沉淀白炭黑的开发与应用进展
汪多仁
（中国石油吉林石化公司，吉林 132101）
摘要：综述了国内外沉淀白炭黑的生产方法、工艺进展和主要应用领域，阐述了国内外研究开发的现状与发展趋势。并探讨了扩大应用范围等的前景与市场需求。
关键词：沉淀白炭黑；工艺；生产；应用
1 理化性能
沉淀白炭黑（precipitated silica）又称水合二氧化硅、活性二氧化硅、轻质二氧化硅、沉淀二氧化硅和沉淀水合二氧化硅，简称白炭黑；分子式：SiO2 · nH2O，主要成分SiO2。性能与炭黑相似，外观为白色无定形微细粉末，质轻，原始粒径0.3μm以下，相对密度 2.319～2.653，熔点1750℃，吸潮后形成聚合细颗粒，有很高的绝缘性，不溶于水和酸；溶于苛性钠和氢氟酸，高温不分解，有吸水性，对基质和活性成分及添加剂显示出化学惰性，对维生素、激素、氟化物、抗生素、酶制剂及化妆品中常用的许多活性成分都有良好的相容性。
2 工艺开发
2.1 操作过程[1]
用水玻璃和硫酸进行二步反应制备出活性白炭黑的工艺。工艺包括选择原料和溶液配制，制
作者简介：汪多仁（1956—），男，高级工程师、翻译、信息调研员、研究员。早年毕业于吉林化工学院（原吉林化学工业专科学校）有机合成系。长期在中石油吉林石化公司石井沟联合化工厂总工程师（办公）室任职，从事新产品开发、信息调研、多语种外文翻译等工作。在中央级及各级报刊如中国化工报、中国化工信息等各级刊物上发表科技文章千余篇，有数百篇被国外权威部门与《美国化学文摘》(CA)、《中国化工文摘》、清华同方《中国学术期刊》(光盘版)、中国核心期刊数据库收录。为中国管理科学学会高级会员。中科欧亚管理科学研究院专家委员会委员兼客座教授。中国增塑剂编委会委员。备硅溶胶、二步反应、过滤、洗涤、粉碎、包装。
生产标准白炭黑最初的原材料为硅酸钠（水玻璃）溶液和硫酸。在一定的pH范围内制备出溶胶母液；合成出粒度均匀、密实的硅溶胶粒子作为“晶种”。将硅酸钠溶液稀释、过滤并加入预制晶种，采用蒸汽加热，搅拌升温至85℃，在不断搅拌下控制反应温度为85℃，反应时间为1～2h，在控制条件下将酸加入装有硅酸盐溶液的罐或釜中，用流量计控制加酸速度，在规定时间内加入定量的硫酸，待反应浆料的pH值达到一定值时停止加酸，同时升温熟化，此过程为反应工序的一段反应。升温熟化完毕后，加入定量的水玻璃和硫酸进行中和反应，此时要求控制浆料的pH值在7.5~11之内，并严格控制整个中和反应阶段的温度，此过程为反应工序的二段反应。
在常温下沉化后生成的沉淀白炭黑用板框过滤机过滤，滤饼渣（即白炭黑）经水洗除杂再配制成浆料，浆料经高压喷雾在高温中干燥除去水分即为白炭黑成品。[5~7]
以水玻璃和硫酸为原料，硫酸钠盐是作为沉淀反应的副产物而生成的。随后过滤生成的水蒸汽在过滤过程中清除掉过剩的盐。通常在鼓式旋转干燥器中将所得的滤渣干燥，碾磨成细粉末并靠压缩空气输送到储藏罐中。将白炭黑以粉末状包装成袋或装入散装容器内出售，或在制粒机中进一步加工，形成低尘、体积重量较高的形态。
二次结晶生产超细白炭黑便是在沉淀法生产技术前提下进行了晶种处理的改良技术。采用二次结晶新工艺，可以全自控工业化生产。其SiO2含量在94％以上，粒径最粗为1,000目，最细可达纳米级。
为达到所要求的白炭黑性能，干燥工艺是另一个关键的步骤。重要的参数包括所用干燥器的类型，干燥的温度和时间以及引入干燥器中滤渣的固体含量。它们影响着最终产物的含水量、结构、聚集作用、分散性、表面积和粒径分布。
生产白炭黑最后的工艺步骤是一种新的制粒技术，这种低尘产品在橡胶混炼时易于分散和混合。制粒工艺是个可控制的凝聚过程，为了便于运输而增强了白炭黑的体积重量，降低了其污染度。
该工艺先进、节能、产品质量好、粒度小、比表面积大、活性好、无污染、工艺简单易掌握、成本低廉，本方法不仅适用于从水玻璃中制备活性白炭黑，也适用于高岭土、石英砂、煤碱石为原料制备活性白炭黑。[2~4]
沉淀法的生产技术、设备简单，所用原材料广泛、价廉，生产过程所需能量不涉及石油的消耗，产品经过硅烷偶联剂化学改性后，补强性能接近于炭黑。[8~10]
白炭黑作为补强填料应用广泛，但粉状白炭黑通常比表面积大、密度小，在使用过程中飞扬严重、运送不方便、计量不准确，影响了橡胶制品的质量和操作人员的健康，而造粒（大颗粒或微珠颗粒）白炭黑，对产品质量控制和操作环境的改善效果显著。白炭黑中不应含有锰、铜等有害杂质，以免影响混炼胶的耐老化性能和使用性能。
精细化是指根据不同用途的要求，通过控制白炭黑生产过程中物料的比例、流量、反应压力、温度、对间，经过滤、洗涤和干燥等后处理工序以实现对成品的表面积、粒度、表面特性等的精确控制，满足不同用户的应用要求。
白炭黑具有迟延硫化的倾向，这是因为白炭黑微粒表面层上的-OH基团对促进剂的分子有强烈的吸附能力，促进剂被吸附后不能正常发挥作用。为了促进硫化，常需加入活化剂，常用的活化剂是二甘醇、丙三醇等。将甘醇、丙三醇与白炭黑混合均匀后再加入炼胶机中混炼，以免白炭黑先行吸附促进剂而影响硫化进程。
有时为了使白炭黑获得更好的补强效果，改善加工工艺性能，需适当加入各种类型的偶联剂，偶联剂的分子经水解后，其分子一端的甲氧基很容易与白炭黑表面层上的-OH基团发生作用，而另一端基团可与橡胶分子键相结合。偶联剂在白炭黑和橡胶分子之间起架桥联结作用，它能提高硫化胶的性能，同时也有利于加工时的工艺操作，因为偶联剂能降低混炼胶的门尼黏度。
六甲基二硅氮烷（HMDZ）已广泛用于气相法白炭黑的表面处理。但采用普通方法处理的白炭黑用于双组分室温硫化（RTV-2）硅橡胶体系时，存在不少问题，如胶料黏度过高、添加硫化剂后流平性差、排泡困难、储存期短、易结构化等。通过加入辅助处理剂，与HMDZ协同处理，可很好地解决这些问题。
2.2 分析测试方法
比表面积采用溴化十六烷基三甲基铵法测定：吸油值采用邻苯二甲酸二丁酯法测定；500％定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率按HC／T 2402-1992测定。
白炭黑比表面积对胶料加工性能的影响主要体现在门尼黏度和硫化速度上，对胶料静态物理性能的影响主要体现在定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率和永久变形上。DBP吸油值是表征沉淀白炭黑空间结构的重要指标。吸油值越大，白炭黑三维网络的键枝状结构就越发达，白炭黑附聚体之间的相互作用增强，对改善胶料的流变性能和提高补强效果有益，而且较高的吸油值可在一
定范围内改善白炭黑的分散性。吸油值过高会导致胶料动态综合性能降低，所以吸油值的选择应既能保证白炭黑良好的分散行为和胶料的加工性能，又不损害胶料的动态物理性能。
2.3 表面化学处理[11~14]
高分散白炭黑是一种具有较高分散性和补强性、且无粉尘的白炭黑产品，是今后提高白炭黑的应用性能，增大在材料中用量，特别是“绿色轮胎”生产所必需的产品。当前对“绿色轮胎”的需求越来越多，来自轮胎工业的需求已经成为白炭黑需求的主要增长点，因此研发和生产分散性更好的白炭黑产品，是中国白炭黑生产企业的一项重要任务。
由于白炭黑内部的聚硅氧和外表面存在的活性硅醇基使其呈亲水性，在有机相中难以湿润和分散，而且由于表面存在羟基，表面能较大，聚集体总倾向于凝聚，因而产品的应用性能受到影响。如在橡胶硫化系统中，未改性的白炭黑不能很好地在聚合物中分散，填料、聚合物之间很难形成偶联键，从而降低硫化效率和补强性能。
白炭黑的表面改性是利用一定的化学物质，通过一定的工艺使白炭黑的表面羟基与化学物质发生反应，消除或减少表面活性硅醇基的量，使产品由亲水变为疏水，增大在聚合物中的分散性。
2.3.1 热处理
热处理后二氧化硅表面吸湿量低，且填充制品吸湿量也显著下降，其原因可能是由于高温加热条件下原来以氢键缔合的相邻羟基发生脱水而形成稳定的键合，从而导致吸水量降低，此种方法简便经济。
但是，仅仅通过热处理，不能很好改善填充时界面的张力，所以使用含锌化合物处理，并在200～400℃条件下进行热处理，或使用硅烷和过渡金属离子对细粒子二氧化硅处理，然后经热处理，或用聚二甲基二硅氧烷改性二氧化硅，然后进行热处理。2.3.2 化学改性
在使用醇、胺、脂肪酸或聚合物改性表面时，由于上述改性剂改性效果不同，即使用同一种改性剂，改性效果也可能因硫化体系不同或由于二氧化硅制备工艺不同而有差异。白炭黑粒子表面硅醇基团用甲醇和十六烷醇酯化可以改善其表面性能。白炭黑的表面性能依其制备方法不同而不同，接枝共聚合显著降低了分散性及特定组分的固体表面自由能，改变了表面的自由焓变、熵变。这种改变大小既依赖二氧化硅的制备工艺（气相法改变显著），也依赖接枝链的长度（十六烷醇产生的改变大）。
