炭素

種類

アセチレンブラックには、粉状品の他に、粒状品、プレス品といった、形状に違いを出すことで、使用時の成形性やハンドリング性を高めたものなどがあります。一般的に粒状品は導電性に優れるため、導電性を要求される用途向けです。

粉状品、プレス品は吸液性が高いため、乾電池などの電解液保持剤や導電ゴムなどに適しています。粒状品、プレス品は粉塵の発生が少なく、ICパッキングやICトレーなどの用途に適しています。

定義

本品は、顔料であり、炭化水素の不完全燃焼により得られる単体炭素である。

性質

アセチレンブラックは、カーボンブラックの1種で化学式はCです。実際は炭素だけで形成された6員環構造が平面上にいくつも繋がった構造を取っており、その末端部分に水素、酸素を含む官能基を含んだ構造をとっています。

アセチレンブラックの高い伝導性は、高純度の6員環構造のカーボン単体が豊富に含まれているためです。また、ストラクチャーと呼ばれる1次粒子が鎖状につながった構造が、アセチレンブラックの場合は、他のカーボンブラックに比べて発達しており、これが高い電子伝導性や吸液性を生み出しています。

アセチレンブラックの真比重は2.2程度ですが、ストラクチャー構造をとっているため、かさ比重が0.1以下と非常に軽いことも特徴です。

解説

アセチレンブラック，略称AB．カーボンブラックの一種．カルシウムカーバイド法，あるいはナフサクラッキングの際の副生ガスから分解精製された純度99％ 以上のアセチレンの連続熱分解法で製造する．2～3 nm の芳香族平面分子が積層集合して一次粒子を形成し，一次粒子が数珠状につながったストラクチャーとよばれるカーボンブラックの鎖状構造の二次粒子を形成している．鎖状構造が発達しているため，ほかのカーボンブラックよりも導電性や吸液性がすぐれ比重が軽い．用途は，ゴム用補強剤，顔料，電池用導電材，電極添加剤などである．森北出版「化学辞典（第2版）

用途

ゴム補強用カーボンブラックとして、タイヤ、ゴム製品を中心に幅広い分野で使用されています。

用途

ゴム補強剤,樹脂?印刷インキ?塗料?高圧ケーブル?通信ケーブル?伝導性材料などの配合原料、各種電池材料 (化学工業日報社)

用途

ゴム補強剤、樹脂

化粧品の成分用途

着色剤

特徴

カーボンブラックとは、炭素主体の微粒子です。油やガスを不完全燃焼することで、様々な特性をコントロールして製造されています。

主な用途／役割

ポリウレタン系接着剤、ゴム系接着剤に使用される。

説明

Carbon black is a finely divided form of carbon. It may ignite explosively if suspended in air in the presence of an ignition source or slowly undergo spontaneous combustion upon contact with water. In addition, it is toxic by inhalation, with a TLV of 3.5 mg/m3 in air. Primary uses are in the manufacture of tires, belt covers, plastics, carbon paper, colorant for printing inks, and as a solar-energy absorber.

化学的特性

Carbon black (essentially elemental carbon), is a black or brown liquid or solid (powder). Odorless solid. Carbon black oil is flammable and has a petroleum odor.

使用

Carbon black Super-P (TIMCAL) was used as conductive agent. Super P furnace black the best conductive additive. Carbon black (conducting material, super P black) was added with binder in the composite electrode to compensate the low electrical conductivity of PPy and PPyDVB in miniemulsion polymerization. The hybrid Super P-SACNT conductive network manifests itself as a promising strategy to improve the battery performances with a minimum amount of conductive fillers.

主な応用

Carbon black is a type of fine soot that is obtained from materials that have not been completely burned. It has various applications, including its use in polishing celluloid and bone.

定義

A finely divided form of carbon, practically all of which is made by burning vaporized heavy-oil frac- tions in a furnace with 50% of the air required for complete combustion (partial oxidation). This type is also called furnace black. Carbon black can also be made from methane or natural gas by crack- ing (thermal black) or direct combustion (channel black), but these methods are virtually obsolete. All types are characterized by extremely fine particle size, which accounts for their reinforcing and pig- menting effectiveness.

