范菊娥，李? 武
(云南云維飛虎化工有限公司，云南 沾益 655338)
摘? 要：通過調整造粒機的轉速來調整炭黑粒子大小分布，增強單個炭黑粒子的密實度，降低破碎度，為炭黑調整細 粉含量奠定基礎，同時為生產低粒子強度產品做鋪墊。
關鍵詞：炭黑粒徑分布;造粒機轉速;數據統計回歸
1? 炭黑的應用范圍
從應用角度來認識炭黑，炭黑對于許多人來 說是陌生的。但一說到汽車、報刊雜志、電腦是無 人不知無人不曉的。在輪胎中填充高達 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，其行駛里程只能達到0.5萬公 里。——炭黑是橡膠等高分子材料最重要的補強 材料。這種炭黑屬于橡膠用炭黑范疇。
印刷報刊雜志的油墨、書寫的墨汁、復印機碳 粉、烏發劑都是用炭黑作為著色劑的;電腦機殼、 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% 的炭黑應用到橡膠行 業，只有 10% 的炭黑應用到非橡膠行業。
自從新工藝炭黑問世以來，僅用以往的比表 面積、結構等基本特性表征炭黑已經不夠充分，對 于炭黑聚集體進行分析的結果發現，炭黑形態與 硫化膠性能也有很大關系。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區域，聚集體是炭黑 單獨存在的最小單元，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其使用性能有較 大的影響，在橡膠應用中，粒子越小，填充橡膠硫 化膠的強度如拉伸強度、定伸應力和抗撕裂性能 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 據橡膠工業的不同使用要求，選用不同品種炭黑。 輪胎工業要求粒子細，質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。胎側膠、內胎則要用 粒子較粗的一些品種炭黑，以適應這些部位膠的 彈性好、屈撓性能好、低生熱等要求。在涂料工業 和塑料工業中，炭黑是最好的黑色著色劑和導電 劑，炭黑粒子越小，黑度越高，導電性能也越好。 粒徑分布對炭黑在不同使用中也產生一定影響。 如在橡膠工業中，炭黑的粒子細，分布窄則強伸性能和耐磨性能好。
未經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，給炭黑的包裝、運輸、倉儲、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 乎所有工業生產的商品炭黑都要經過濕法或干法 造粒，造粒加工的增密作用有效地減小了單位質 量炭黑的視體積。經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，并有一定的機械強度，在收集包 裝輸送以及橡膠配料混煉中易流動，不飛揚。為 控制粒狀炭黑的質量，對粒狀炭黑主要控制傾注 密度、粒子尺寸分布、堆積強度、單個粒子破碎強 度和細分含量等指標。
為便于粒狀炭黑的散裝輸送和分散，對粒狀 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炭黑的質量有一定影 響，那么，我們怎樣保證造粒后的炭黑粒徑分布 呢?針對這樣的情況，我公司專門做了分析，在粘 結劑用量不變的情況下發現，造粒機轉速的調整 對炭黑粒徑分布有影響。
3? 造粒機轉速與炭黑粒子大小分布統計
粒子大小分布要求越均勻越好，粒子分布均 勻，主要表現在粒子直徑在 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轉速與粒徑分布質量百分比 的關系[2]。
1、造粒機轉速與2mm炭黑粒子尺寸分布的關 系分布負相關，隨著造粒機轉速的增加，粒子分布在 2mm 的炭黑質量百分含量隨之下降。
2、造粒機轉速與1mm炭黑粒子尺寸分布的關 系
通過線性回歸發現：造粒機轉速與 1mm 粒徑 分布正相關，隨著造粒機轉速的增加，粒子分布在 1.0mm 的炭黑質量百分含量隨之上升。
3、造粒機轉速與 0.5mm 炭黑粒子尺寸分布的 關系
通過線性回歸發現：造粒機轉速與0.5mm粒徑 分布正相關，隨著造粒機轉速的增加，粒子分布在0.5mm 的炭黑質量百分含量隨之上升。
4、造粒機轉速與0.25mm炭黑粒子尺寸分布的 關系
通過線性回歸發現：造粒機轉速與 0.25mm 粒 徑分布負相關，隨著造粒機轉速的增加，粒子分布 在 0.25mm 的炭黑質量百分含量隨之下降。
5、造粒機轉速與 0.125mm 炭黑粒子尺寸分布 的關系
通過線性回歸發現：造粒機轉速與0.125mm粒 徑分布正相關，隨著造粒機轉速的增加，粒子分布 在0.125mm的炭黑質量百分含量隨之上升，但上升 趨勢比較平緩。
6、造粒機轉速與接收盤炭黑粒子尺寸分布的 關系
通過線性回歸發現：造粒機轉速與接收盤粒 徑分布正相關，通過統計發現隨著造粒機轉速的 增加，在接收盤中炭黑質量百分含量隨之上升，但 上升趨勢比較平緩。
4? 結? 論
通過上面六個表和六個圖的關系對比，可以 看出，在對造粒機轉速調整時，對炭黑粒子尺寸分 布有直接關系。
根據上述回歸公式，在不同造粒機轉速下，粒 子分布如下：
從表 8 中明顯可以看出，隨造粒機轉速的增 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系上看是關系正變 關系，但從計算結果來看，變化不大。
通過對炭黑粒子尺寸分布的統計分析，基本 可以通過分析粒子尺寸的分布，來確定該批次炭 黑的細粉含量。
5? 結束語
隨著輪胎行業的發展，輪胎的市場也隨之增 大。對供遠大于求的炭黑市場來說，提高炭黑產 品質量的穩定性才是炭黑企業永恒的主題。
只有提高炭黑產品質量的穩定性，才能在競 爭激勵的炭黑市場站穩腳跟。然而炭黑的品質只 能靠不斷的技術研發，不斷的技術改造和創新來 實現，同時良好的工藝操作控制也是穩定產品質 量的必然因素。通過大量的數據回歸，已經能有 效的掌握炭黑粒徑分布與造粒機轉速的關系。
參考文獻
[1] 李炳炎 . 炭黑生產與應用手冊 . 化 學 工 業 出 版 社， 2000.9.
[2] 多元線性回歸統計預測模型.伊犁師范學院數學與統 計學院，2012屆本科畢業論文
