但是在多组分基体树脂与炭黑组成的共混体系中,由于不同基体的极性不同,填充炭黑会产生偏析现象,这时导电性能取决于炭黑粒子在偏析相中的浓度和分布状态,还取决于偏析相高聚物所占比例。

黑度

黑度是指炭黑所具有的黑色呈现强度。炭黑作着色时,黑度主要基于对光的吸收,对于特定浓度的炭黑,炭黑越细小,则光吸收程度越高。黑度除了受炭黑内部的光吸收外,也受由于粒子表面几何机构的影响而产生了具有增亮效应的光散射,这会降低黑度。随着粒径的减小,光散射程度降低。只有对于很细的炭黑,提高炭黑的浓度才能提高黑度,对于粗大的炭黑,具支配因素的光散射程度因炭黑数增加而提高,黑度反而相应降低。

着色强度

着色强度可以理解为抵消白色颜料增白能力的效果。着色强度也是随着原生粒子的粒径减小和结构的减小而提高。

色调

“炭黑粒子”的光散射程度,随着粒径的减小而降低,除了影响增光效应,也影响色调,原因如下: 当可将光穿过一主色为黑色的着色层时,短波的蓝光比长波的红光的散射效应更强烈。炭黑越细,这种效应越显著。红光成分由于散射损失较小,因此进入着色层的深度大一些。蓝光总体散射强烈,在相反方向,即后方的散射也强烈,于是又从着色层中反射出来。当观察反射过程时,经细炭黑着色的出现蓝色色调,会给人黑度更高的感觉。如果炭黑粗大,则相应地呈现棕色色调。当观察透射过程时,相同的着色层(不完全透明的薄膜)的色调关系正好相反,随着粒径的减小,散射较强的蓝光穿过着色层的深度较小,即蓝光穿过着色层至另一面成分较少,从另一面穿出来。因此,由于在观察的那一面缺少蓝光成分,着色层在透射过程中观察时,便呈现棕色色调。当以钛白粉调灰(灰色色调)时的情形,与在透射过程中观察主色的着色状况相似,光线在含有黑色颜料塑料片中的白颜料中来回散射,越小粒径的炭黑,会使可见光内蓝光的散射越强,因此较多其余的红光部分便透射过来,呈现出带黄色色调的灰色,相反地,如着色时用粗粒径的炭黑,尤其是较为粗大的灯黑,则会得到带蓝色色调的灰色。

分散性

颜料黑越细,炭黑聚集体之间接触点便越多,结果它们之间内聚力越强,当把颜料黑掺入料,即开始进行始炭黑均匀分布时,则对分散要作的功便大,以把炭黑粒子分隔开来,最终达到最高的黑度和着色。与高结构炭黑相比,低结构炭黑较有可能达到高的浓度,但在分散过程中却因此需要较大分散力。炭黑的分散性能受结构程度的影响,由于高结构炭黑具有良好的分散性能,所以其着色强度也就自然较强。

在使用粉状炭黑时,会出现分散及令人头疼的灰尘问题,因此,可使用母粒或浆状物。

预制炭黑的价格要比单纯使用颜料黑要高,但若考虑到清洁的工序、高的效率及技术投资少的优点,炭黑制剂是有其价值的。

光稳定性

光会使塑料老化,尤其是阳光中的紫外线会加速塑料的老化。在配合运用有机紫外光吸收剂和抗氧化剂可使寿命延长。然而颜料黑仍然被认为是最好的紫外线稳定剂。

颜料黑作为紫外光吸收剂,主要用作延长塑料制品在户外使用寿命。

浓度为0.5%的小粒径炭黑(20 nm)与2%的相对粗粒径的炭黑(95 nm)差不多具有同样的光保护作用。

生产工艺

生产颜料炭黑的原料是石油产品和沥青煤焦油产品。通过烃类在高温下不完全燃烧或热解而成。

1)灯黑生产工艺

历史上最早的炭黑生产法是灯黑生产工艺,在该工艺过程中,原料在直径大至1.5 m的平坦的燃烧铁盘上燃烧,含有炭黑的燃烧气体由内铺有砖块的排气罩收集,然后通过弯管(弯折1/4)和通火管到达沉积的装置。为了控制所产炭黑的特性,应当保证在燃烧盘和排气罩之间的间隙附近,原料主要作不完全燃烧。而在稍进管道里面,燃烧在氧气不足下发生热烈解,因而形成较大的炭黑颗粒,由于这些原因,组成较宽范围的粒径分布,主要特征为颗粒粗大。由于在燃烧盘和排气罩间隙间形成的颗粒只有小部分能与空气中的氧份接触,因此这些炭黑只有少量的表面氧化物,相应的pH值呈中性,并且挥发份极少。

2) 气黑的生产工艺

气黑此名称源于其生产过程:原料烃加热时先气化,然后由可自燃的气体(供以能量)作为载体带到燃烧器内,炭黑在这些蝙蝠形的燃烧器所发出的大量扇形的火焰中生成。由于每束火焰都较小且在空气中燃烧,炭黑的形成,与灯黑生产工艺很不同(不完全燃烧)。在此炭黑颗粒很细,根据不同种类,平均粒径在10~30nm之间,气黑平均粒径为13 nm。燃烧的火焰上,是一个缓慢旋转的充水转鼓,炭黑在转鼓上沉积,在经刮到把炭黑刮走,当温度仍高时,新生成炭黑与空气中的氧接触,于是发生部分氧化,形成了大量的酸性基团,相应气黑pH值介于酸性范围。并可得到约6%的挥发份,代表其表面氧化物含量。

3) 槽黑的生产工艺

这种生产工艺以天然气作原料,槽黑的工艺与气黑生产工艺的气体燃烧过程相似,天然气燃烧,发出许多扇形火焰,得到的产品与气黑类似,而不同的是这里采用了平坦的水冷U形槽作为炭黑的沉积槽。由于生态和经济原因,许多年前就停止了这种方法的使用。而气黑的生产不会对生态环境造成影响,而此气法炭黑工艺仍在运用。

4) 炉黑生产工艺

气黑是在开放大气中生产的,但炉黑生产工艺则是在缺氧条件下的密闭炉中进行的。使用的不是许多束小火,而是一团大火焰,以油类原料,并加入可燃气体使之达到炉内所需温度。而改变炉黑生产工艺条件,可得到所需要之颜料黑。比如:不同条件下,炭黑可达到广阔的平均粒径范围,从80 nm到小至15 nm,更直到细小至气黑那样小的颗粒。但对于同一粒径,气黑和炉黑还是有区别的,主要是表面化学不同。炉黑产品较为粗糙,平均粒径为40nm。此外,当采用炉黑生产工艺时,可加入少量的碱性化合物或其它添加剂以改变聚集体的聚集度和类型,由此可得到高结构或低结构的炭黑。

由于炉黑是在几乎低于大气压及空气不足条件下生产出来的。所以它们大部分缺乏酸性表面氧化物,然而却发现了前面所提到的呈碱性反应吡喃酮结构。关于炉黑的碱性pH值,是因为在终止炭黑生成时喷射淬化冷水中加入碱土,以及为降低结构而添加的碱性盐。另外,如果此炉黑不再进行氧化后处理,则其挥发份含量较低。