一般的な説明

Multi walled carbon nanotubes (MWNTs, CNTs) were prepared by chemical vapor deposition (CVD). In chemical vapor deposition (CVD), a volatile precursor undergoes thermal decomposition at elevated temperatures to form a solid deposit on a substrate. 1 Carboxylic acid groups can be attached to the defect sides and ends of the nanotube by treatment with oxidizing agents. Carboxylic acid groups can be easily derivatized into different functional groups.

危険性

Possible carcinogen. Bronchitis.

健康ハザード

There are no well demonstrated health hazards to humans from acute exposure to carbon black.
Commercial carbon black is a spherical colloidal form of nearly pure carbon particles and aggregates with trace amounts of organic impurities adsorbed on the surface. Potential health effects usually are attributed to these impurities rather than to the carbon itself. Soots, by contrast, contain mixtures of particulate carbon, resins, tars, and so on, in a nonadsorbed state.

使用用途

アセチレンブラックは、その高い伝導性と吸液性を生かし、電子部品からゴムまで幅広い用途に利用されています。アセチレンブラックの粒子表面には、酸性の官能基やその他の官能基が存在しています。

官能基の種類も、一般的な炭素の微粒子とは異なるため、樹脂やゴム、液体などと混合し、加工されて利用されています。

このような用途では、アセチレンブラックの90％以上がゴム用の補強剤として用いられています。そのうちタイヤ用ゴムの割合が約80％です。また、プラスチック用の補強性充てん剤として使用されたり、印刷インキ、塗料、カーボン紙、墨、絵具、鉛筆、クレヨンなどに加工されて使用されたりするなど、幅広い分野で用いられています。

また、触媒担体、花火、融雪剤など、アセチレンブラック単体でも様々な用途に用いられています。アセチレンブラックは、それ自身が導電性を持ち、アセチレンブラックを練り込んだ混合物も導電性を持つため、乾電池の電解液保持剤、および発生した電気を電極に伝導するために使用されています。近年、電気自動車やスマートフォンなどで需要が伸びているリチウムイオン電池用の導電材としても有用です。

安全性プロファイル

Mildly toxic by ingestion, inhalation, and skin contact. Questionable carcinogen. Mutation data reported. See also CARBON. A nuisance dust in high concentrations. We it is true that the tiny particulates of carbon black contain some molecules of carcinogenic materials, the carcinogens are apparently held tightly and are not eluted by hot or cold water, gastric juices, or blood plasma.

職業ばく露

Used as reinforcing agent and filler for rubber; colorants for ink, paint, and plastics. Workers in carbon black production or in its use in rubber compounding, ink and paint manufacture, plastics compounding, drycell battery manufacture.

製造方法

アセチレンブラックの製造方法

アセチレンブラックは、アセチレンガスを加熱して生成されます。アセチレンガスは、C₂H₂の化学式を持ち、2つの炭素原子が三重結合で結合した構造を持っています。この三重結合を持つ炭化水素が発熱反応を起こすと、炭素原子同士が化学結合し、カーボンブラックが生成されます。

アセチレンブラックは、この反応に酸素を必要としないため、未分解や官能基として存在する水素分が著しく少ないです。また、酸素を含む官能基もほとんど含まれません。このため、アセチレンブラックは高い電子伝導性を持ちます。

アセチレンブラックはアセチレンガスを温度 1,800℃の分解炉に送り、「C₂H₂ → 2C + H₂ + 55 kcal」の反応を連続的に行うことにより製造しています。

輸送方法

Carbon black oil: UN1993 Flammable liquids, n.o.s., Hazard Class: 3; Labels: 3-Flammable liquid, Technical Name Required.

Structure and conformation

Carbon black is a solid conslstmg of spherical particles showing a significant degree of two-dimensional symmetry. The key physicochemical properties of carbon blacks, which vary between different manufacturing processes, are structure, particle size, surface area, and chemical composition. The crystalline regions in carbon black consist of well-developed graphite platelets stacked roughly parallel to one another, but random in orientation with respect to adjacent layers. These regions are 1.5-2.0 nm wide and 1.2-1.5 nm high, corresponding to 4 to 5 layer planes per crystallite containing about 375 carbon atoms. A particle of a carbon black with a surface area of 100 m2/g contains over 4000 crystallites ordered in a concentric layer plane arrangement.

不和合性

Carbon blacks containing over 8% volatiles may pose an explosion hazard. Dust can form an explosive mixture in air. A reducing agent; keep away from strong oxidizers, such as chlorates, bromates, nitrates.

廃棄物の処理

Dump into a landfill or incinerate as a slurry.