2.４改性白炭黑[15~17]
白炭黑在制造过程中，常残留一些酸性或碱性物质，故pH值在4～9内变化，pH值对胶料硫化过程影响很大。酸性的白炭黑使胶料迟延硫化，尤其是pH值为3～4时，在143℃和l00min的长时间仍硫化不熟而呈发黏状态；pH值在6～7，对硫化影响不大。碱性的白炭黑则可能促进胶料硫化，易使胶料发生焦烧（早期硫化）。因此最好是使白炭黑呈中性，pH值在7左右为佳。白炭黑的表面呈极性，吸水性很强，粒子越细小，其吸水性越大。白炭黑的含水量可分为两部分，一部分是吸湿水，也就是在室温下达到动态平衡的吸附水分，它会随白炭黑所处的环境而变化，在105℃烘干能脱除。另一部分是结合水或结晶水，须经900℃以上的高温才能脱除。
白炭黑表面层上的基团，在高温灼烧时缩合成水分而逐渐脱除。如果加热的温度在450℃以下时，对水分还能发生再吸附作用，因此它的烘干温度应控制在450℃以下，烘干脱补强性能优良的白炭黑的表面层必定含有一定量的水分，完全脱除水分的白炭黑是没有补强性的。
白炭黑固有的初始水分含量越少，越容易吸收水分。在室温下，当水分超过7％时，吸湿速度逐渐缓慢。在某种条件下，吸收水分与脱除水分
达到动态平衡。若环境湿度越大，其水分渐趋于饱和状态，越不易吸湿。
具有补强作用的补强填充剂（如白炭黑、炭黑等）。根据其粒径大小有其相对的补强性。一般而言，补强效果因粒径小，比表面积大而增强。由于胶料分子链通常以不规则的状态存在，呈现高拉伸力和抗撕力，当补强剂混入胶料中，胶料的分子链附着于补强剂表面。为使粒子间变成整齐排列而损失部分伸长率。白炭黑因具有很大的比表面积和表面活性，所以能使橡胶的分子链作有效的附着，达到最大的补强效果。
白炭黑表面附有许多硅烷和游离水分，对白炭黑表面进行处理，除去游离水分。或使水分在高温下挥发，虽可使白炭黑与橡胶更紧密地结合。明显改善物理机械性能，增加耐磨性；但也会使氧化锌与促进剂更容易附着于白炭黑表面，减少白炭黑与橡胶的键合，进而降低补强效果。所以应选用良好的活性剂来取代部分水分附着于白炭黑表面，提高硫化速度、改善物理机械性能是橡胶配料中所必要的。
沉淀法白炭黑是橡胶工业常用的补强剂，白炭黑经表面改性可显著提高其补强效果，表面改性剂用量为白炭黑质量的8％～12％；且不同表面改性剂对白炭黑的补强效果不同。
有机聚合物改性的沉淀法白炭黑是在二氧化硅表面进行单体的聚合。①首先表面活性剂吸附在二氧化硅表面处；②加入溶剂化的有机单体；
③单体在表面活性剂两面发生原位聚合；④移去部分表面活性剂。改性用有机单体可选为异戊二烯、丁二烯、苯乙烯，改性聚合反应可为均聚或共聚。
2.4.1 羟基硅油
羟基硅油有双羟基和单羟基之分，是白炭黑常用的表面改性剂。改性后的白炭黑表面作用力低，与硅橡胶大分子的分子间作用力强，混炼胶加工工艺性能优良，补强效果较好。用于表面改性气相法白炭黑，是制备高压缩强度、高压缩变形量、低压缩永久变形韧性泡沫硅橡胶的理想补强剂。
2.4.2 六甲基二硅氮烷
六甲基二硅氮烷是硅橡胶加工的常用助剂，可直接与白炭黑一起加入到硅橡胶生胶中混炼、储存，以改善混炼胶的加工工艺性能和降低混炼胶的结构化程度，降低硅橡胶制品的热内应力、改善其应力松弛性能，提高其拉伸强度。
2.4.3 叠氮硅烷
叠氮硅烷是白炭黑用作热塑性塑料填料的有效表面改性剂。将叠氮硅烷加入到白炭黑中，叠氮硅烷在湿气存在下水解形成硅醇，再与白炭黑粒子表面活性羟基反应形成化学键；从而显著提高白炭黑的综合补强效果。
2.4.4 硅烷偶联剂
偶联剂是可以增进高分子聚合物与无机物之间的相互粘结与提高复合材料的性能与品级，改善制品的综合功能与降低生产成本的一种化学助剂材料，在合成树脂、橡胶、纤维、玻璃钢、黏合剂、涂料等各种行业中已日渐获得广泛的应用。主要的偶联剂品种有钛酸酯、硅烷、硼酸酯、磷酸酯、锆酸酯、铝酸酯等。
以水为稀释剂，在催化剂作用下，调节pH值可以控制促进硅烷偶联剂水解并在自身缩聚后形成不溶性缩合物。白炭黑在用硅烷处理后。可使硅橡胶制品耐机械强度、电气强度和物理化学性能提高，特别在高温、高湿状态下的性能提高。
2.4.5 巯基丙基三甲氧基硅烷
在橡胶科学领域，对白炭黑补强硅橡胶、聚异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和环氧化天然橡胶进行了研究表明。对这些橡胶而言，白炭黑的就地补强效应是很显著的。就地形成的白炭黑可均匀分散在基质中。但是，由于在橡胶中的溶胀度较小，就地补强白炭黑的量不大。在丁腈橡胶中存在巯基丙基三甲氧基硅烷（MPS）时，
TEOS在溶胶-凝胶反应中的转化率提高，从而生成较多的白炭黑。TEOS在预混入传统白炭黑的丁腈橡胶中的溶胶-凝胶反应，发现补强效果特别好。
2.4.6 硅酸酯偶联剂
硅酸酯是一种含硅的化合物。具有偶联剂的功能。随着环境保护各项法规的建立，新硅酸酯功能性材料作为绿色化学品，由于对环境保护具有重大的意义，也由此应运而生。作为有机硅化合物可以用易得的稻壳生产。且工艺简单，可以开发具有高品级的硅产品，既可改善生态环境，可以提高经济效益。
在实际应用于轮胎配合胶料中，丁二烯-苯乙烯共聚改性可获得最为满意的改性效果。其扯断强度、撕裂性能、扯断伸长率、耐裂口增长性能得到提高，硫化时间缩短。
由于改性剂的改性效果不同，即使用同一种改性剂，改性效果也会因硫化体系不同或由于二氧化硅制备工艺不同而有差异。当使用脂肪醇改性二氧化硅时，结果表面能下降，在与乙丙橡胶配合后极性成分减少，填料与聚合物相界面张力下降、相容性增加。但是与期望相反，填充胶硫化后，物理性能和动态性能未获得改善，这是由于填料表面硅醇基团的负电性阻碍了填料在橡胶内形成网络结构能力。白炭黑粒子表面硅醇基团用甲醇和十六烷醇酯化以改善其表面性能。经反气固色谱法零表面覆盖度测试表明，初始白炭黑的表面性能依其制备方法不同而不同，接枝共聚合显著降低了分散性及特定组分的固体表面自由能，改变了表面的自由焓变、熵变。这种改变大小既依赖二氧化硅的制备工艺（气相法改变显著），也依赖接枝链的长度（十六烷醇产生的改变大）。
使用胺类（乙胺、1，2-乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺）改性二氧化硅，这种二氧化硅用于乙丙橡胶中，降低了分散组分的表面张力，导致电动势由负变为正。将改性的二氧化硅分散其中，降低了对硫化促进剂（二苯胍，2，2＇-二硫二苯并噻唑）的吸附和改善了填充硫化胶的物机性能。
当使用硼胺改性二氧化硅时，由于处理条件不同而改性效果不同。最佳效果是在500℃条件下处理二氧化硅3 h，这样能使大部分硼胺基团固定在二氧化硅表面。硼胺改性二氧化硅使沉淀法白炭黑作为一种补强填料，其综合性能获得改善。
3 应用拓展
3.1 胶鞋
白炭黑作为主要的补强填充剂广泛应用于胶鞋生产中，尤其是在透明及半透明鞋底胶料中。在鞋大底配方中白炭黑可100%替代炭黑，因此制鞋业一直是橡胶工业领域中白炭黑的最大用户。另外白炭黑与弹性体材料配合广泛用于鞋底，起到填充并改善胶料物理性能和加工工艺性能的作用，还可提高鞋底的耐磨性、硬度、拉伸强度和撕裂强度，在浅色、彩色半透明和透明鞋底中应用非常广泛。将白炭黑与丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）等配合使用可满足其高性能的要求。中国的制鞋行业中白炭黑虽已被广泛应用，但使用范围和比例较小。值得注意的是，高档名牌鞋配方中合成橡胶占很大比例，如BR用量达多份。
3.2 胶辊、胶带、胶管等制品与塑料
在印刷胶辊、碾米胶辊、纺织胶辊、造纸胶辊中白炭黑广泛用于制备浅色制品和高性能制品。钢编胶管、高强度输送带、彩色胶管、胶带、彩色密封制品、彩色高性能电缆护套等产品均离不开白炭黑。白炭黑经超细化后，可用作塑料薄膜的吹膜隔离剂、EV A塑料发泡材料的添加剂。白炭黑与常用的碳酸钙等惰性填料相比，可明显提高材料的耐磨性、撕裂强度和硬度，降低压缩永久变形和热收缩率，且经配方优化设计后，可提高性能和降低成本。
3.3 生产“绿色轮胎”
从1991年法国米其林公司宣布大力开展“绿色轮胎”的研究开始，欧洲、美国和日本等地的各大轮胎公司相继加快了研制步伐。“绿色轮胎”已成为21世纪轮胎工业发展的主流，白炭黑可以高比例配用或全部替代炭黑做补强剂生产“绿色轮胎”。1999年欧洲在轿车原配胎胎面中使用白炭黑已是标准做法，轿车原配胎胎面中白炭黑的用量已达到10万吨。受燃油税的压力影响，为了降低耗油量，汽车制造商积极开发低滚动阻力和低耗油量的“绿色轮胎”。
