轮胎热解粗炭黑与深加工后炭黑的区别对比

废轮胎热解处理后的主要产物有燃料油、可燃性气体、和固体产物。可燃性气体主要为氢气、甲烷等，是很好的燃料；燃料油包含焦油和高分子烃类油等，都具备使用价值；固体产物主要就是炭黑，含硫量低，此外还有钢丝可回收作钢制材料，能使废轮胎资源利用率达100%，裂解率＞99%。热解后得到的粗炭黑还可以进一步进行深加工，不过热解粗炭黑和深加工后的炭黑在诸多方面存在着明显区别。

（一）成分差异对比

轮胎热解粗炭黑与深加工后炭黑在成分方面存在诸多差异，这些差异在元素组成、杂质含量、官能团种类及含量等方面均有体现，并且对它们各自的性能及应用产生了不同影响。

首先，在元素组成上，热解粗炭黑的核心成分是炭元素，但同时由于废旧橡胶中原有的无机填料在热解过程中的留存，其还含有如Si（硅）、Zn（锌）、S（硫）等元素。例如，Si元素可能来自轮胎生产时添加的含硅助剂，Zn元素多是橡胶加工助剂氧化锌分解后残留的部分，S元素一部分源于橡胶中含硫化合物热解后的残留。而深加工后的炭黑经过酸洗等脱灰分处理以及活化改性等工艺，像Si、Zn、S这些杂质元素的含量会显著降低，化学成分更加趋近于高品质的工业炭黑，纯度得以提升。

杂质含量方面，热解粗炭黑往往含有较多杂质，除了上述提到的元素相关杂质外，其表面还会附着较多灰分，这些灰分是热解过程中残留的无机物等物质形成的。这些灰分就如同“阻隔膜”，阻碍炭黑与其他物质有效结合以及自身性能的充分发挥。经过深加工后，通过专门的除杂工序，炭黑表面灰分大幅减少，使得炭黑的活性位点能够更多地暴露出来，增强了其与外界物质发生化学反应以及物理吸附等相互作用的能力。

官能团种类及含量上，热解粗炭黑表面存在着羟基、羧基等含氧官能团。而经过深加工中的活化改性环节，会依据具体的改性需求引入一些新的特定官能团，或者改变原有官能团的数量及分布情况。比如借助偶联剂的作用，可能会在炭黑表面接上一些能够增强与橡胶分子链相容性的官能团，进而提升炭黑在橡胶制品中作为补强剂时的性能表现，使其能更好地融入橡胶体系，增强橡胶的力学性能等。

这些成分差异对二者性能和应用影响显著。热解粗炭黑因杂质较多、官能团等情况，在作为补强剂应用于橡胶行业时，补强性能往往不如深加工后的炭黑，更多只能应用在对性能要求不是特别高的橡胶制品胶料中。而深加工后的炭黑凭借成分优化，在多个行业应用时能更好地发挥作用，像在塑料行业用于制作色母粒能提升塑料制品性能，在油墨行业作为颜料、着色剂能改善油墨品质等。

（二）物理性能对比

轮胎热解粗炭黑与深加工后炭黑在粒径、粒径分布、比表面积、粒子聚集体形态、孔隙结构等物理特性方面有着明显区别，而这些物理性能差异也导致了二者在使用效果上截然不同。

粒径及粒径分布方面，热解粗炭黑粒径尺寸相对较大，通常在50～1000nm之间，平均粒径能达到200nm左右，并且其粒径分布范围更广也更为复杂。这是因为热解过程中无机物在炭黑表面的沉积以及轮胎不同部位原本使用的炭黑种类不同，热解后混合在一起等原因所致。而经过深加工，尤其是经过超细粉碎等研磨工艺后，炭黑的粒径能够被细化到与常用工业炭黑相近的粒度范围，粒径分布变得更加均匀。例如，工业上常用的如N330等商业炭黑粒径为11～250nm，平均粒径为140nm，深加工后的炭黑粒径向这个较优的范围靠近，这样一来，在后续应用中就能更好地填充到材料的微观孔隙结构中，发挥更优的补强、填充等作用。

