炭黑主要是由碳元素組成的,，含碳量為90%?99%;也含有少量的氧,、氫、氮和硫,。這些元素主要來自炭黑的原料,，炭黑生成過程及生成后的氧化過程被帶入炭黑中。除少量氫存在于炭黑粒子內(nèi)部外,，多數(shù)的"雜原子"都鍵合在炭黑的粒子表面,，形成不同的官能團(tuán)。

　　槽法炭黑的談含量多在3%-8%范圍內(nèi),，氫含量小于1%,，而熱裂法炭黑的氧、氫含量均比較少,。炭黑中的硫來源于原料油或原料氣(如天然氣,、焦?fàn)t煤氣)，爐法炭黑的硫含量一般在0.6%左右,，而熱裂法炭黑幾乎不含硫,。色素炭黑含有大量的氧，這是由于色素炭黑在生成時接觸較多的氧或經(jīng)過后期氧化處理所致,，特別是在400度左右氧化時,，容易形成含氧基團(tuán)碳-氧表面基團(tuán)在炭黑粒子表面上，重要的表面基團(tuán)是含氧基團(tuán),，它影響著炭黑的理化性能,，如濕潤性,、催化活性以及化學(xué)性能。這些含氧基團(tuán)分為酸性氧化物,、堿性氧化物和中性氧化物三類,。當(dāng)碳與氧在溫度達(dá)400度時處理，或者在室溫下碳與氧化溶液接觸,，則生成酸性氧化物,。這些表面基團(tuán)的熱穩(wěn)定性較差，在300?800度的惰性氣氛中或真空條件下熱處理時便會分解,，析出二氧化碳和水蒸氣,。酸性表面基團(tuán)主要為羧基、羥基,、醌基,、內(nèi)酯基或。02凝結(jié)層,，酸性主要來源于羧基,。

　　當(dāng)炭黑在1000"的惰性氣氛或真空中熱處理時，釋放出所有表面復(fù)合物之后,，再冷卻至室溫,，并與氧氣接觸，此時生成堿性氧化物,。

　　中性表面氧化物是由于在碳表面上的不飽和區(qū)〈烯類)對氧的不可逆吸附而形成的,。氧原子組成-C-C-O-C-C-鍵，在真空熱處理時,，分解成二氧化碳,，中性表面氧化物比酸性表面氧化物更為穩(wěn)定，它在500?600度時才開始分解,。

　　碳-氫表面基團(tuán)氫是以化學(xué)吸附水,、部分羥基,、酚基和氫醌基團(tuán)的方式存在于炭黑中,，此外，也有少量的氫原子直接鍵合在碳原子上,，構(gòu)成C — H鍵,。炭黑的元素分析表明，氫含量在0.01%?0.7% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))范圍內(nèi),。爐法炭黑中,，氨含量有隨炭黑比表面積降低而增加的趨勢。炭黑中的氫主要分布在碳的表面上,，少量位于碳的晶格內(nèi),。

　　與碳-氧表面復(fù)合物相比,，碳-氫復(fù)合物更為穩(wěn)定，在惰性氣氛或真空中高溫?zé)崽幚頃r,，逸出水和元素氨,。當(dāng)溫度約700度時有少量的氫被解吸。在1000度到1200度時大量的氫開始解吸,。然而,，即使在1200度時，仍然有一定比例的化學(xué)吸附氫滯留在炭黑內(nèi),，直至1600度時,，后殘留的吸附氫才會被排出。

　　其他化學(xué)官能團(tuán)除氧和氫以外,，炭黑中也存在其他元素與碳形成的官能團(tuán),。這些元索有的是炭黑原料如油和氣帶入的，有的則是炭黑后處理時形成的,。

　　硫在炭黑中的含量可達(dá)1%,，并以多種形式存在，如元素硫,、無機(jī)鹽和有機(jī)硫化物,。元素硫約占硫含量的10%，在橡膠應(yīng)用中,，它有助于膠料硫化時的交聯(lián),。化學(xué)吸附的硫,，以碳-硫表面復(fù)合物的形式出現(xiàn),，熱穩(wěn)定性較高，當(dāng)用強(qiáng)回流,，在1000度真空或惰性氣體中加熱時,，也不會分解。但是,，當(dāng)在500?700度用氫作熱處理時,，可完全解吸為只H2S。

　　炭黑氧正常生產(chǎn)的炭黑在存放時,，由于與空氣和水蒸氣接觸發(fā)生緩慢自然氧化,，這種現(xiàn)象在新生產(chǎn)炭黑的前三個月內(nèi)較為明顯，以后比較穩(wěn)定,。自然氧化的結(jié)果使炭黑表面髙活性吸附點減少,，表面復(fù)合物增加，碳黑吸值和PH值稍有降低,。www.tstanhei.com