活性白炭黑具有极高的表面活性，作为橡胶补强剂，其硫化胶制品在抗张强度、硬度、屈挠、撕裂磨耗、热老化等方面表现出的优良物性，大大超过了普通沉淀白炭黑。白炭黑填充胶料已经进入实用阶段，用白炭黑补强的轮胎有下列特点。
①因温度改变所产生的硬度变化比炭黑的小，适用无镶钉轮胎；
②生热比炭黑的小，适用于低油耗轮胎；
③湿滑路面上的摩擦力高，制动性能好用于高性能轮胎。
白炭黑在多种橡胶中，尤其是在丁苯胶中或丁腈胶中，表现出优良的补强效果。白炭黑分子结构中的键具有极性，结合能力大，推论得出白炭黑微粒表面层活性大，能与橡胶分子发生力的结合作用。橡胶在机械混炼过程中，它的长分子键被外力破断而产生自由基，此种自由基可能与白炭黑表面上的-OH基相作用。又因白炭黑微粒的分子结构组成是无定形的，致使它的表面层的余价键形成静电场，此静电场使橡胶分子中的双键易发生极化，结果是橡胶高分子中的双键出现诱导效应，导致橡胶与白炭黑互相作用而结合。
白炭黑中不应含有锰、铜等有害杂质，以免影响混炼胶的耐老化性能和使用性能。
在橡胶科学领域，白炭黑就地补强硅橡胶、聚异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和环氧化天然橡胶效应是很显著的。在丁腈橡胶中存在巯基丙基三甲氧基硅烷（MPS）时，TEOS在溶胶-凝胶反应中的转化率提高，从而生成较多的白炭黑。TEOS在预混入传统白炭黑（VN-3）的丁腈橡胶中的溶胶-凝胶反应，补强效果特别好。
白炭黑具有多孔性、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧和电绝缘性好等优异性能，是一种重要的补强填充剂。白炭黑的最重要应用是用作橡胶的补强剂，其用量约占总产量的80%~90%，可广泛应用于橡胶行业的诸多领域中。
白炭黑最初仅用于白胎侧轿车轮胎装饰胶条中，后来其用途逐渐扩大。目前白炭黑已在各种轮胎部件中使用，包括载重轮胎、轿车轮胎、农业轮胎等。按帘布材料分为全钢、半钢和纤维帘布轮胎，使用部位包括胎面、带束层、胎侧和钢丝黏合胶等。
在传统的斜交轮胎中，白炭黑可提高胎面的抗撕裂性能及橡胶与帘线的黏合性能。随着轮胎子午化、环保节能和舒适性的要求越来越高，白炭黑在轮胎中的应用也越来越重要。可使轮胎基本达到要求如：①具有较高的湿路面的抓着力（抗湿滑性）或较好的牵引性，以确保车辆行驶及人员的安全；②滚动阻力小，以节省燃油并减少废气的排放；③耐磨性好、使用寿命长。为了获得上述性能，白炭黑尤其是高分散性白炭黑在胎面胶中的应用必不可少，特别是绿色轮胎的问世更引发了国际上各大型沉淀法白炭黑生产商对高分散沉淀法白炭黑的开发热。目前，法国罗地亚、美国PPG、虎伯公司、德国迪高沙公司纷纷推出了自己的高分散白炭黑品种，并进行了大量的应用研究。如采用一种分散性比普通白炭黑高许多的白炭黑、特种溶液聚合物、硅烷偶联剂和优化混炼工艺这一新胎面配合技术，可使轮胎在获得低滚动阻力的情况下，仍保持高的抗湿滑性及磨耗性能。高分散白炭黑的应用在米其林、普利司
通等轮胎公司已实现，近年来在雪地轮胎、防滑轮胎和“绿色轮胎”方面白炭黑也得到大量的应用。
硅橡胶具有很高的耐热性和优异的耐寒性、耐臭氧性、耐大气老化性和优良的电绝缘性，另外硅橡胶的吸水性小，能长期在潮湿地方贮存，可广泛用于航空航天、军事、电气、医学等部门。但硅橡胶分子成螺旋形结构，有高度柔软性，单分子间作用力弱，很难结晶，生胶硫化后的拉伸强度不超过0.34 MPa，这极大地限制了它的应用。添加补强填料是调整硅橡胶物理机械性能的主要手段，只有加入补强材料硅橡胶才有实用价值。
为降低硅橡胶制品的生产成本，可用纳米沉淀法白炭黑部分替代气相法白炭黑，市场需求量迅速增加。近年来世界主要超细沉淀法白炭黑生产商纷纷投资研制和组建硅橡胶用超细沉淀法白炭黑生产线，其中美国PPG公司生产的HI - SIL928为中县使用的主要品种：目前这种硅橡胶专用纳米沉淀法白炭黑在中国的年用量为1万吨以上，随着硅橡胶在电子电气、办公自动化设备及汽车工业、密封材料等领域应用的不断拓展，纳米沉淀法白炭黑的应用前景乐观。
白炭黑在轮胎中，主要用于子午线轮胎和带束层以增强钢丝的黏合性。将白炭黑用于轮胎胎面胶可以显著降低轮胎的滚动阻力，同时能保持较好的抗冰性以及降低磨耗，节油和减少汽车废气效果。
在国外，白炭黑售价约为炭黑的l倍多．加上其他加工费用，使轮胎成本有所增加。因此，目前生产低滚动阻力的轮胎时，采用炭黑和白炭黑并用的配方，以取得最佳的性能和较低的生产成本。在欧洲对轮胎性能特别重视，冬季要用抗冰和抗湿滑性能较好的冬用轮胎。
自从“绿色轮胎”投放市场以来，白炭黑为炭黑生产商提供了发展和创新的重大机会。对炭黑的挑战，实质上是改善滚动阻力、抗湿滑性能和耐磨性能中的任何一项，而不会伤及其他两项性能。
随着人们对环保和节能的日益重视，降低轮胎滚动阻力、节约汽车燃料消耗、降低汽车废气排放量，将成为人们的普遍要求。发展“绿色轮胎”是世界轮胎工业的必然趋势。在轮胎中，特别是胎面胶中应用白炭黑是降低轮胎滚动阻力的有效措施，研发能在胎面胶和其他轮胎部位中同时应用的多功能白炭黑，这样可在保持或降低成本的基础上提高轮胎质量，更好地满足用户需求。
随着人们环保意识的增强，“绿色轮胎”及高档橡胶制品将受到更多关注。作为高档补强填充剂的白炭黑尤其是高分散性白炭黑的应用必将随之有长足的发展。轮胎的滚动阻力性能还会进一步改善，沉淀法白炭黑尤其是高分散性白炭黑可有效提升轮胎各部位的性能，在轮胎工业中的应用比例也将逐渐增大。冬季轮胎、全天候轮胎、载重子午线轮胎和工程机械轮胎也是白炭黑胶料的潜在用户，白炭黑的用量将呈逐年上升趋势。随着轮胎公司改进加工工艺和行驶成本的下降，未来几年“绿色轮胎”由于其优良的性能将成为公路上的主流轮胎，轮胎生产将使用更多的白炭黑。在欧洲，白炭黑在轮胎中的应用已接近饱和，而我国应该抓紧开发和生产高分散性白炭黑新品种；努力提高白炭黑产品的质量及稳定性；加强白炭黑应用技术的开发，特别是在轮胎胎面胶中的应用。
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B2 Jul. 11, 2006.
[12] Gary Thomas Burns, Ohain (Belgium); Qin Deng,
Midland, Michigan (US); James Richard Hahn, Midland, Michigan (US); Thomas G. Krivak, Harrison
City, Pennsylvania (US); Timothy A. Okel, Trafford, Pennsylvania (US); and Clifford Carlton Reese, Midland, Michigan (US) Method for preparation of hydrophobic precipitated silica US 6,184,408 B2 Feb.
06, 2001.
[13] Karl M. Robinson, Boise, Idaho (US); and Michael A.
Walker, Boise, Idaho (US) Treatment of exposed silicon and silicon dioxide surfaces US 6,521,534 B1. [14] Jürgen Meyer, Stockstadt (DE); Kai Schumacher,
Hofheim (DE); Steffen Hasenzahl, Morris Plains, NJ (US); Heike Riedemann, Mombris (DE); Ann Gray, Hanau (DE) Surface-modified silicon dioxide-titanium
dioxide mixed oxides US 7,255,735 B2.
[15] Albert Birner, Dresden (DE); Matthias Goldbach,
Dresden (DE); Irene Sperl, Dresden (DE) Method of forming a silicon dioxide layer US 7,081,384 B2. [16] Wakizaka, Yasuaki Kayama, Susumu Kondo, Kunio
Metal oxide dispersion, metal oxide electrode film, and
dye sensitized solar cell AU 2005/207253 B2.
