據(jù)記載,中國(guó)是世界上早生產(chǎn)炭黑的國(guó)家之一。在古時(shí)候,人們焚燒動(dòng)植物油、松樹枝,收集火煙凝成的黑灰,用來(lái)調(diào)制墨和黑色顏料。這種被稱之為“炱”的黑灰就是早的炭黑。
1821 年人們?cè)诒泵赖貐^(qū)用天然氣為原料生產(chǎn)炭黑,從此炭黑不再是“炱”那么簡(jiǎn)單,它是“氣態(tài)或液態(tài)的碳?xì)浠衔镌诳諝獠蛔愕臈l件下進(jìn)行不完全燃燒或熱裂分解所生成的無(wú)定形碳,為疏松、質(zhì)輕而極細(xì)的黑色粉末”。大片油氣田相繼開采,源源不斷的原料供應(yīng)推動(dòng)炭黑生產(chǎn)由手工操作邁入了大規(guī)模工業(yè)化時(shí)代。
1912 年人們發(fā)現(xiàn)炭黑對(duì)橡膠具有補(bǔ)強(qiáng)作用,從此炭黑逐漸成為橡膠工業(yè)不可缺少的原材料。世界橡膠工業(yè)原材料耗用量排在位的是生膠,第二位的是炭黑;換言之,炭黑已成為消費(fèi)量大的橡膠配合劑。炭黑的耗用量一般占橡膠耗用量的40%~50%,也就是說(shuō),在橡膠配方中,通常每使用2份橡膠就會(huì)搭配使用1份炭黑。
色素用炭黑—國(guó)際上,根據(jù)炭黑的著色能力,通常分為三類,即高色素炭黑,中色素炭黑和低色素炭黑。這種分類通常用三個(gè)英文字母表示,前兩個(gè)字母表示炭黑的著色能力,后一個(gè)字母表示生產(chǎn)方法。
橡膠用炭黑—橡膠用炭黑原來(lái)是按粒徑大小來(lái)分類的,但后來(lái)改為按氮表面積分類。此外,命名時(shí)把炭黑顏料的硫化速度和結(jié)構(gòu)等因素也考慮進(jìn)去了,由4個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。個(gè)英文字母代表膠料的硫化速度,以N代表正常硫化速度,S代表緩慢硫化速度。后面3個(gè)為阿拉伯?dāng)?shù)字。個(gè)數(shù)字代表炭黑氮表面積范圍,共列為0~9個(gè)等級(jí)。第二和第三個(gè)數(shù)字則由美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)炭黑和術(shù)語(yǔ)的D24.41的,反映不同的結(jié)構(gòu)程度,也就是炭黑大概的高低結(jié)構(gòu)確定的,有一定的任意性。相對(duì)而言,數(shù)字越大,結(jié)構(gòu)越高。
舊法是盛菜子油于器皿中,浸燈芯于其中燃燒,并懸囊于火焰上部,以使煙末附著于囊上。其制品,有一芯、二芯、三芯之稱,即芯愈少,則焰愈小,而煙之性質(zhì)亦愈良。此等之燈煙,可供墨之制造。惟近時(shí)常使用價(jià)格低廉之油類、松香、瀝青、煤浴及粗制之蒽(anthracene)等代替菜子油,其制法如下文所示:
將原料盛于鍋中,加熱燃燒,四周圍以紙屏,并懸紙片于室中,以使煙末附著其上;而采集之。其燃松樹根(含樹脂分較多)所成之煙則稱松煙,在歐美亦自古即巳制造燈煙,且有各種之法?,F(xiàn)今則用前文敘述的各種原料,置于鍋中(鍋置于采集室之一端)加熱發(fā)火,并調(diào)節(jié)空氣,使起不完全燃燒,且溺其所生之煙,入各區(qū)分之采集室,以使其沉淀。惟沉淀于離鍋較近之室者,其粒子粗大,遠(yuǎn)者則微細(xì),且色亦較深黑。至沉淀于鍋之近傍者,因多含煤溚分,故有重入鍋中燃燒的必要。由近室所取得的制品(占全制品之大部分),稱為燈煙;由遠(yuǎn)室所取得的優(yōu)良制品(占全制品之小部分),稱為植物煙;兩者共計(jì)質(zhì)量,約占全部原料的30%。
