炭黑（Carbon Black）是一个通用名称，指的是一类小尺寸的碳颗粒，通常是无定形或准晶体，彼此生长形成不同形状和尺寸的颗粒团块。炭黑是一种改良的碳，具有较高的比表面积。该材料在气相中由不同碳氢化合物源的热分解形成，并根据初始颗粒的大小、团聚体的尺寸和形状、孔隙率、表面和表面化学性质存在于不同的商业等级中。

炭黑通常作为增强剂用于轮胎和其他橡胶产品。此外，特定等级的炭黑作为塑料、油漆和墨水中的黑色颜料，以及用于赋予聚合物导电性填料。

历史

炭黑作为颜料用于油漆和墨水的使用可以追溯到人类早期文明。从十五世纪印刷机的发明以来，它在形成沟通和信息传递中发挥了重要作用，至今对高质量黑色颜料的需求持续增长。传统的炭黑是灯黑（lampblack）。在最初的灯黑生产过程中，无火的木材在极低的氧气中燃烧，产生的烟雾被引导到一个锥形的容器中。炭黑沉积在金属、亚麻或羊毛的壁上，而半燃烧的木材则被用作木炭。

在一九零零年，灯黑制造商Binney将炭黑出售给轮胎制造商Goodrich Tire，最初用于将白色橡胶变黑。后来发现，添加炭黑可以提高橡胶的性能。随着时间的推移，炭黑在橡胶工业中的使用变成了公共知识，并成为轮胎工业的重要组成部分。除了增强性能外，炭黑的抗紫外线能力和作为臭氧吸收剂的作用，使轮胎在紫外线和氧化方面保持稳定，并防止轮胎开裂。它还防止静电积聚，并有助于热量从特定点，特别是轮胎的胎面散发，这可以通过减少热损伤来延长轮胎的使用寿命。

合成橡胶，特别是SBR的引入，在第二次世界大战期间促进了炭黑的消费。特别是发现，增强炭黑的合成橡胶在耐磨性方面比天然橡胶更为出色。热和电导率、抗紫外线能力、抗氧化作用以及作为颜料的使用，使炭黑成为聚合物工业中的重要材料。

炭黑用于紫外线保护

各种气候因素对聚合物的降解有影响，如辐射、温度、湿度和风。由于其短波长，紫外线可以与聚合物的有机链反应，导致自由基的产生，这在聚合物的降解中起着重要作用。因此，紫外线辐射对因天气而造成的侵蚀有显著影响。由于光照和特别是紫外线的快速降解，许多聚合物本身不适合在户外使用。尤其是与臭氧和其他侵入性化学物质结合时，阳光的成分可以加速降解速率。

保护暴露在光下的部件可以通过伞状遮阳篷来实现，但通常效率低下且成本高。因此，需要一种简单且便宜的解决方案。与原材料一起进入部件的内部稳定剂是一种有效的解决方案。稳定剂吸收或透过有害的紫外线，并将波的能量转化为热量。热量以非破坏性的方式在部件中散布并释放出去。

炭黑吸收可见光和紫外线并将其转化为热量，从而使部件稳定并适合户外使用。影响其稳定性的重要特性是颗粒的大小、团块的大小和表面化学性质。炭黑在聚合物中对紫外线的稳定作用取决于其吸收和反向散射光的能力。初始颗粒和团块的尺寸越小，吸收越多，而反向散射则越少。为了获得良好的性能，颗粒的尺寸应小于20-25纳米。表面化学也很重要，含氧基团可以提高效果，因为它们作为自由基的吸收剂。

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