收稿日期：2010-09-15
用于食品接触新的生物降解塑
料获欧盟批准
Bioresins公司生产的可用于与食品接触的新的生物降解塑料于2010年12月10日获欧盟批准，通过了欧盟指令2002/72/EC（及其修正案2007/19/ EC）的核查。
欧盟的批准使这家英国供应商可进入欧洲食品和饮料制造商行列。
这种多功能的聚羟基脂肪酸酯（PHA）由中国的无转基因、非粮食种植玉米淀粉制取，代表着最好的发展机遇，可应用于大量包装，包括在高达100％的可持续含量的产品中使用。
（金秋石化科技传播工作室钱伯章摘译自PRW,2010-12-10）
四,沉淀法制备白炭黑的理论基础 来源:世界化工网https://www.doczj.com/doc/7614673235.html, 全文请访问:https://www.doczj.com/doc/7614673235.html,/睡过站了 沉淀法自卑白炭黑的主要原料是工业水玻璃,它是水溶性的硅酸盐,在所有硅酸盐中,碱金属的硅酸盐可溶于水,重金属的硅酸盐不溶于水.市售的工业水玻璃通常为粘稠状的水溶液,属胶体溶液.一般工业水玻璃中的Na2O和SiO2的物质的量比为1:3.3左右,故水玻璃时间上是多聚硅酸盐.现代科技表明,溶液中SiO2的聚合度并不等于它们的物质的量比;物质的量比越大,聚合度越大 见表: 硅酸盐是很若的酸,其电离常数很小,数量级为K1≈(-8 10),K2≈(-14 10 ). 硅酸在水中的溶解度也极小,大约为100mg/kg.因此,硅酸很容易从硅酸盐的水溶液中呗其他酸置换出来,即使很弱的酸,如碳酸,醋酸等.硅酸在水中的溶解度虽小,当在较稀的水玻璃溶液中加入某种酸时,肯定有大量的硅酸生成,然而实验发现并不立即有沉淀出来.这是因为初
生的单分子硅酸是溶于水的,随着时间的推移单硅酸聚合成低聚硅酸,在聚合成高聚硅酸.然后,在水溶液ph=7~10,且无盐存在时,可以进一步聚合为硅溶胶;而在pH<7,或是Ph=7~10,且有盐存在时,可以凝结为硅凝胶.这种自聚合作用是硅酸最重要的特性. 白炭黑的粒子组成虽然也是SiO4的集合体,但是白炭黑的生产过程既不是硅溶胶的脱水干燥,也不是硅凝胶的脱水干燥.要求SiO2粒子以疏松,细分散的絮状结构从水溶液中沉淀出来.为此,必须创造一种是以的沉淀条件,以便保证达到具有良好性能的白炭黑. 水溶液中硅酸化学是一个十分复杂的课题.长期的研究认为:硅酸根离子在碱性和微酸性溶液中(ph>2)配位数位4;而在酸性溶液总(ph<2)则配位数为6,即6配位的水合硅酸[(H2O)2Si(OH)4]和水合硅酸正离子[(H2O)3Si(OH)3]+存在于酸性溶液只能怪.硅酸溶液的酸碱度直接影响硅酸的聚合机制,致使聚硅酸的结构和性质不同.如把酸加入硅酸钠中可获得碱性范围内的硅酸;若把硅酸钠加入酸中则可获得酸性范围内的硅酸.两者的聚合产物是不同的.关于硅酸的自聚合作用机制已研究100多年,始终未有满意的结果,尤其难以全面概括硅酸聚合的重要性.70年代后期,南京大学戴安邦教授等人提出了一种聚合机制,并为实验所验证,对解释硅酸的自聚合作用于大量事实较为一致.可惜的是这一机理也不完善,只能解释线性聚合,油漆不能解释强碱条件下的聚合. 戴安邦等人的研究成果认为:硅酸浓度在超过溶解度以后,聚合作用就发生了.硅酸在酸性,中性及微碱性溶液中,存在着两种不容的聚
前言 白炭黑是橡胶工业重要的补强材料,因其微观结构和聚集体形态和炭黑类似,并在橡胶中有相近的补强性能,故被称为白炭黑。白炭黑按照其生产方法可分为两类,即沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。沉淀法白炭黑作为橡胶补强原材料,主要用于轮胎、鞋类、和其它浅色橡胶制品。本文只讨论沉淀法白炭黑(以下简称为白炭黑)。在轮胎行业中,过去白炭黑主要用于子午线轮胎的带束层,以增强钢丝和橡胶的粘合性。也有些轮胎企业将白炭黑用于子午线载重轮胎胎面,以提高胎面的抗刺扎和抗崩花性,其用量较少,一般为10～15份。近15年来,由于欧洲和北美对环保和节能的要求日益严格,将白炭黑用于轮胎胎面,可以显著降低轮胎的滚动阻力,同时能保持较好的抗冰滑性和抗湿滑性,其耐磨性仅有稍许降低。1992年,米其林公司率先制造出全用白炭黑的“绿色轮胎”,其滚动阻力较一般轮胎降低约30%,节油及减少汽车废气效果显著。但是由于传统白炭黑品种的分散性不好,配用白炭黑的胎面胶,虽然滚动阻力比配用炭黑的低,但其耐磨性能却比配用炭黑的差得多。 为了适应绿色轮胎快速发展对白炭黑的要求,国外几家主要制造商都已经生产供应、并仍在进一步研究开发分散性较好的白炭黑产品,目前白炭黑已经发展了以下三代产品: 1.第一代是传统的或被称为“标准”的白炭黑品种; 2.第二代被称为“高分散性白炭黑”(ＨｉｇｈＤｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅＳｉｌｉｃａ,简称ＨＤＳ)和“易分散性白炭黑”(ＥａｓｙＤｉｓ
ｐｅｒｓｉｂｌｅＳｉｌｉｃａ,简称ＥＤＳ)。高分散性白炭黑是一种具有较高分散性,且无粉尘的白炭黑产品,适用于绿色轮胎。易分散性白炭黑是90年代中期开发的一种性能介于ＨＤＳ和传统白炭黑之间的产品,其价格较ＨＤＳ低,是一种性能价格比较高的替代ＨＤＳ的产品。表1为国外主要的、已经商品化的ＨＤＳ和ＥＤＳ品种。 在轮胎用胶料中,如果采用ＨＤＳ和ＥＤＳ可以获得较高的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、扯断伸长率。采用ＨＤＳ还可以改善胶料加工性能和耐磨性,从而可以得到较好的轮胎综合性能。在乘用轮胎的胶料中,如果采用ＨＤＳ,除有明显的性能改进外,其成本也可降低。 3.第三代被称为“独特结构的高分散性白炭黑”,其分散性和补强性更好,目前处于研究开发或推广应用阶段。也有人称第三代产品为“高分散性白炭黑”而将第二代产品统称为“易分散性白炭黑”或者“半分散性白炭黑”。 为了研究开发或应用好高分散性白炭黑,必须首先了解如何检测白炭黑的分散性,了解白炭黑的微观结构和理化性能,及其对白炭黑的分散性和在橡胶中的补强性能的影响。在此基础上才能做好高分散性白
白炭黑改性及其在橡胶中的应用研究进展 燕鹏华，梁 滔 （中国石油兰州化工研究中心，甘肃 兰州 730060） 摘要：介绍白炭黑改性及其在橡胶中的应用研究进展。通过白炭黑表面接枝改性和偶联剂改性以及白炭黑与其它填料插层复配，可增强白炭黑与橡胶间的相 互作用，改进白炭黑的补强效果。白炭黑用于天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、 三元乙丙橡胶等中，胶料网络结构增强，物理性能和抗湿滑性能改善，滚动阻力 降低。未来白炭黑研究应集中在白炭黑的界面属性方面，以进一步发挥白炭黑作 为补强填料的优势。 关键词：白炭黑；改性；填充；补强；橡胶 白炭黑即水合无定形二氧化硅，它是一种大比表面积、高结构、高活性的补强填充材料，因其具有特殊的表面结构、颗粒形态以及物理和化学性质，应用十分广泛[1-2]。根据制备方法不同，白炭黑可分为气相法白炭黑和沉淀法白炭黑[3]。气相法白炭黑是球链状结构，外比表面积大，表面羟基少；沉淀法白炭黑是低结构的球状物，孔隙率高，内外比表面积均较大，表面羟基多。沉淀法白炭黑主要以石英砂、纯碱、工业盐酸、硫酸、硝酸或二氧化碳为原料，原料便宜、易得，生产工艺和设备较简单，产品价格低，目前在市场上占据主导地位，产量约占白炭黑产量的85%。气相法白炭黑主要以硅氧烷（尤其是六乙基硅氧烷）、四氯化硅等为原料，反应条件易控制，产品纯度高，但原料价格较高，产率低。近年固特异开发了用稻壳灰制备白炭黑的新技术[4]。 目前，在橡胶补强剂中白炭黑用量仅次于炭黑，但与橡胶的相容性较差，加工性能不如炭黑[5]。随着欧盟REACH法规和轮胎标签法规的相继实施，橡胶及其制品的环保化迫在眉睫，再加上浅色制品的需求，白炭黑改性及应用研究越来越受到重视。 1 白炭黑改性 白炭黑表面有大量的羟基，导致其易团聚，在使用过程中白炭黑通常需要改性，以提高其分散性。白炭黑改性的方法主要有物理改性和化学改性，本文主要关注化学改性。 宋英泽等[6]以正硅酸乙酯为硅源，氨水为催化剂，乙烯基三乙氧基硅烷为改性剂，采用溶胶-凝胶法制备了乙烯基官能化的白炭黑。乙烯基官能团接枝到白炭黑表面后，白炭黑表面的乙烯基参与硅橡胶热硫化过程中的交联反应，增强白炭黑与硅橡胶间的相互作用；白炭黑表面的乙烯基能够加快硅橡胶热硫化反应第1阶段的反应速率，当硫化温度为120 ℃时，其硫化速率常数为0.527；对于添加乙烯官能化白炭黑的硅橡胶，其硫化温度选择120 ℃较为适宜。 郑竹等[7]将丙烯酸酯加入白炭黑和天然胶乳的混合体系中，对白炭黑表面进行接枝改性。经过丙烯酸单体改性后的白炭黑/天然橡胶（NR）复合材料具有更好的加工流动性、物理性能和耐老化性能，其中甲基丙烯酸甲酯的改性效果优于丙烯酸丁酯的改性效果。 辛高峰等[8]以正辛醇为改性剂，对沉淀法白炭黑表面进行改性，探讨了改性剂用量、改性温度和改性时间对白炭黑粘度的影响。当每60 g白炭黑用50 mL正辛醇改性时，反应温度为120 ℃，时间为2 h，改性白炭黑的分散性最好，粘度明显降低，表
