范菊娥，李? 武
(云南云維飛虎化工有限公司，云南 沾益 655338)
摘? 要：通過調(diào)整造粒機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)整炭黑粒子大小分布，增強(qiáng)單個(gè)炭黑粒子的密實(shí)度，降低破碎度，為炭黑調(diào)整細(xì) 粉含量奠定基礎(chǔ)，同時(shí)為生產(chǎn)低粒子強(qiáng)度產(chǎn)品做鋪墊。
關(guān)鍵詞：炭黑粒徑分布;造粒機(jī)轉(zhuǎn)速;數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸
1? 炭黑的應(yīng)用范圍
從應(yīng)用角度來認(rèn)識(shí)炭黑，炭黑對(duì)于許多人來 說是陌生的。但一說到汽車、報(bào)刊雜志、電腦是無 人不知無人不曉的。在輪胎中填充高達(dá) 40% 的炭 黑后，輪胎可以行駛10~15萬公里。如果不填充炭 黑而填充其它材料，其行駛里程只能達(dá)到0.5萬公 里。——炭黑是橡膠等高分子材料最重要的補(bǔ)強(qiáng) 材料。這種炭黑屬于橡膠用炭黑范疇。
印刷報(bào)刊雜志的油墨、書寫的墨汁、復(fù)印機(jī)碳 粉、烏發(fā)劑都是用炭黑作為著色劑的;電腦機(jī)殼、 鍵盤的黑色都來源于炭黑。這種炭黑屬于特種炭 黑范疇。
從上表可以看出，90% 的炭黑應(yīng)用到橡膠行 業(yè)，只有 10% 的炭黑應(yīng)用到非橡膠行業(yè)。
自從新工藝炭黑問世以來，僅用以往的比表 面積、結(jié)構(gòu)等基本特性表征炭黑已經(jīng)不夠充分，對(duì) 于炭黑聚集體進(jìn)行分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，炭黑形態(tài)與 硫化膠性能也有很大關(guān)系。粒徑小、粒子分布均 勻的炭黑，耐磨性高。
2? 炭黑粒子尺寸大小分布
除熱裂炭黑外，幾乎所有炭黑的球形粒子都 不是單獨(dú)存在的，而是在炭黑生成過程中聚融在 一起形成炭黑聚集體的一個(gè)區(qū)域，聚集體是炭黑 單獨(dú)存在的最小單元，炭黑粒子大小與分布仍是 炭黑的重要基本性能之一。
炭黑的粒子大小及其分布對(duì)其使用性能有較 大的影響，在橡膠應(yīng)用中，粒子越小，填充橡膠硫 化膠的強(qiáng)度如拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力和抗撕裂性能 越好，耐磨性能也越高，反之上述性能降低。但隨 著炭黑粒子直徑增加，彈性好、生熱低。所以，根 據(jù)橡膠工業(yè)的不同使用要求，選用不同品種炭黑。 輪胎工業(yè)要求粒子細(xì)，質(zhì)量好的炭黑品種用于胎 面膠，以提高輪胎的耐磨性和抗撕裂性能，從而提 高輪胎的壽命和行駛里程。胎側(cè)膠、內(nèi)胎則要用 粒子較粗的一些品種炭黑，以適應(yīng)這些部位膠的 彈性好、屈撓性能好、低生熱等要求。在涂料工業(yè) 和塑料工業(yè)中，炭黑是最好的黑色著色劑和導(dǎo)電 劑，炭黑粒子越小，黑度越高，導(dǎo)電性能也越好。 粒徑分布對(duì)炭黑在不同使用中也產(chǎn)生一定影響。 如在橡膠工業(yè)中，炭黑的粒子細(xì)，分布窄則強(qiáng)伸性能和耐磨性能好。
未經(jīng)造粒的粉狀炭黑的表觀密度(亦稱傾注密 度)很小，只有80-190kg/m3 之間，其體積較大又易 飛揚(yáng)，給炭黑的包裝、運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、混煉加工和分 散造成困難，所以除少量色素炭黑要求粉狀外，幾 乎所有工業(yè)生產(chǎn)的商品炭黑都要經(jīng)過濕法或干法 造粒，造粒加工的增密作用有效地減小了單位質(zhì) 量炭黑的視體積。經(jīng)過造粒的粒狀炭黑傾注密度 約在 300-500kg/m3 之間。
造粒不但大大的減小了炭黑的視體積，而且 使粒子形成球狀，并有一定的機(jī)械強(qiáng)度，在收集包 裝輸送以及橡膠配料混煉中易流動(dòng)，不飛揚(yáng)。為 控制粒狀炭黑的質(zhì)量，對(duì)粒狀炭黑主要控制傾注 密度、粒子尺寸分布、堆積強(qiáng)度、單個(gè)粒子破碎強(qiáng) 度和細(xì)分含量等指標(biāo)。
為便于粒狀炭黑的散裝輸送和分散，對(duì)粒狀 炭黑的粒子大小和分布也有一定要求，5種分樣篩 的篩孔分別為：2000μm(10 目)、1000μm(18 目)、500μm(35目)、250μm(60目)和125μm (120 目 ) 測 定。
造粒后炭黑粒徑分布對(duì)炭黑的質(zhì)量有一定影 響，那么，我們?cè)鯓颖ＷC造粒后的炭黑粒徑分布 呢?針對(duì)這樣的情況，我公司專門做了分析，在粘 結(jié)劑用量不變的情況下發(fā)現(xiàn)，造粒機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整 對(duì)炭黑粒徑分布有影響。
3? 造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與炭黑粒子大小分布統(tǒng)計(jì)
粒子大小分布要求越均勻越好，粒子分布均 勻，主要表現(xiàn)在粒子直徑在 0.5mm-1.0mm 之間的 炭黑粒子含量占比多，我們利用在一元線性回歸 模型中來尋找造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與粒徑分布質(zhì)量百分比 的關(guān)系[2]。
