范菊娥，李 武
(云南云维飞虎化工有限公司，云南 沾益 655338)
摘 要：通过调整造粒机的转速来调整炭黑粒子大小分布，增强单个炭黑粒子的密实度，降低破碎度，为炭黑调整细 粉含量奠定基础，同时为生产低粒子强度产品做铺垫。
关键词：炭黑粒径分布;造粒机转速;数据统计回归
1 炭黑的应用范围
从应用角度来认识炭黑，炭黑对于许多人来 说是陌生的。但一说到汽车、报刊杂志、电脑是无 人不知无人不晓的。在轮胎中填充高达 40% 的炭 黑后，轮胎可以行驶10~15万公里。如果不填充炭 黑而填充其它材料，其行驶里程只能达到0.5万公 里。——炭黑是橡胶等高分子材料最重要的补强 材料。这种炭黑属于橡胶用炭黑范畴。
印刷报刊杂志的油墨、书写的墨汁、复印机碳 粉、乌发剂都是用炭黑作为着色剂的;电脑机壳、 键盘的黑色都来源于炭黑。这种炭黑属于特种炭 黑范畴。
从上表可以看出，90% 的炭黑应用到橡胶行 业，只有 10% 的炭黑应用到非橡胶行业。
自从新工艺炭黑问世以来，仅用以往的比表 面积、结构等基本特性表征炭黑已经不够充分，对 于炭黑聚集体进行分析的结果发现，炭黑形态与 硫化胶性能也有很大关系。粒径小、粒子分布均 匀的炭黑，耐磨性高。
2 炭黑粒子尺寸大小分布
除热裂炭黑外，几乎所有炭黑的球形粒子都 不是单独存在的，而是在炭黑生成过程中聚融在 一起形成炭黑聚集体的一个区域，聚集体是炭黑 单独存在的最小单元，炭黑粒子大小与分布仍是 炭黑的重要基本性能之一。
炭黑的粒子大小及其分布对其使用性能有较 大的影响，在橡胶应用中，粒子越小，填充橡胶硫 化胶的强度如拉伸强度、定伸应力和抗撕裂性能 越好，耐磨性能也越高，反之上述性能降低。但随 着炭黑粒子直径增加，弹性好、生热低。所以，根 据橡胶工业的不同使用要求，选用不同品种炭黑。 轮胎工业要求粒子细，质量好的炭黑品种用于胎 面胶，以提高轮胎的耐磨性和抗撕裂性能，从而提 高轮胎的寿命和行驶里程。胎侧胶、内胎则要用 粒子较粗的一些品种炭黑，以适应这些部位胶的 弹性好、屈挠性能好、低生热等要求。在涂料工业 和塑料工业中，炭黑是最好的黑色着色剂和导电 剂，炭黑粒子越小，黑度越高，导电性能也越好。 粒径分布对炭黑在不同使用中也产生一定影响。 如在橡胶工业中，炭黑的粒子细，分布窄则强伸性能和耐磨性能好。
未经造粒的粉状炭黑的表观密度(亦称倾注密 度)很小，只有80-190kg/m3 之间，其体积较大又易 飞扬，给炭黑的包装、运输、仓储、混炼加工和分 散造成困难，所以除少量色素炭黑要求粉状外，几 乎所有工业生产的商品炭黑都要经过湿法或干法 造粒，造粒加工的增密作用有效地减小了单位质 量炭黑的视体积。经过造粒的粒状炭黑倾注密度 约在 300-500kg/m3 之间。
造粒不但大大的减小了炭黑的视体积，而且 使粒子形成球状，并有一定的机械强度，在收集包 装输送以及橡胶配料混炼中易流动，不飞扬。为 控制粒状炭黑的质量，对粒状炭黑主要控制倾注 密度、粒子尺寸分布、堆积强度、单个粒子破碎强 度和细分含量等指标。
为便于粒状炭黑的散装输送和分散，对粒状 炭黑的粒子大小和分布也有一定要求，5种分样筛 的筛孔分别为：2000μm(10 目)、1000μm(18 目)、500μm(35目)、250μm(60目)和125μm (120 目 ) 测 定。