白炭黑 白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。 目录 [隐藏] 1 基本信息 2 物化性质 3 成分 4 制备 1. 4.1 新方法 5 用途 1. 5.1 橡胶制品 2. 5.2 农业化学制品 3. 5.3 日用化工制品 4. 5.4 胶结剂 5. 5.5 抗结块剂 6. 5.6 造纸填料 6 气相应用 1. 6.1 电子封装材料 2. 6.2 树脂复合材料 3. 6.3 塑料 4. 6.4 涂料 5. 6.5 橡胶
6. 6.6 颜（染）料 7. 6.7 陶瓷 8. 6.8 密封胶、粘结剂 9. 6.9 玻璃钢制品 10. 6.10 药物载体 11. 6.11 化妆品 12. 6.12 抗菌材料 13. 6.13 其它 白炭黑 - 基本信息 中文名称：白炭黑 图 中文别名：白炭黑(燃烧法));气相白炭黑;造粒白炭黑;药用级白炭黑;GH-7型白炭黑;GH-1A 型白炭黑;GH-1B型白炭黑;水合二氧化硅;白碳黑;白烟;沉淀水合二氧化硅;纯乳胶;胶体二氧化硅;沉淀二氧化硅 英文名称：Whitecarbonblack 英文别名： whitecarbon;Whitecarbonblack,combustionmethod;PelletedHydratedSilica;HydratedSi lica;Silicondioxidehydrate;Silica,hydrate;SILICA;Precipitatedsilica; CAS号：10279-57-9 EINECS号：238-878-4 分子式：SiO2.x(H2O) 白炭黑 - 物化性质
白炭黑 一、简介 白炭黑的主要成份是SiO2，因其为白色，且主要物性及用途与炭黑相似而得名。 白炭黑按生产方法的不同可分为沉淀白炭黑（沉淀水合二氧化硅）和气相法白炭黑（气相二氧化硅），两种产品的生产方法不同，性质及用途也有很大区别，以下介绍的产品是用硫酸沉淀法生产的，也即沉淀法白炭黑，以下所涉及的白炭黑均为沉淀法白炭黑。 二、名称定义及分子式 白炭黑的学名为：沉淀水合二氧化硅。 定义：沉淀水合二氧化硅是从可溶性硅酸盐水沉液中沉淀而获得的无定形粒子组成的材料。 化学分子式：SiO2〃nH2O 三、主要性质 1、物理性质 外观：白色粉末或粒状或不规则造块。 真密度：约2.0g/ml 假密度：约0.2g/ml（普通产品）。 耐高温、不燃烧；电绝缘性好。 2、化学性质： 能与烧碱发生反应SiO2nH2O+2NaOH=Na2SiO3+（n+1）H2O
能与氢氟酸发生反应SiO2nH2O+4HF=SiF4+（n+2）H2O 2、主要化学指标 SiO2含量（干品）≥90% 筛余物（4.5цm）≤0.5% 加热减量：4.0-8.0% 灼烧减量：（干品）≤7.0% PH值：5.0-8.0 总铜含量：≤30mg/kg 总锰含量：≤50mg/kg 总铁含量：≤1000mg/kg DBP吸收值：2.00-3.50cm3/g 比表面积：不同用途有不同范围，我厂产品控制 145-165m2/g（HT2#） 165-185m2/g（HT1#） 200-300m2/g（HT3#） 3、主要物理性能（配合橡胶品） 拉伸强度≥17.0Mpa 500%定伸强度≥6.3Mpa 扯断伸长度≥675% 四、生产原理 水玻璃和硫酸反应生成水合硅酸 加热 Na2O·mSiO2+H2SO4+nH2o-→Na2SO4+mSiO2·（n+1）H2O↓ 反应完成液经压滤脱水，洗涤、并通过打浆制得白炭黑料浆，经喷
二氧化硅的用途很广，且不同产品具有不同的用途。用作合成橡胶的良好补强剂，其补强性能仅次于炭黑，若经超细化和恰当的表面处理后，甚至优于炭黑。特别是制造白色、彩色及浅色橡胶制品时更为适用。用作稠化剂或增稠剂，合成油类、绝缘漆的调合剂，油漆的退光剂，电子元件包封材料的触变剂，荧光屏涂覆时荧光粉的沉淀剂，彩印胶板填充剂，铸造的脱模剂。加入树脂内，可提高树脂防潮和绝缘性能。填充在塑料制品内，可增加抗滑性和防油性。填充在硅树脂中，可制成耐200℃以上的塑料。在造纸工业中用作填充剂和纸的表面配料。 沉淀白炭黑是橡胶补强广泛使用的材料，一般说来，由于沉淀白炭黑（超细的、表面处理的例外）补强效果还不及炭黑好，故属半补强填充材料。因此要根据使用场合决定代替炭黑的百分数。沉淀白炭黑用于橡胶制品有汽车、翻斗车、卡车、拖拉机、叉车、自行车等的内外胎，工业用皮带、胶管、衬垫、胶板、粮食加工用脱谷胶辊，以及胶鞋等各种橡胶工业制品中都或多或少地要用到白炭黑。在普通轮胎内添加一定量的白炭黑能提高轮胎的使用寿命。据原西德一家公司轮胎配方研究试验结果表明，若能增配10～20份白炭黑就可以改善胶接性和抗撕裂性，使轮胎行驶里程提高，同时还能增强轮胎对路面的抓着力，以利于安全行车。我国轮胎行驶里程低于国际水平，不使用白炭黑是原因之一。此外，由于炭黑发热量大，国外用于高速公路的汽车轮胎也趋向于添加白炭黑。目前国内外市场对自行车车胎的要求也日益多样化，如轮胎胎边彩色化及闪光圈等花式新品种，都是用白炭黑代替炭黑生产的。 在胶鞋的生产中，人们对胶鞋、雨靴、运动鞋、旅游鞋、健身鞋、芭蕾鞋等，不但要求牢度，而且要求色调美观、舒适轻便。白炭黑既具有良好的补强性、耐磨性、防滑性和鞋面粘着性，又是一种良好的浅色补强材料，因此在胶鞋的发展中为提供鞋的质量和款式起着重要作用。 白炭黑在聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、环氧树脂等塑料中都可作为填充材料，可以提高塑料的弹性强度和耐磨性，以及硬度的热稳定性能。用于电缆还可以提高电缆的电绝缘性，如甲基乙烯基硅橡胶高压线就要用气相白炭黑或高质量的沉淀白炭黑。在两层塑料薄膜之间往往不易分开，装袋时袋口很难打
湖州同泰新材料有限公司（简称“同泰公司”），是由一批高学历的海归人士组建的高科技企业。公司座落于太湖之滨、风景秀丽、交通便捷的湖州市吴兴科创园区内。 同泰公司拥有一支实力雄厚的研发队伍，领军人物都是美国、德国、新西兰留学的博士和硕士。科研人员经过长期研究而开发的白炭黑，拥有自主知识产权，填补了国内生产的空白，其改性白炭黑的技术达到了世界领先水平。它打破了德国和美国有关企业在这一行业长期垄断的局面。 白炭黑被誉为“工业味精”，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、医药、日用化工等诸多领域。同泰公司生产的疏水性沉淀法白炭黑，与目前垄断国内市场的同类进口产品相比较，产品质量基本持平，疏水性能甚至超过进口产品，具有很高的性价比。 此外，同泰公司凭借自己强大的技术研发力量，还陆续研发出粉体消泡剂、粉体引气剂、粉体减水剂等产品，深受用户的欢迎。 产品： Silphobic 60 产品性能 Silphobic 60 是一种经过表面改性的高疏水性二氧化硅，不会被水润湿。本产品具有高效的破泡性能和在疏水性溶剂中的高分散性，使之特别适用于各种消泡剂中。在对水敏感的粉体中也常用作助流动剂和抗结块剂。 相比疏水性的气相二氧化硅，Silphobic 60 具有瞬间消泡性能好，消泡持久性强，耐碱性强等的特点。 技术参数
使用方法 在二甲基硅油中添加4%-7% Silphobic 60，在150到200度下熬2到3个小时（必要时可加入少量的碱性催化剂），然后在均质机上分散10到20分钟，制得硅胶。该硅胶通过加入乳化剂，可将此硅胶分散在水中，从而制得硅乳液消炮剂。 包装规格 标准包装：15KG/袋 大包装：重量尺寸根据要求而定 2.Silphobic 90 产品性能 Silphobic 90 是一种经过表面改性的高疏水性二氧化硅，不会被水润湿。特别适合用于对水敏感的粉末中作抗结块剂和助流动剂。
沉淀白炭黑用途说明 沉淀白炭黑(二氧化硅)用途说明 型号应用范围一般性质 WL-180、橡胶、鞋底、电缆具有特殊的物理化学性质，使之在以橡胶为基体的共混物配方中成为最佳的透明性补强的添加剂，可以大大提高硫化橡胶的拉伸强度和耐磨性，Una-180 减少了橡胶的用量，降低了成本。WL-180具有较强的亲和力，使之在生胶中具有较大的分散能力，白炭黑的粒子与橡胶分子形成的物理性，在 增强硫化橡胶的机械强度和撕力的补强性方面优于炭黑，是橡胶的高补强的填充剂。 Una-180E 饲料作为一种精选特殊饲料原材料，重金属含量符合欧洲饲料工业规定值，无毒无害，并拥有较大的比表面积和更强的吸附能力，能作为各种饲料添加剂的载体和分散剂，在转换各种水和油到固体状态时有良好的表现。 Una-700 纺织染整、消泡剂、润滑油、主要将一般亲水性二氧化硅在适当条件下与硅烷偶联剂反应而成，制得一种表面具有聚硅氧烷( polysiloxane )接枝的固体粉末状二氧化硅， 不饱和聚酯树脂、粉末灭火其疏水接触角可达70至150，不仅具有良好疏水性，同时还有消泡功能。 剂、硅橡胶 Una-100 饲料小颗粒白炭黑，主要用于饲料行业，增加饲料流动性，防止结块，并且颗粒外形能在生产过程中起到一定的防尘作用。 Una-100Gr 浅色、彩色及透明橡胶造粒状白炭黑，具有WL-180白炭黑的所有优点，同时改变了粉状白炭黑使用中造成粉尘污染的影响。具有高的分散性，高的粘结强度，很容