1、造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與2mm炭黑粒子尺寸分布的關(guān) 系分布負(fù)相關(guān)，隨著造粒機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，粒子分布在 2mm 的炭黑質(zhì)量百分含量隨之下降。
2、造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與1mm炭黑粒子尺寸分布的關(guān) 系
通過線性回歸發(fā)現(xiàn)：造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與 1mm 粒徑 分布正相關(guān)，隨著造粒機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，粒子分布在 1.0mm 的炭黑質(zhì)量百分含量隨之上升。
3、造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與 0.5mm 炭黑粒子尺寸分布的 關(guān)系
通過線性回歸發(fā)現(xiàn)：造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與0.5mm粒徑 分布正相關(guān)，隨著造粒機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，粒子分布在0.5mm 的炭黑質(zhì)量百分含量隨之上升。
4、造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與0.25mm炭黑粒子尺寸分布的 關(guān)系
通過線性回歸發(fā)現(xiàn)：造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與 0.25mm 粒 徑分布負(fù)相關(guān)，隨著造粒機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，粒子分布 在 0.25mm 的炭黑質(zhì)量百分含量隨之下降。
5、造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與 0.125mm 炭黑粒子尺寸分布 的關(guān)系
通過線性回歸發(fā)現(xiàn)：造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與0.125mm粒 徑分布正相關(guān)，隨著造粒機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，粒子分布 在0.125mm的炭黑質(zhì)量百分含量隨之上升，但上升 趨勢比較平緩。
6、造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與接收盤炭黑粒子尺寸分布的 關(guān)系
通過線性回歸發(fā)現(xiàn)：造粒機(jī)轉(zhuǎn)速與接收盤粒 徑分布正相關(guān)，通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)隨著造粒機(jī)轉(zhuǎn)速的 增加，在接收盤中炭黑質(zhì)量百分含量隨之上升，但 上升趨勢比較平緩。
4? 結(jié)? 論
通過上面六個(gè)表和六個(gè)圖的關(guān)系對(duì)比，可以 看出，在對(duì)造粒機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整時(shí)，對(duì)炭黑粒子尺寸分 布有直接關(guān)系。
根據(jù)上述回歸公式，在不同造粒機(jī)轉(zhuǎn)速下，粒 子分布如下：
從表 8 中明顯可以看出，隨造粒機(jī)轉(zhuǎn)速的增 加，2mm粒子直徑炭黑分布量減少，0.5mm-1.0mm 粒子直徑炭黑分布量增加，說明炭黑粒子尺寸分 布越均勻，0.25mm 粒子直徑炭黑分布量減少， 0.125mm 和接收盤上從線性關(guān)系上看是關(guān)系正變 關(guān)系，但從計(jì)算結(jié)果來看，變化不大。
通過對(duì)炭黑粒子尺寸分布的統(tǒng)計(jì)分析，基本 可以通過分析粒子尺寸的分布，來確定該批次炭 黑的細(xì)粉含量。
5? 結(jié)束語
隨著輪胎行業(yè)的發(fā)展，輪胎的市場也隨之增 大。對(duì)供遠(yuǎn)大于求的炭黑市場來說，提高炭黑產(chǎn) 品質(zhì)量的穩(wěn)定性才是炭黑企業(yè)永恒的主題。
只有提高炭黑產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，才能在競 爭激勵(lì)的炭黑市場站穩(wěn)腳跟。然而炭黑的品質(zhì)只 能靠不斷的技術(shù)研發(fā)，不斷的技術(shù)改造和創(chuàng)新來 實(shí)現(xiàn)，同時(shí)良好的工藝操作控制也是穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì) 量的必然因素。通過大量的數(shù)據(jù)回歸，已經(jīng)能有 效的掌握炭黑粒徑分布與造粒機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系。
參考文獻(xiàn)
[1] 李炳炎 . 炭黑生產(chǎn)與應(yīng)用手冊(cè) . 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社， 2000.9.
[2] 多元線性回歸統(tǒng)計(jì)預(yù)測模型.伊犁師范學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng) 計(jì)學(xué)院，2012屆本科畢業(yè)論文
