کربن مشکی، که در زبان انگلیسی با عنوان carbon black شناخته می‌شود، یک پودر ریز و سیاه‌رنگ از کربن آمورف است. این ماده به‌طور عمده از تجزیه حرارتی یا اکسیداسیون کنترل‌شده هیدروکربن‌ها مانند نفت، گاز طبیعی یا قیر تولید می‌شود.
در فارسی معمولاً به آن «دودۀ صنعتی» یا «دوده سیاه» نیز گفته می‌شود، اما این ماده با دوده‌های معمولی که به‌صورت ناخواسته و غیرکنترل‌شده تولید می‌شوند تفاوت دارد. برای مثال، کربن بلک بیشتر از ۹۸ درصد کربن خالص دارد و در شرایط مهندسی و کنترل‌شده تولید می‌شود.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی
- ساختار آمورف: کربن بلک فاقد ساختار بلوری مشخص بوده و سطح ویژه‌ای نسبت به حجم خود دارد.
- چگالی: بین تقریباً ۱.۸ تا ۲.۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب.
- محلول‌ناپذیر: در آب حل نمی‌شود .
- محتوای ترکیبات سطحی: شامل گروه‌های اکسیژن‌دار مانند کربوکسیلیک و فنولی است که بر خواص سطحی آن تأثیر می‌گذارد .
کاربردهای اصلی
- تقویت‌کننده لاستیک
بیش از ۷۰ تا ۹۰ درصد کربن بلک تولیدی در صنایع لاستیک، به‌ویژه تایر خودروها، استفاده می‌شود. این ماده با افزودن به لاستیک، مقاومت کششی و سایشی آن را می‌افزاید و طول عمر تایر را افزایش می‌دهد. - رنگدانه سیاه با قدرت پنهان‌کنندگی بالا
در جوهرها، پوشش‌ها، رزین‌ها و چاپ کاربرد دارد و به دلیل توان جذب بالای نور، پوشش‌هایی با رنگ مشکی عمیق ایجاد می‌کند . - ماده رسانا یا ضد‌استاتیک
در صنایع مختلف مانند الکترونیک و فیلم‌های ضد‌استاتیک کاربرد دارد . - محافظ در برابر اشعه UV
پلیمری که حاوی کربن بلک است در برابر نور خورشید مقاوم‌تر می‌شود، به‌ویژه پلاستیک‌هایی مانند پلی‌پروپیلن و پلی‌اتیلن. - کاربرد در باتری و مواد مرکب
به‌عنوان ماده رسانا و افزاینده سطح ویژه در باتری‌های لیتیوم-یون و همچنین در ترکیبات تقویت‌کننده کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. - سایر کاربردها
از جمله در ساخت کاغذ کربنی، تونر پرینتر، نوارها و شیلنگ‌ها، نعل‌بندی خودرو و برخی محصولات غذایی (در اروپا به‌عنوان افزودنی E153)
انواع مختلف
کربن بلک انواع گوناگونی دارد که از نظر اندازه ذرات و روش تولید متفاوتند، مثل:
- Acetylene black
- Channel black
- Furnace black
- Lamp black
- Thermal black
هر نوع در صنایع خاصی کاربرد دارد.
ایمنی و مخاطرات
- سازمان بین‌المللی IARC کربن بلک را به‌عنوان ماده‌ای احتمالاً سرطان‌زا برای انسان (طبقه ۲B) دسته‌بندی کرده است.
- تماس‌های کوتاه‌مدت با غبار آن ممکن است باعث تحریک مکانیکی ناحیه تنفسی فوقانی شود.
- در محیط‌های کاری، استانداردهای OSHA و NIOSH حد مجاز مواجهه روزانه (۸ ساعته) را حدود ۳.۵ میلی‌گرم بر متر مکعب تعیین کرده‌اند .
خلاصه
| ویژگی | توضیح |
|---|---|
| ساختار | آمورف، سطح ویژه بالا |
| تولید | احتراق ناقص یا تجزیه حرارتی هیدروکربن‌ها |
| کاربرد | تقویت لاستیک، رنگدانه، رسانا، محافظ UV، باتری |
| ایمنی | احتمال سرطان‌زایی، تحریک تنفسی، محدودیت غبار |