易与橡胶混合。 YH-200 硅橡胶、涂料、造纸、农药更高品质、多孔、超细的二次粒子，亲水性、吸附、稀释等作用，使产品更加稳定。 Una-205 高级透明橡胶制品、涂料、具有高的比表面积和吸油值，能部分替代气相法白炭黑用于硅橡胶制品，使得产品具有很好的拉伸强度和耐磨性，而且制品的通明性好，拉伸 油墨、造纸不返白不变型。另可用于涂料、油墨、饲料、农药、洗衣粉行业。 Una-350 透明橡胶、涂料、油墨更高比表面积和吸油值，同WL-180相比较，在硫化橡胶中具有更高的透明度和物理性能，可部分替代气相法白炭黑。 Una-350B 透明橡胶、饲料添加剂、农此产品具有高的比面积和吸油值，能部分替代气相法白炭黑用于饲料添加剂、农药、洗衣粉行业作载体。另外，专业用于大理石石材中，起填 药、洗衣粉、造纸、石材补缝隙的作用。特别在硅橡胶里使用具有很好的透明度、拉伸强度和耐磨性，拉伸不返白、不变型。 QS-15 胶粘剂…… 此产品比表面积高、细度小，能替代气相法白炭黑用于硅酮胶与胶粘剂行业，用作透明填充补强剂，使产品取得很好的使用效果。 QS-16 涂料、油墨…… 此产品具有高的比面积和吸油值，能部分替代气相法白炭黑用于涂料、油墨制造。在粉末体系中，主要作为分散剂使用;在液态体系中，主要作为流变控制剂使用，并有很好的增稠与防沉作用。 QS-300 环氧树脂体系、聚酰胺、在塑料中添加SiO可提高材料的强度、韧性、耐磨性、防水性和耐老化性，改善材料的加工性能及制品的外观。使PS塑料薄膜易于张口，不2 PMMA、PS 会粘结。
白炭黑概述及其生产工艺 硅在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐的状态存在，一切植物皆含有少量的二氧化硅，动物体内的结缔组织中亦含有二氧化硅。硅在地壳中的含量是绝对丰富的，硅在地壳中的重量百分数为27.6%，仅次于氧（47.2%）为第二位。无机硅化合物在八十年代是无机化学品中发展较快的系列产品，尤其是近些年来发展更为迅速。在德温特中心专利索引的无机化学品类中，硅化合物的专利文摘量占了绝对的优势。由此可以看出，无机硅化合物，在众多的无机化学品中是有明显的竞争力的。 纵观世界情况，硅化合物的新品种近些年来增加并不多，而对于无机硅化合物用途的开发则较为重视。例如硅化合物中最老的品种硅酸钠，目前也在向高性能、高附加价值化发展；美国莫比尔公司对于ZSM沸石研制了多种规格，几乎可用于石油化工的各个催化过程；氮化硅陶瓷发动机正在向实用化进军。因此，从目前开发趋势看，无机硅化合物将会大量进入到轻工、食品、医药、建筑、电子、冶金、机械工业等许多领域，一定大有发展前途。 我国的硅化合物产品主要是解放后才逐步发展起来，至今才有几十个品种，因此差距还较大。我国具有优质而丰富的资源，为研究开发更多的硅化合物提供了物质基础。近十多年来，不仅得到了化工部的重视，并委托科研单位出版了“硅铝化合物”资料。可以预料，我国的硅化合物的发展速度必将越来越快，与世界发达国家的差距必将越来越小。 白炭黑是硅化合物中较老的一个品种，三十年代中叶，德、苏、美等国就开始研制，到四十年代末就进入了工业生产，八十年代总生产能力达70～80万吨/年。我国六十年代开始起步，八十年代千吨级的厂有两家，年产量总共仅5000～6000吨，而且品种少，质量差，能耗高，未形成系列化。因此，研制新产品和开发应用领域的任务十分艰巨。 1.物理化学性质 外观为白色高度分散的无定形粉末或絮状粉末，也有加工成颗粒状作为商品的。比重为2.319～2.653，熔点为1750℃。不溶于水及绝大多数酸，在空气中吸收水分后会成为聚集的细粒。能溶于苛性钠和氢氟酸。对其它化学药品稳定，耐高温不分解，不燃烧。具有很高的电绝缘性，多孔性。内表面积大，在生胶中有较大的分散力。经表面改性处理的憎水性白炭黑易溶于油内，用于橡胶和塑料等作为补强填充剂，都会使其产品的机械强度和抗撕指标显著提高。由于制造方法不同，白炭黑的物化性质、微观结构均会有一定差异，故其应用领域和应用效果也不同。 2.用途。
沉淀白炭黑的开发与应用进展 汪多仁 （中国石油吉林石化公司，吉林 132101） 摘要：综述了国内外沉淀白炭黑的生产方法、工艺进展和主要应用领域，阐述了国内外研究开发的现状与发展趋势。并探讨了扩大应用范围等的前景与市场需求。 关键词：沉淀白炭黑；工艺；生产；应用 1 理化性能 沉淀白炭黑（precipitated silica）又称水合二氧化硅、活性二氧化硅、轻质二氧化硅、沉淀二氧化硅和沉淀水合二氧化硅，简称白炭黑；分子式：SiO2 · nH2O，主要成分SiO2。性能与炭黑相似，外观为白色无定形微细粉末，质轻，原始粒径0.3μm以下，相对密度 2.319～2.653，熔点1750℃，吸潮后形成聚合细颗粒，有很高的绝缘性，不溶于水和酸；溶于苛性钠和氢氟酸，高温不分解，有吸水性，对基质和活性成分及添加剂显示出化学惰性，对维生素、激素、氟化物、抗生素、酶制剂及化妆品中常用的许多活性成分都有良好的相容性。 2 工艺开发 2.1 操作过程[1] 用水玻璃和硫酸进行二步反应制备出活性白炭黑的工艺。工艺包括选择原料和溶液配制，制 作者简介：汪多仁（1956—），男，高级工程师、翻译、信息调研员、研究员。早年毕业于吉林化工学院（原吉林化学工业专科学校）有机合成系。长期在中石油吉林石化公司石井沟联合化工厂总工程师（办公）室任职，从事新产品开发、信息调研、多语种外文翻译等工作。在中央级及各级报刊如中国化工报、中国化工信息等各级刊物上发表科技文章千余篇，有数百篇被国外权威部门与《美国化学文摘》(CA)、《中国化工文摘》、清华同方《中国学术期刊》(光盘版)、中国核心期刊数据库收录。为中国管理科学学会高级会员。中科欧亚管理科学研究院专家委员会委员兼客座教授。中国增塑剂编委会委员。备硅溶胶、二步反应、过滤、洗涤、粉碎、包装。 生产标准白炭黑最初的原材料为硅酸钠（水玻璃）溶液和硫酸。在一定的pH范围内制备出溶胶母液；合成出粒度均匀、密实的硅溶胶粒子作为“晶种”。将硅酸钠溶液稀释、过滤并加入预制晶种，采用蒸汽加热，搅拌升温至85℃，在不断搅拌下控制反应温度为85℃，反应时间为1～2h，在控制条件下将酸加入装有硅酸盐溶液的罐或釜中，用流量计控制加酸速度，在规定时间内加入定量的硫酸，待反应浆料的pH值达到一定值时停止加酸，同时升温熟化，此过程为反应工序的一段反应。升温熟化完毕后，加入定量的水玻璃和硫酸进行中和反应，此时要求控制浆料的pH值在7.5~11之内，并严格控制整个中和反应阶段的温度，此过程为反应工序的二段反应。 在常温下沉化后生成的沉淀白炭黑用板框过滤机过滤，滤饼渣（即白炭黑）经水洗除杂再配制成浆料，浆料经高压喷雾在高温中干燥除去水分即为白炭黑成品。[5~7] 以水玻璃和硫酸为原料，硫酸钠盐是作为沉淀反应的副产物而生成的。随后过滤生成的水蒸汽在过滤过程中清除掉过剩的盐。通常在鼓式旋转干燥器中将所得的滤渣干燥，碾磨成细粉末并靠压缩空气输送到储藏罐中。将白炭黑以粉末状包装成袋或装入散装容器内出售，或在制粒机中进一步加工，形成低尘、体积重量较高的形态。
在白炭黑表面上有很多的亲水性签? ( 在澳化聚丁二烯中配合时化和三 . 一应力一应变曲线。 < < , 通过表面的疏水 , 一 2 基团。 , 亲水性粒子与疏水性橡胶难以 2 2 基的活性化““ 。得出了良好的相容通过热处理把二? ( 一硅醇纂? 2 墓保持活变为二 . 一一 . 二硅氧烷基?时亲水白炭黑与硅烷化合物的配合也有许多研“+ + ? Δ 究报告?Σ Λ 犷χ δ 把约# . β 的硅醉簇变为三甲基硅氧烧基的气相法白炭黑配人性降低性’ , 可望残存的Π . 一, “ ” ’ 。一般来说为了使亲水性的无机填充剂以及改善操作性能和赋于疏、、丁苯橡胶中时其墓舒果是提高了分散性改善 , , 易于混合分散 , 了扯断强度和耐磨性。其次 , 对于硅橡胶来水渔说, Ι , 所以用脂肪酸脂肪酸盐松香、、界面醋、说 ! , 当肥入将约. 5 β 硅醉基变为三甲基硅烷 , 活性剂醛胜、油等迸行表面处理、、。对白炭黑来、寿约气相法白炭黑时程中发生硬化可居 , , 。可防止胶料在贮存 过 , 也王在厄用醉碳酸指 3 、烷氧基亿合物、、扯断强度虽略有降低“ ’ 。但因拼砍酸 ! 、氯硅烷次其诱导体季胺盐’ 。、、、伸氏较高而增大了破坏能无机卤化物、异淤度盐六甲班二接 , 一在两端具有不同官能团的硅烷化有孔哇诱导体?。各种高分子化合物合物可有效地提高硫化胶的物理机械性能“ 艺。枝反应等各种方法进行处理 0 < 车为偶我剂已开发出许多硅烷化合‘ ? Ε 二: Δ Ε 把白炭黑作丁隋化处理物用 于康胶的主要偶联剂如表 & 所示, “ ” ?。表& ’ 主要的硅烷偶联剂及其应用范围 2 一。一一。‘ ‘ 一‘ 一缸石勃福 4 与” ” 一” Δ ” ’ 一’ ε ! 7 ? Μ、一 02 4 ? % 一Μ 一‘ ? 2 ! ?。Ο ” 一’ 一’ 一’ 应用、围枪、 . 、7 ε 2 ! ?。」? … ? α Λ Σ 9 Ν 、工Ν 、. ? Ν 、Ν 、9 ? Ν ?Ν / Ν 。二 % 一三乙氧硅烷基丙幕?四硫化物 ! 2 ?一 0 2 % ?一从。 0 2 % ? % 扛护? Σ ? 之 φ 、、、. ? Ν 、、0 Ν 、、9 ? Ν 、、一琉旅两瑟三甲氧基硅烷/ Ν < 9 Ν = Ν 0 5 ? 0 。 2 三一 0 2 ! ?。一. 0 ! 2 。?。一?α Λ 五工? Ν , 、、 . ? Ν 、、0 Ν = Ν 、9 ? Ν 、、忍一疏挤乙丛三乙氧墓硅烷卫/ Ν ?9 Ν 、 φ 、 0 、? 0 。 2 % ! 9一 02 ! ? % 一. ( 0 。 2 ?? % 一胺基内墓三乙氧基硅烷4 Κ ? _ Λ Σ 。φ ——. ? Ν 、、0 Ν 、9 ? Ν 、 2 9 9 一一# ! 02 ?一 9 2 0 2 ?
