카본 블랙(Carbon Black)

카본 블랙(Carbon Black)의 화학 구조는 비정질(Amorphous) 형태의 탄소 구조를 가지고 있으며,

주로 다환 방향족 탄소 고리(polycyclic aromatic rings) 가 연결된 형태로 존재합니다.

 

1. 기본 화학 구조
주성분: 순수한 탄소(C)

형태: 나노 크기의 탄소 입자가 무정형 구조(Amorphous)로 응집된 구조

결합 방식: 주로 sp² 탄소 결합을 기반으로 하는 그래핀(Graphene) 계열 구조

 

2. 결정 구조
카본 블랙은 다이아몬드(Sp³)나 흑연(Sp²)과 달리 불완전한 결정 구조를 가짐.

그래핀 시트가 불규칙하게 겹쳐 있는 구조이며, 특정한 장거리 질서를 가지지 않음.

일부 영역에서는 흑연 결정과 유사한 육각형 탄소 고리(hexagonal carbon rings) 구조를 포함할 수 있음.

 

3. 물리적 성질
표면적이 크고, 미세한 입자(10~500nm 크기)의 응집체로 존재.

열 및 전기 전도성이 우수하여, 전자 재료 및 정전기 방지 소재로 활용됨.

 

4. 흑연(Graphite)과 카본 블랙 특징

속성	흑연(Graphite)	카본 블랙(Carbon Black)
탄소 결합	규칙적 Sp² 결합	비정형 Sp² 및 Sp³ 혼합
구조	층상 구조 (결정질)	무정형 (비결정질)
전도성	매우 높음	상대적으로 낮음
용도	전극, 윤활제, 연필심	타이어, 플라스틱, 잉크

 

5. 특징:

강화 효과 - 고무 제품의 강도, 탄성, 내마모성을 향상시키는 데 사용됩니다. 특히 타이어 제조에 필수적인 재료입니다.
착색 효과 - 검은색 안료로 사용되어 잉크, 페인트, 플라스틱 등에 깊고 안정적인 검은색을 부여합니다.
전도성 - 전기 전도성이 뛰어나 전자 부품, 배터리, 전선 케이블 등에도 사용됩니다.
다양한 등급 - 입자 크기, 표면적, 구조 등에 따라 다양한 등급으로 나뉘며, 각 등급은 특정 용도에 맞게 최적화된 특성을 갖습니다.

 

6. 주요 용도
타이어 및 고무 보강제: 자동차 타이어, 산업용 고무 제품 등에 첨가되어 내마모성과 강도를 증가시킴.

잉크 및 코팅제: 프린터 잉크, 페인트, 플라스틱 착색 등에 사용됨.

전도성 소재: 배터리 전극, 정전기 방지 플라스틱 등에 적용됨.