據(jù)記載,中國是世界上早生產(chǎn)炭黑的國家之一。在古時候,人們焚燒動植物油、松樹枝,收集火煙凝成的黑灰,用來調(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 年人們在北美地區(qū)用天然氣為原料生產(chǎn)炭黑,從此炭黑不再是“炱”那么簡單,它是“氣態(tài)或液態(tài)的碳氫化合物在空氣不足的條件下進行不完全燃燒或熱裂分解所生成的無定形碳,為疏松、質(zhì)輕而極細的黑色粉末”。大片油氣田相繼開采,源源不斷的原料供應(yīng)推動炭黑生產(chǎn)由手工操作邁入了大規(guī)模工業(yè)化時代。
1912 年人們發(fā)現(xiàn)炭黑對橡膠具有補強作用,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,在橡膠配方中,通常每使用2份橡膠就會搭配使用1份炭黑。
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。惟近時常使用價格低廉之油類、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。現(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,遠者則微細,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,在動物脂肪中的含量較高,如牛油中含量可達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,當混合酸價達190mg KOH/g以上時即為水解終點。此后澄清0.5h,分離甘油水后,加鹽7kg、水3600 kg進行水洗。再用鹽14kg、水4200kg進行二次水洗滌。步洗滌后澄清0.5h,第二步洗滌后澄清2h。