中国粉体工业 ２００７年第６期 白炭黑属于硅系白色补强型粉体材料，是水合硅酸和硅酸盐的总称。因它们具有与炭黑相媲美的性能和外观上为白色的特性，故统称为白炭黑。不过通常讲的白炭黑大多是指水合二氧化硅（ＳｉＯ２?ｎＨ２Ｏ），其中ＳｉＯ２纯度含量可达９９．８％，密度在２．３１９－２．６５３ｔ／ｍ３之间，熔点是１７５０℃，是一种白色、无毒、无定形微细粉状物。白炭黑化学稳定性好、耐高温、不燃烧、电绝缘性好，是橡胶、塑料、涂料、医药、农药、造纸及日用化工诸多领域重要的无机填料［１］［２］。 白炭黑是我国“九五”重点建设的精细化工产品之一，我国由于橡胶和制鞋业的不断发展对白炭黑 的需求也不断提高，但自给率一直很低，主要依赖国外进口，因此白炭黑的生产前景十分广阔。本文就白炭黑的结构、性质及生产工艺进行综述。 １．白炭黑的结构与性质 据显微镜观察，白炭黑微粒与炭黑粒子相近，其粒子呈球状，为无定形的ＳｉＯ２，其硅和氧以正四面体键合成有缺陷的三维结构。一次粒子粒径大约在０．０ｌ～１μｍ范围，细小的微粒表面有不同的羟基存在，故显示出亲水性。红外光谱研究证实，白炭黑粒子表面羟基有三种类型：隔离羟基、相邻羟基、硅氧基［３］［４］［５］。 不同的羟基具有不同的反应活性：①硅氧基：主要存在于脱水白炭黑表面层，它不易在升温加热时脱除；②相邻羟基：对极性物质的吸附非常重要，它是比隔离羟基更有效的吸附点，由于相距较近，故能彼此以氢键形式结合；③隔离羟基：因为－ＯＨ基团被隔离开，但氢原子的正电性比较强，容易与负电性的原子发生氢键作用。白炭黑分子结构中心的－Ｓｉ－Ｏ－键具有极性，有很大的结合能力。 这些特殊结构的理化特性，就使得白炭黑微粒表面活性大，能与其它分子发生作用，从而具有优良的耐酸、耐碱、耐高温和电绝 白炭黑的制备研究进展 ■张秋， 杨云峰， 王海平，胡国胜 中北大学高分子与生物工程研究所 （太原 ０３００５１） 【摘要】白炭黑作为许多新型材料的组元已被广泛应用。本文简述了白炭黑的结构、性能，重点介绍了目前用化工原料和多种非金属矿物质为原料制备白炭黑的方法。 【关键词】白炭黑；结构；性能；制备 论文选萃 Ｔｈｅｓｉｓ
化学沉淀法制备纳米二氧化硅 摘要:采用硅酸钠为硅源,氯化铵为沉淀剂制备纳米二氧化硅。研究了硅酸钠的浓度、乙醇与水的体积比以及pH 值对纳米二氧化硅粉末比表面积的影响,并用红外、X射线衍射和透射电镜对二氧化硅粉末进行了表征。研究结 果表明在硅酸钠浓度为0. 4 mol/L,乙醇与水体积比为1B8, pH值为8. 5时可制备出粒径为5~8 nm分散性好的无 定形态纳米二氧化硅。 关键词:沉淀法;纳米SiO2;制备 1 引言 纳米二氧化硅为无定型白色粉末,是一种无毒、无味、无污染的材料,其颗粒尺寸小,比表面积大,是纳米 材料中的重要一员。近年来,随着纳米二氧化硅制备技术的发展及改性研究的深入,纳米二氧化硅在橡胶、 塑料、涂料、功能材料、通讯、电子、生物学以及医学等诸多领域得到了广泛的应用[1, 2]。目前,纳米二氧化硅主要制备方法有以硅烷卤化物为原料的气相法[3];以硅酸钠和无机酸为原料的化 学沉淀法[4];以及以硅酸酯等为原料的溶胶-凝胶法[5-7]和微乳液法[8-10]。在这些方法中,气相法原料昂贵, 设备要求高,生产流程长,能耗大;溶胶-凝胶法原料昂贵,制备时间长;而微乳液法成本高、有机物难以去除 易对环境造成污染。与上述三种方法相比,化学沉淀法具有原料来源广泛、价廉,能耗小,工艺简单,易于工 业化等优点,但同时也存在产品粒径大或分布范围较宽的问题,这是由于产品性状在制备过程中受许多可变 因素的影响。近年来,许多研究通过各种控制手段来改善沉淀法产品的性状,如郑典模[11]、贾东舒[12]、孙道 682 研究快报硅酸盐通报第29卷 兴[13]等对反应条件加以分别制得了平均粒径为76 nm、30~50 nm和20~40 nm的二氧化硅,何清玉[14]引入 了超重力技术制得了小于20 nm的二氧化硅。 本文以硅酸钠为硅源,氯化铵为沉淀剂,加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和乙醇,通过 化学沉淀法合成了粒径小且分布窄的纳米二氧化硅。 在硅酸钠溶液中,简单的偏硅酸离子并不存在,偏硅酸钠的实际结构为Na2(H2SiO4)和Na (H3SiO4),因 此溶液中的负离子H2SiO2-4为和H3SiO-4。二者在溶液中皆可与氢离子结合生成硅酸。氯化铵是一种强酸 弱碱盐,能缓慢地释放出H+,可以有效避免pH变化过大。另外反应在碱性条件下进行,反应所生成的粒子 带负电,可吸引NH+4和溶液中的Na+形成双电层,通过双电层之间库仑排斥作用,平衡离子表面电荷,从而
白炭黑的用途 二氧化硅的用途很广，且不同产品具有不同的用途。用作合成橡胶的良好补强剂，其补强性能仅次于炭黑，若经超细化和恰当的表面处理后，甚至优于炭黑。特别是制造白色、彩色及浅色橡胶制品时更为适用。用作稠化剂或增稠剂，合成油类、绝缘漆的调合剂，油漆的退光剂，电子元件包封材料的触变剂，荧光屏涂覆时荧光粉的沉淀剂，彩印胶板填充剂，铸造的脱模剂。加入树脂内，可提高树脂防潮和绝缘性能。填充在塑料制品内，可增加抗滑性和防油性。填充在硅树脂中，可制成耐200℃以上的塑料。在造纸工业中用作填充剂和纸的表面配料。 沉淀白炭黑是橡胶补强广泛使用的材料，一般说来，由于沉淀白炭黑（超细的、表面处理的例外）补强效果还不及炭黑好，故属半补强填充材料。因此要根据使用场合决定代替炭黑的百分数。沉淀白炭黑用于橡胶制品有汽车、翻斗车、卡车、拖拉机、叉车、自行车等的内外胎，工业用皮带、胶管、衬垫、胶板、粮食加工用脱谷胶辊，以及胶鞋等各种橡胶工业制品中都或多或少地要用到白炭黑。在普通轮胎内添加一定量的白炭黑能提高轮胎的使用寿命。据原西德一家公司轮胎配方研究试验结果表明，若能增配10～20份白炭黑就可以改善胶接性和抗撕裂性，使轮胎行驶里程提高，同时还能增强轮胎对路面的抓着力，以利于安全行车。我国轮胎行驶里程低于国际水平，不使用白炭黑是原因之一。此外，由于炭黑发热量大，国外用于高速公路的汽车轮胎也趋向于添加白炭黑。目前国内外市场对自行车车胎的要求也日益多样化，如轮胎胎边彩色化及闪光圈等花式新品种，都是用白炭黑代替炭黑生产的。在胶鞋的生产中，人们对胶鞋、雨靴、运动鞋、旅游鞋、健身鞋、芭蕾鞋等，不但要求牢度，而且要求色调美观、舒适轻便。白炭黑既具有良好的补强性、耐磨性、防滑性和鞋面粘着性，又是一种良好的浅色补强材料，因此在胶鞋的发展中为提供鞋的质量和款式起着重要作用。 白炭黑在聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、环氧树脂等塑料中都可作为填充材料，可以提高塑料的弹性强度和耐磨性，以及硬度的热稳定性能。用于电缆还可以提高电缆的电绝缘性，如甲基乙烯基硅橡胶高压线就要用气相白炭黑或高质量的沉淀白炭黑。在两层塑料薄膜之间往往不易分开，装袋时袋口很难打开，则白炭黑就是很顶用的开口剂。当聚氯乙烯作家庭地板材料时，如若加入了一定的白炭黑，则可改进产品硬度、弹性、热变性等性能。 白炭黑做纸张的上胶剂，可提高纸张的白度和不透明度，改进印刷性、耐油性、耐磨性、手感性和光泽性。用于晒图纸，可使纸表面质量好、油墨稳定、背面无裂隙；用于叠氮纸中，可生产出优质兰图纸；用于铜板纸中可代替钛白；特别是用于新闻纸，加入1～2%的白炭黑，可使纸的重量减轻10%，不仅纸薄，而且能提高强度，除能防止油墨渗透，使印刷文字清晰外，还可增加不透明度。 白炭黑具有触变性能，在涂料中添加少量白炭黑，能使涂层消除液滴沉降现象。在不饱和聚酯涂料中，只要添加0.5～2%浓度的白炭黑，就能使这种涂料在垂直表面上每次涂 500g/m2也不会发生液滴和皱折。在颜料中添加白炭黑，不仅能防止颜料的沉淀，且能提高对颜料、染料的吸附性，改进分散性。当用作乳化涂料的填料时，可提高热稳定性。为了满足涂料和油墨消光剂对白炭黑的要求，国外研制和生产了消光剂专用品。当硝基清漆以及类似涂料含有沉淀白炭黑消光剂，可改进油漆非沉淀性能，并能使涂料易分散，仅有少量的增稠影响，悬浮性好，有极好的消光特性，高透明度和好的耐磨性能。在印刷油墨中加入0.5%的白炭黑，印刷效果好，可消除未分散油墨渗透的影响，改进印刷材料的耐洗性，增加颜色的光泽度。
自20世纪90年代，米其林公司使用罗地亚公司的专利产品——高分散性白炭黑，推出了高性能的“绿色轮胎”后，“绿色轮胎”以其舒适安全、环保节能的特点，逐渐被大众接受。据统计，最近几年，使用高分散性白炭黑的“绿色轮胎”保持着10%～20%的年增长率，而且越来越多的原配胎指标中开始指定添加白炭黑。 影响轮胎滚动阻力的因素 轮胎的滚动阻力占轿车前进阻力的18%～30%。国外资料显示，如果发动机的能量消耗占整车能量消耗的40.6%，那么因滚动阻力而消耗的燃油大约占到14%～17%。也就是说，若滚动阻力降低30%，则降低油耗约4.5%，最多可达6%。因此，有效降低轮胎的滚动阻力，不仅可以节约燃油，对减少温室气体排放也会起到重要作用。 粘弹性的帘线橡胶体引起的滞后作用是滚动损失最大的影响因素，占总损耗的85%～95%。因此，改善轮胎材料的粘弹性是降低滚动阻力的有效途径。此外，轮胎在地面滑动引起的损耗、轮胎与空气的摩擦损耗以及轮胎胎面花纹的设计也会消耗一定能量。 大量研究表明，当轮胎胎面使用白炭黑作为填料后，轮胎的滚动阻力可以得到有效降低。 罗地亚高分散性白炭黑 在大多数情况下，沉淀法白炭黑(二氧化硅)是由硅酸钠溶液和硫酸溶液中和反应生