造粒后炭黑粒径分布对炭黑的质量有一定影 响，那么，我们怎样保证造粒后的炭黑粒径分布 呢?针对这样的情况，我公司专门做了分析，在粘 结剂用量不变的情况下发现，造粒机转速的调整 对炭黑粒径分布有影响。
3 造粒机转速与炭黑粒子大小分布统计
粒子大小分布要求越均匀越好，粒子分布均 匀，主要表现在粒子直径在 0.5mm-1.0mm 之间的 炭黑粒子含量占比多，我们利用在一元线性回归 模型中来寻找造粒机转速与粒径分布质量百分比 的关系[2]。
1、造粒机转速与2mm炭黑粒子尺寸分布的关 系分布负相关，随着造粒机转速的增加，粒子分布在 2mm 的炭黑质量百分含量随之下降。
2、造粒机转速与1mm炭黑粒子尺寸分布的关 系
通过线性回归发现：造粒机转速与 1mm 粒径 分布正相关，随着造粒机转速的增加，粒子分布在 1.0mm 的炭黑质量百分含量随之上升。
3、造粒机转速与 0.5mm 炭黑粒子尺寸分布的 关系
通过线性回归发现：造粒机转速与0.5mm粒径 分布正相关，随着造粒机转速的增加，粒子分布在0.5mm 的炭黑质量百分含量随之上升。
4、造粒机转速与0.25mm炭黑粒子尺寸分布的 关系
通过线性回归发现：造粒机转速与 0.25mm 粒 径分布负相关，随着造粒机转速的增加，粒子分布 在 0.25mm 的炭黑质量百分含量随之下降。
5、造粒机转速与 0.125mm 炭黑粒子尺寸分布 的关系
通过线性回归发现：造粒机转速与0.125mm粒 径分布正相关，随着造粒机转速的增加，粒子分布 在0.125mm的炭黑质量百分含量随之上升，但上升 趋势比较平缓。
6、造粒机转速与接收盘炭黑粒子尺寸分布的 关系
通过线性回归发现：造粒机转速与接收盘粒 径分布正相关，通过统计发现随着造粒机转速的 增加，在接收盘中炭黑质量百分含量随之上升，但 上升趋势比较平缓。
4 结 论
通过上面六个表和六个图的关系对比，可以 看出，在对造粒机转速调整时，对炭黑粒子尺寸分 布有直接关系。
根据上述回归公式，在不同造粒机转速下，粒 子分布如下：
从表 8 中明显可以看出，随造粒机转速的增 加，2mm粒子直径炭黑分布量减少，0.5mm-1.0mm 粒子直径炭黑分布量增加，说明炭黑粒子尺寸分 布越均匀，0.25mm 粒子直径炭黑分布量减少， 0.125mm 和接收盘上从线性关系上看是关系正变 关系，但从计算结果来看，变化不大。
通过对炭黑粒子尺寸分布的统计分析，基本 可以通过分析粒子尺寸的分布，来确定该批次炭 黑的细粉含量。
5 结束语
随着轮胎行业的发展，轮胎的市场也随之增 大。对供远大于求的炭黑市场来说，提高炭黑产 品质量的稳定性才是炭黑企业永恒的主题。
只有提高炭黑产品质量的稳定性，才能在竞 争激励的炭黑市场站稳脚跟。然而炭黑的品质只 能靠不断的技术研发，不断的技术改造和创新来 实现，同时良好的工艺操作控制也是稳定产品质 量的必然因素。通过大量的数据回归，已经能有 效的掌握炭黑粒径分布与造粒机转速的关系。
参考文献
[1] 李炳炎 . 炭黑生产与应用手册 . 化 学 工 业 出 版 社， 2000.9.
[2] 多元线性回归统计预测模型.伊犁师范学院数学与统 计学院，2012届本科毕业论文
