【炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)】8 月 29 日消息，在橡膠及部分塑料制品生產(chǎn)加工中，炭黑的研磨細(xì)度是影響產(chǎn)品性能與成本的關(guān)鍵因素之一。但行業(yè)內(nèi)對(duì)研磨細(xì)度的選擇并非遵循 “越細(xì)越好” 的單一標(biāo)準(zhǔn)，而是需結(jié)合最終應(yīng)用場(chǎng)景，確定適配的粒度范圍。從理想狀態(tài)來(lái)看，廢舊輪胎裂解炭黑的研磨目標(biāo)是達(dá)到其原生粒子大小(約 325-800 目)并實(shí)現(xiàn)良好分散，但實(shí)際操作中需綜合權(quán)衡產(chǎn)品性能需求、生產(chǎn)成本及加工難度，找到三者間的平衡點(diǎn)。

從細(xì)顆粒炭黑的優(yōu)勢(shì)來(lái)看，首先能顯著提升補(bǔ)強(qiáng)性能，這也是橡膠領(lǐng)域重視研磨細(xì)度的核心原因。炭黑對(duì)輪胎、皮帶、密封圈等橡膠制品的補(bǔ)強(qiáng)效果，主要依賴其比表面積 —— 顆粒越細(xì)，比表面積越大，與橡膠分子的接觸點(diǎn)位就越多，結(jié)合強(qiáng)度隨之增強(qiáng)，進(jìn)而使橡膠制品的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度及耐磨性得到明顯提升。其次，在著色應(yīng)用場(chǎng)景中，如油墨、涂料及塑料制品，更細(xì)的炭黑可提供更高的黑度與藍(lán)相色調(diào)，著色能力更強(qiáng)，同時(shí)具備更優(yōu)的遮蓋效果。此外，理論層面上，較細(xì)的初級(jí)粒子更易在材料基質(zhì)中均勻分散，減少因顆粒團(tuán)聚形成的性能缺陷點(diǎn)，保障產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。

據(jù)炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)了解，炭黑研磨并非粒度越細(xì)越好，過(guò)度細(xì)化會(huì)帶來(lái)多重弊端。其一，能耗與成本急劇攀升，將顆粒從微米級(jí)進(jìn)一步研磨至納米級(jí)，需要消耗大量能量，且顆粒越細(xì)，后續(xù)細(xì)化的難度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，成本效益大幅下滑。其二，團(tuán)聚現(xiàn)象加劇，細(xì)顆粒炭黑表面能較高，顆粒越細(xì)表面能越大，易自發(fā)團(tuán)聚形成難以分散的二次團(tuán)聚體，反而降低其在最終產(chǎn)品中的有效分散度，抵消細(xì)顆粒本應(yīng)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。其三，加工性能惡化，在橡膠中，過(guò)細(xì)炭黑會(huì)大幅提高膠料粘度，增加混煉難度與能耗，還可能延緩硫化速度;在塑料中，過(guò)高添加量會(huì)導(dǎo)致熔體強(qiáng)度下降，影響成型加工。其四，造成性能過(guò)剩與成本浪費(fèi)，對(duì)于彩色水泥磚著色劑、低要求塑料填充劑等低端應(yīng)用，無(wú)需高補(bǔ)強(qiáng)性能，使用過(guò)細(xì)炭黑屬于資源浪費(fèi)。其五，可能破壞炭黑微觀結(jié)構(gòu)，過(guò)度劇烈研磨會(huì)損壞炭黑聚集體形態(tài)等微觀結(jié)構(gòu)，反而削弱其固有補(bǔ)強(qiáng)性能。

要科學(xué)把控研磨細(xì)度，需先明確炭黑的三個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)概念：原生粒子、聚集體與團(tuán)聚體。原生粒子是生產(chǎn)過(guò)程中最初形成的最小離散球形粒子;聚集體是多個(gè)原生粒子通過(guò)強(qiáng)化學(xué)鍵熔合形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，也是炭黑發(fā)揮補(bǔ)強(qiáng)作用的基本單元，研磨難以將其打破;團(tuán)聚體則是多個(gè)聚集體通過(guò)范德華力等物理作用松散結(jié)合的團(tuán)塊，研磨的核心目的就是打破這種松散團(tuán)聚體，分離出原始聚集體，而非破壞聚集體本身。

基于上述認(rèn)知，廢舊輪胎裂解炭黑的研磨需 “按需定制”。針對(duì)高端橡膠制品，如低速車胎、高性能輸送帶，需最高補(bǔ)強(qiáng)性能，需深度研磨至 500-800 目，使粒度接近原生聚集體大小(達(dá)到 N330、N550 等系列炭黑水平)，同時(shí)嚴(yán)格控制比表面積與 DBP 吸油值(衡量結(jié)構(gòu)度的指標(biāo));中低端橡膠制品，如輪胎胎側(cè)、內(nèi)胎、鞋底，對(duì)性能要求較低，可進(jìn)行中等程度研磨(425 目)，平衡性能、成本與加工性;塑料母粒、涂料、油墨等以著色和 UV 防護(hù)為主要需求的產(chǎn)品，需較細(xì)研磨(500 目)以保證著色力與分散性，但無(wú)需達(dá)到頂級(jí)橡膠用炭黑細(xì)度;混凝土、仿古磚、塑膠跑道等低價(jià)值填充場(chǎng)景，幾乎無(wú)需精細(xì)研磨，80 目的粗粉即可滿足需求，以最大程度降低成本。

綜上，廢舊輪胎裂解炭黑的研磨存在 “最佳粒度區(qū)間”，該區(qū)間由目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)景決定。盲目追求極致細(xì)度，不僅會(huì)大幅增加生產(chǎn)成本與能耗，還可能因團(tuán)聚、加工性問(wèn)題導(dǎo)致最終產(chǎn)品性能下降。科學(xué)的做法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，在滿足特定應(yīng)用性能要求的前提下，找到最經(jīng)濟(jì)、適配的研磨細(xì)度，實(shí)現(xiàn)性能與成本的最優(yōu)平衡。