产的。它具有丰富的特性，可以用于许多不同的领域，在橡胶中可起到优良的补强作用，特别是应用于一些浅色橡胶配方中，可使产品具有良好的机械性能。 根据不同应用领域的需求，白炭黑可以被制成许多不同的形状：粒状、微珠状或粉末状。微珠状白炭黑（Mircopearl）是罗地亚公司生产的一种独特的白炭黑，兼有高流动性和在橡胶基体中高分散性的特点，被广泛用于欧洲和北美的轮胎工业。 在橡胶工业领域，分散性高低是评价白炭黑的重要指标之一。如果采用超声波对白炭黑颗粒进行处理，从处理后得到的激光粒径分布图（见图1）可以清楚地看出：与有着相同物化性质(比表面积、pH值、水份等) 的普通沉淀法白炭黑相比，高分散性白炭黑（Zeosil 1165MP）最终粒径更小，而且还有较小的平均粒径D50值(2.5μm相对于9～10μm)，多数粒子粒径小于1μm，很少有超过20μm的粒子，而普通白炭黑则正好相反。 图1 高分散性白炭黑和普通白炭黑的粒径分布图（经超声处理后） 高分散性白炭黑在轮胎中的作用 1.吸附作用 白炭黑在橡胶中会有一种附加的吸附，首先是白炭黑表面羟基的吸附作用，另外是小孔隙引起的对小分子助剂的吸附。这两种作用(化学作用与物理作用)结合在一起，减少了橡胶基体中促进剂的活性浓度，从而降低了硫化速度和橡胶网络的交联度。因此，相对于炭黑配方，白炭黑配方中需要在基本配方的基础上增加硬脂酸和促进剂。如果不需要高的补强性和较低的门尼粘度，上述调整即可达到良好的硫化
白炭黑 射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气X-白炭黑是白色粉末状白炭黑是相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。是以表面羟基的形式存在。能溶于SiO2·nH2O表示，其中nH2O多孔性物质，其组成可用苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。目录隐藏] [ 基本信息 1 2 物化性质 3 成分制备 4 新方法1. 4.1 用途5 5.1 橡胶制品1. 农业化学制品5.2 2. 日用化工制品3. 5.3 4. 5.4 胶结剂 5. 5.5 抗结块剂 6. 5.6 造纸填料 6 气相应用 1. 6.1 电子封装材料 2. 6.2 树脂复合材料 3. 6.3 塑料 4. 6.4 涂料 橡胶 6.5 5. 6. 颜（染）料6.6 6.7 陶瓷 7. 6.8 密封胶、粘结剂8. 玻璃钢制品9. 6.9 药物载体10. 6.10 化妆品11. 6.11 抗菌材料12. 6.12 其它13. 6.13 白炭黑 - 基本信息中文名称：白炭黑
图 中文别名：白炭黑(燃烧法));气相白炭黑;造粒白炭黑;药用级白炭黑;GH-7型白炭黑;GH-1A型白炭黑;GH-1B型白炭黑;水合二氧化硅;白碳黑;白烟;沉淀水合二氧化硅;纯乳胶;胶体二氧化硅; 沉淀二氧化硅 英文名称：Whitecarbonblack 英文别名： whitecarbon;Whitecarbonblack,combustionmethod;PelletedHydratedSilica;HydratedSilica ;Silicondioxidehydrate;Silica,hydrate;SILICA;Precipitatedsilica; CAS号：10279-57-9 EINECS号：238-878-4 分子式：SiO2.x(H2O) 物化性质 - 白炭黑． C(lit.) 1610°熔点：C(lit.) >100°沸点：C(lit.) 2.6g/mLat25密度：°n20/D1.544(lit.) 率：折射C °储存条件：2-8formtablets(~0.5geach) 成分白炭黑 - 气相法白炭黑常态下为白色无定白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。），无毒，有巨大的比表面积。气相法白形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm，但制备工艺复杂，价格炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99%，粒径可达10~20nm盐酸、昂贵；沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、凝胶法、化学-CO2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶沉淀白炭黑主要用作二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。晶体法、涂料气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。天然橡胶和合成橡胶的补强剂、塑料薄膜超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、和不饱和树脂增稠剂，开口剂等。纺织、（包括高温硫化硅橡胶）白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，、主要用于橡胶制品年这四年产量的增速来看，四年复合增2004-2008造纸、农药、食品添加剂领域。从白炭黑万吨，万吨，产量13.3%。200975年我国共有白炭黑生产企业超过60家，产能约100长率中国产销量居全球首位。新能源等领域的需求增长，预计未来我国沉淀得益于轮胎制造业、硅橡胶产业、涂料工业、亚洲将成为高分散白炭黑最大年，。(二氧化硅)的年均需求增长速度约为10%2015法白炭黑，40%15%市场，其需求增速将远高于全球平均9%的增速，达到或更高。中国占亚洲市场的将成为全球最大的单一市场。 白炭黑 - 制备其它除硅酸钠以外，制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正 硅酸乙酯做硅源，成本都很高。新方法采用廉价的非金属矿作为硅源，大大降低了白炭黑的生产成本。
利用工业废渣制备白炭黑研究进展 朱跃刚,李灿华 (武钢冶金渣分公司,湖北武汉430082) 摘 要:白炭黑作为许多材料的重要组分,已经得到广泛研究。介绍用工业废渣生产白炭黑的各种制备工艺、特点和应用。用工业废渣生产白炭黑具有良好的应用前景。关键词:白炭黑;沉淀法;制备 中图分类号:TF757 文献标识码:B 文章编号:100824371(2008)0120052204 Progress of research in preparation of amorphous silica out of the industrial w aste slag ZHU Yue 2gang ,L I Can 2hua (Metallurgical Slag branch Co.,of WISCO ,Wuhan 430082,China ) Abstract :Amorp hous silica as one of important component s for many materials has been researched widely.The present paper int roduces and analyzes various technologies of p reparation of t he amorp hous silica out of t he indust rial waste slag as well as t heir ad 2vantages and applications.There is a bright pro spect for production of t he amorp hous silica o ut of t he indust rial waste slag. K ey w ords :amorp hous silica ;sedimentation ;preparation 作者简介:朱跃刚(1959-),男,江苏连云港人,高级经济师. 白炭黑属于硅系白色补强型粉体材料,是合 成水合硅酸和硅酸盐的总称,包括沉淀SiO 2、气相SiO 2、CaSiO 3、MgSiO 3、Al 2(SiO 3)3等。由于它们具有与炭黑媲美的性能和外观上为白色的特性,故统称为白炭黑。 在第二次世界大战期间,白炭黑开始实现工业化生产。世界白炭黑生产能力1997年为100万t ,其中沉淀法白炭黑约90万t ,气相法白 炭黑约为10万t 。沉淀法白炭黑主要生产商有德国的德古萨公司、法国的罗地亚公司、美国的PP G 公司,荷兰的阿克苏公司,日本的德山曹达和二氧化硅公司。气相法白炭黑则主要由德古萨公司、卡博特公司生产。 我国白炭黑生产始于1958年,第一套沉淀法白炭黑工业化装置在广州人民化工厂建成投产。随着我国橡胶、涂料等行业的迅猛发展,我国的白炭黑工业生产得到了快速发展。到2001年全国有100多个企业生产白炭黑,年生产能力约35.5万t ,产量约21.9万t ,产品除了满足国内需 求外,出口约6.6万t 。 传统的沉淀法生产白炭黑具有生产产品性能不及气相法好,而且采用市售化工原料,成本高,生产利润低的不足。目前我国正在推进循环经济建设,我国的专家学者试图采用一些工业废渣来制备白炭黑,所制备的白炭黑性能与传统的沉淀法差不多,但具有很大的成本优势,同时具备较好的环境效益和社会效益。 1 白炭黑生产工艺 白炭黑生产工艺较多,从基本原理上划分只有气相法和沉淀法。沉淀法白炭黑性能较气相法白炭黑有一定差距,由于其原料丰富,可部分代替气相法白炭黑使用,因此,研究工作较多,技术方法较成熟。目前,国内大型沉淀法白炭黑的生产厂家有30多个,沉淀法白炭黑的产品品种也发展到三大系列,10多个牌号,有粉状、粒状等不同剂型。传统的制备方法基本上是以市售的化工产品为原料,成本高。利用工业废渣生产白炭黑的生 ?25? 2008年 2月 第46卷第1期武钢技术 WISCO TEC HNOLO GY Feb.2008Vol.46 No.1