Ракетная мастерская / Энциклопедия / Сажа

    - твердый тонкодисперсный углеродный продукт неполного сгорания или термич. разложения углеводородов. Помимо углерода, в состав сажи входит водород (0,3-0,8%), кислород (до 10% у специальных сортов "окисленной" С. для красок) и минеральные примеси (0,05-0,5%). Кислород хемосорбирован на поверхности С. По мере заполнения пов-ти кислородом pH водной вытяжки С. понижается от 7-9 обычной печной С. до 2,6-4,8 у канальной и спец. "окисленной" С. Частицы С. имеют сферич. форму и состоят из мельчайших кристаллитов, по строению сходных с графитом, но беспорядочно расположенных друг относительно друга. В зависимости от плотности упаковки кристаллитов плотность различных типов С. составляет от 1,80 до 1,95 г/см3. Кажущаяся плотность (насыпной вес) С. в неуплотненом состоянии изменяется от 25-35 г/л у наиболее тонкодисперсных сортов до 400 г/л у термич. С. Сажа полидисперсна; средний диаметр ее частиц составляет (ммк): у специальной канальной (для лаков и красок) 10-15; у канальной для резины 30-35, у активной печной 23-40, у полуактивной печной 60-200 и у термической 250-350. Геометрическая (без неровностей и пористости поверхности) уд. поверхность у тех же типов С. соответственно составляет 200-300, 80-100, 70-130, 15-50 и 8-12 м2/г.
   Отдельные частички С. связаны между собой в цепочки жестко сросшихся частиц. Степень развития цепочек характеризует "структурность" С., определяемую "масляным числом" - количеством льняного масла или дибутилфталата, поглощаемого 1г сажи. Структурность является важной характеристикой С. и изменяется от 0,6 мл/г у печной С. до 1,3-1,6 у специальной С. для электропроводных резин.
   Поверхность частиц С. обычно гладкая; исключение составляют канальная С. и нек-рые сорта "окисленной" С. для красок, имеющие шероховатую или пористую поверхность. Химически и энергетически поверхность С. очень неоднородна: наряду с участками малой активности имеются участки высокой реакционной способности и участки, способные сильно адсорбировать каучуки, масла и др. вещества. Эти свойства С. определяют ее роль в процессах окисления - восстановления, а также при вулканизации, старении и утомлении резины. Ими же определяется ценное свойство саж повышать механич. характеристики резин (усиление).
   С. весьма стойки к действию щелочей, к-т и др. химич.реагентов, нерастворима в маслах и различных органич. растворителях, отличается высокой стабильностью, малой чувствительностью к действию света, кислорода воздуха, высоких и низких темп-р. С. сильно поглощает свет не только в видимой, но и в УФ- и ИК-частях спектра. Из-за малого насыпного веса С. имеет низкую теплопроводность и является высокоэффективным теплоизолирующим материалом. Однако при введении С. в резиновую смесь теплопроводность последней повышается, так как истинная теплопроводность сажевых частиц близка к теплопроводности графита.
   В технике С. получают несколькими способами, наибольшее значение имеют способы, в к-рых используется неполное горение. Получение С. при термич. разложении имеет меньшее значение. Канальный процесс заключается в сжигании при недостатке воздуха природного газа (метана) в щелевых горелках (сажа ДГ-100), пламя к-рых ударяется в движущиеся металлич. поверхности. В качестве сырья при этом методе можно использовать также коксовый газ, содержащий пары ароматич. углеводородов (сажа ДМ-80).
   Основным потребителем С. (до 90% всего количества) являются отрасли резиновой пром-сти: шинная, резино-технич. изделия и изделия широкого потребления, кабельная и др. Активные С. применяют для получения прочных и износостойких резин - протекторов шин, транспортерных лент и др. Полуактивные С. используют в тех случаях, когда необходимо повысить прочность резин без существенной потери эластичности - в каркасах шин, амортизаторах, уплотнителях рукавных изделий и т.п.
   Лит.:
    Кельцев В.В., Теснер П.А., Сажа. Свойства, производство и применение, М.-Л., 1952; Беленький Е.Ф., Рискин И.В., Химия и технология пигментов, Л., 1960; Parkinson D., Reinforcement of Rubbers, L.,1957. Н.Н.Лежнев, П.Н.Орловский.