比表面积上，热解粗炭黑本身虽具有多孔结构，具备一定的比表面积，但经过深加工，一方面研磨使得炭黑颗粒变小，增加了比表面积；另一方面活化改性等工艺进一步优化了其孔隙结构，让其比表面积进一步增大。更大的比表面积意味着炭黑有着更强的吸附能力以及与其他物质的接触面积，例如在橡胶中，就能吸附更多的橡胶分子链，增强与橡胶的结合力，从而提升橡胶制品的强度、耐磨性等性能。

粒子聚集体形态方面，热解粗炭黑的基本粒子形状多为球形，不过相较于一些传统商业炭黑，它的粒子聚集体在尺寸上表现得不均一，其排列相对较为紧密，而且聚集体之间的间隙较小。经过深加工后，随着粒径等的优化以及杂质的去除等，粒子聚集体形态会更加规整均匀，在与其他材料混合使用时，能更均匀地分散开，避免因聚集体不均一、间隙小等带来的分散困难等问题。

孔隙结构上，热解粗炭黑具有独特的多孔结构，赋予了它较大的比表面积以及在吸附、储存等方面具备特殊的性能潜力。而深加工后的炭黑在保持多孔结构基础上，通过工艺改进进一步优化了孔隙的分布、大小等情况，使其在应用中对一些物质的吸附、储存等性能进一步增强，比如在污水净化领域应用时，能更高效地吸附污水中的有机污染物、重金属离子等杂质。

（三）化学性能对比

轮胎热解粗炭黑和深加工后炭黑的化学性能对比主要体现在化学活性、表面能、与其他物质的反应性等方面，并且二者在不同化学环境下也有着明显的表现差异。

化学活性上，热解粗炭黑由于表面存在较多杂质、灰分以及特定的官能团情况，其化学活性相对较低。例如其表面的灰分等杂质阻碍了炭黑与其他物质接触并发生化学反应的机会，而且原有的官能团种类和数量在一些应用场景下不利于快速有效地参与化学反应。而深加工后的炭黑经过活化改性等工艺，去除了部分杂质，改变或增加了官能团，使得化学活性显著提高。比如在橡胶行业应用时，能更积极地与橡胶分子链发生相互作用，参与硫化等化学反应过程，从而更好地起到补强等作用。

表面能方面，热解粗炭黑因表面的复杂成分和结构，表面能呈现出一种不利于均匀分散和与其他物质良好结合的状态。相对而言，深加工后的炭黑经过脱灰分、改性等处理，表面变得更加“纯净”和规整，表面能得以优化，这使得它在和其他材料混合时，能以更合适的表面能状态实现均匀分散，避免团聚现象，并且更容易与其他物质形成良好的界面结合，增强材料整体的性能稳定性。

与其他物质的反应性来看，热解粗炭黑由于自身的化学结构特点，在与一些化学试剂、基体材料等相互作用时，反应往往不够充分或者存在选择性。例如在和某些高分子材料混合制备复合材料时，可能因为反应性不足而无法很好地融入材料体系，影响最终产品的性能。深加工后的炭黑则通过调整官能团等手段，提高了与不同物质的反应性，无论是在橡胶、塑料、油墨等行业与相应的原料混合，还是在环保领域与污水中的污染物作用，都能展现出更好的反应效果，更契合实际应用的需求。

在不同化学环境下，热解粗炭黑可能在一些较为温和或者对炭黑性能要求不高的化学环境中可以应用，比如制成球状炭黑或炭黑煤球用于简单的加热燃烧场景，对其化学性能的精细要求不高。但在像橡胶工业中对补强、耐老化等化学性能有严格要求的环境，热解粗炭黑就较难满足需求。而深加工后的炭黑凭借优化的化学性能，能够适应从酸性、碱性等不同化学性质的环境，到高温、高压等复杂化学条件的应用场景，像在油墨行业作为颜料能在不同配方的油墨化学体系中稳定发挥作用，在污水净化中能在复杂成分的污水化学环境里有效吸附杂质等，拓展了炭黑的应用范围和应用深度。