Physikalische und chemische Eigenschaften von Ruß

Verschiedene Ruße unterscheiden sich hauptsächlich in ihrer Oberfläche (oder Partikelgröße), ihrer Aggregatmorphologie, ihrer Massenverteilung von Partikeln und Aggregaten und ihrer chemischen Zusammensetzung.
Oberfläche:
Eine der wichtigen Eigenschaften zur Identifizierung und Klassifizierung von Ruß. Die Oberfläche wird mithilfe von Gas- oder Flüssigphasenadsorptionsverfahren gemessen. Die klassischste Bestimmungsmethode ist die Niedertemperatur-Stickstoffadsorptionsmethode (BET-Methode). Da Stickstoffmoleküle relativ klein sind und in die Mikroporen von Ruß eindringen können, stellen die mit dieser Methode gemessenen Ergebnisse die Gesamtoberfläche von Ruß dar. In den letzten Jahren wurden Makromoleküladsorptionsmethoden (wie CTAB) erfolgreich untersucht. Da Makromoleküle nicht in Mikroporen eindringen können, stellen die Messergebnisse die äußere Oberfläche von Ruß dar, d. h. die „glatte“ Oberfläche. Die meisten Gummiruße sind nicht porös, daher stimmen die BET-Messergebnisse mit den CTAB-Messergebnissen überein. Für einige Pigmente wird Ruß verwendet. Der Unterschied zwischen den beiden Oberflächenmessungen stellt die Rauheit oder Porosität des Rußes dar. Eine andere Messmethode, die Jodabsorptionsmethode, wird ebenfalls häufig in der Produktionskontrolle und Produktklassifizierung verwendet. Sie ist einfach und schnell, aber die Messergebnisse werden durch den Oxidationsgrad der Rußoberfläche beeinflusst.
Struktur:
Die zweite wichtige Eigenschaft von Ruß. Die Struktur von Ruß hängt von der Aggregatgröße, der Form sowie der Anzahl und durchschnittlichen Masse der Partikel pro Aggregat ab. Diese Eigenschaften wirken sich alle auf den Packungszustand der Aggregate und das Porenvolumen der Pulver aus. Normalerweise wird die Struktur von Ruß durch den DBP-Ölabsorptionswert (Dibutylphthalat, Dibutylphthalat) ausgedrückt. Der DBP-Wert von Ruß nach viermaliger Komprimierung bei 170 MPa wird üblicherweise als Kompressionsölabsorptionswert oder 24M4DBP-Wert bezeichnet. Der Kompressionsölabsorptionswert spiegelt den Zustand der Rußaggregate in der Gummimischung genauer wider.