硬脂酸是自然界廣泛存在的一種脂肪酸,幾乎所有油脂中都有含量不等的硬脂酸,在動(dòng)物脂肪中的含量較高,如牛油中含量可達(dá)24%,植物油中含量較少,茶油為0.8%,棕櫚油為6%,但可可脂中的含量則高達(dá)34%。工業(yè)硬脂酸的生產(chǎn)方法主要有分餾法和壓榨法兩種。在硬化油中加入分解劑,然后水解得粗脂肪酸,再經(jīng)水洗、蒸餾、脫色即得成品。同時(shí)副產(chǎn)甘油。
(1)分餾法 在水解鍋中加入棉籽油硬化油6t,水解劑硬脂酸甲酚磺酸和硬脂酸萘磺酸120kg。通入蒸氣至油層透明后,加水4200kg。繼續(xù)加熱至沸,常壓下反應(yīng)7.5h,澄清0.5h,分離下層甘油水。此后再加水解劑120kg,通入蒸氣加熱到油層透明后,加水3600kg,反應(yīng)約10h,當(dāng)混合酸價(jià)達(dá)190mg KOH/g以上時(shí)即為水解終點(diǎn)。此后澄清0.5h,分離甘油水后,加鹽7kg、水3600 kg進(jìn)行水洗。再用鹽14kg、水4200kg進(jìn)行二次水洗滌。步洗滌后澄清0.5h,第二步洗滌后澄清2h。
海藻酸鈉是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取碘和甘露醇之后的副產(chǎn)物,其分子由β-D-甘露糖醛酸(β-D-mannuronic,M)和α-L-古洛糖醛酸(α-L-guluronic,G)按(1→4)鍵連接而成。海藻酸鈉的水溶液具有較高的黏度,已被用作食品的增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑等。海藻酸鈉是食品,早在1938年就已被收入美國(guó)藥典。海藻酸鈉含有大量的—COO-,在水溶液中可表現(xiàn)出聚陰離子行為,具有一定的黏附性,可用作治療黏膜組織的 藥物載體。在酸性條件下,—COO-轉(zhuǎn)變成—COOH,電離度降低,海藻酸鈉的親水性降低,分子鏈?zhǔn)湛s,pH值增加時(shí),—COOH基團(tuán)不斷地解離,海藻酸鈉的親水性增加,分子鏈伸展。因此,海藻酸鈉具有明顯的pH敏感性。海藻酸鈉可以在極其溫和的條件下快速形成凝膠,當(dāng)有Ca2+、Sr2+等陽(yáng)離子存在時(shí),G單元上的Na+與二價(jià)陽(yáng)離子發(fā)生離子交換反應(yīng),G單元堆積形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而形成水凝膠。海藻酸鈉形成凝膠的條件溫和,這可以避免敏感性藥物、蛋白質(zhì)、細(xì)胞和酶等活性物質(zhì)的失活。由于這些優(yōu)良的特性,海藻酸鈉已經(jīng)在食品工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
纖維素是世界上蘊(yùn)藏量豐富的天然高分子化合物,生產(chǎn)原料來(lái)源于木材、棉花、棉短絨、麥草、稻草、蘆葦、麻、桑皮、楮皮和甘蔗渣等。我國(guó)由于森林資源不足,纖維素的原料有70%來(lái)源于非木材資源。我國(guó)針葉材、闊葉材的纖維素平均含量約43-45%;草類莖稈的纖維素平均含量在40%左右。纖維素的工業(yè)制法是用亞硫酸鹽溶液或堿溶液蒸煮植物原料,主要是除去木素,分別稱為亞硫酸鹽法和堿法。得到的物料稱為亞硫酸鹽漿和堿法漿。然后經(jīng)過(guò)漂白進(jìn)一步除去殘留木素,所得漂白漿可用于造紙。再進(jìn)一步除去半纖維素,就可用作纖維素衍生物的原料。