气相法白炭黑

气相法白炭黑在塑料的用途白炭黑，是一种无色、松散、细微的粉末状物质，由于颗粒非常小且表面特殊，因此有较大的比表面积，极易起到填充剂的作用。

在气相法中生产的白炭黑，具有比表面积高、细粒度、极易分散、遮盖力强、增强物理性能等一系列优异特点，因此广泛应用于塑料制品中，主要具有如下几个方面的应用：一、改善塑料性能1.提高塑料硬度与韧度：白炭黑具有填充效果，同时也能作为加强剂进一步增强材料硬度和韧度，在塑料中添加适量的白炭黑可以使材料具有更好的机械强度和耐磨性。

2.提高塑料的导电性：在一些高科技领域的塑料中，需要具备导电性质，白炭黑则可以作为传导性填充剂进一步提高材料导电性。

3.改善耐紫外线性能：在室外环境中，因为紫外线能引起材料老化变性，而炭黑可以吸收紫外线，因此很多塑料中也会加入白炭黑以增强材料的耐紫外线性能。

二、提高塑料加工性能1.增加流变性：在塑料加工过程中，为了保证良好的流动性，需要添加流变助剂，而白炭黑可以起到增加塑料流变性的作用。

2.提高热稳定性与加工温度：白炭黑作为导热剂的作用，可以部分承担材料的传热功能，从而降低材料熔融温度，增加热稳定性，适当增加的白炭黑含量也可以提高塑料的加工温度范围。

三、提高塑料外观1.美观：白炭黑增强了塑料的遮盖力，能在一定程度上遮盖其他不均匀颜色或表面缺陷。

2.艳丽：白炭黑也是一种白色染料，可以作为添加剂调配上各种色彩来适应产品外观的需求。

四、应用案例1.PP材料的改善：PP（聚丙烯）是常用的塑料之一，常用于制作牙刷、瓶盖等制品，但它很容易因高温熔化而失去形状稳定性。

在PP中加入适量的白炭黑，可以增强其热稳定性，并且提高硬度、韧度和耐磨性。

2.PVC材料的改善：PVC材料在加工过程中容易断开，在加入白炭黑后，PVC材料的流动性有所改变，让他更加容易加工；同时，白炭黑也可以提高PVC材料的性能，使得PVC材料更加硬度，环保和耐磨性都得到了提高，可以用于制作电线、管道等。

白炭黑（气相法）标准名称白炭黑（气相法）标准说明白炭黑（气相法）本标准适用于四氯化硅气估在氢氧焰中高温下水解制得的气相白炭黑。

白炭黑主要用于各种硅橡胶被强剂，农药分散剂，涂料的消光剂，处理各种纤维品塑料薄膜。

分子式：SiO2分子量：60（按1982年国际原子量）指标甲产品分五个品名：1号可用于涂料填加剂、电子原件包封料。

2号适用于硅橡胶的补强剂。

3号广泛用于树脂增粘剂、合成润滑油的稠化剂、电子原件包封料、玻璃钢制品的充填及触变剂。

4号适用一硅脂的稠化剂。

5号适用于特种硅橡胶的补强剂。

一、技术要求白炭黑（气相法）应符合下列要求甲乙项目 1# 2# 3# 4# 5# 2# 4# 指标外观高度分散白色絮状粉末比表面积，m2/g 75"105 ≥150 150"200 ≥200≥300吸油值，ml/g <2.90 2.60"2.90 ≥2.90≥3.45 2.60"2.80 表观密度，g/ml ≥0.05≤0.04 0.04 0.05PH值 4"6 4"6 3.5"6 3.5"5.5 4"6 3.5"5 3.5"5 干燥减量110℃2h，%≤3 3 3 3 3 5 5 机械杂质，个数/2≤30 20 30 15 20 微量微量灼烧减量900℃，2h,%≤5 5 5 5 5 氧化铝（Al2O3）,%≤——— 0.03 —氧化铁（Fe2O3）,%≤——— 0.01 —铵（以NH3计），% —≤0.03—微量—二、检验方法1 外观的测定目测。

2 比表面积的测定甲法（甲基红吸附法)：指标甲1号、2号、3号、4号用甲基红吸附法。

白炭黑表面羟基团以三Si—OH存在；对甲基红染料分子形成单分子层吸附。

根据吸附甲基红量，计算羟基吸附表面。

2.1 仪器吸附色层管（见图1）；吸液管（5ml）；容量瓶（500ml）。

浅谈影响气相法白炭黑质量的因素及处理措施气相法白炭黑即气相法二氧化硅，化学名水合二氧化硅，化学式SiO2·nH2O ，是由卤硅烷在氢氧焰中高温水解而得到的一种极其微细的纳米级无定形二氧化硅，粒径小、粒度分布均匀、比表面积大，因此具有很高的表面活性。

广泛应用于高分子复合材料、硅橡胶、涂料、电子封装材料、胶体蓄电池、陶瓷、塑料、玻璃钢、密封剂、造纸、食品、化妆品、胶衣树脂、化学机械抛光等行业，可起到补强、增稠、触变、消光等作用。

气相法白炭黑工艺主要用于有机硅生产中的副产物和多晶硅生产中的副产物的环保处理，但因国内气相法白炭黑起步较晚，生产工艺不够成熟，生产过程中还存在很多问题，致使整条多晶硅生产线不能完全无害化循环生产。

本文简要介绍气相法白炭黑生产的影响因素，并根据实际生产经验提出其处理措施，以期提高产品质量，延长生产周期。

1、气相法白炭黑的生产工艺气相法白炭黑的反应原理如下：SiCl4 + 2H2 + O2 SiO2 + 4HCl （1）CH3SiCl3+ 2H2 + 3O2 SiO2 + 3HCl+H2O+CO2（2）作为多晶硅生产企业，采用副产品四氯化硅作为白炭黑生产的原料，原理为（1）式。

生产工艺流程为：预热至100—110℃的净化空气与加热后的四氯化硅蒸汽混合后被输送至燃烧器，在燃烧器处与100℃的氢气均匀混合，并在燃烧器出口点燃，氢气在空气中燃烧，四氯化硅发生高温水解反应，生成纳米二氧化硅颗粒、水蒸气和氯化氢等物质的气固混合物，再送入燃烧炉，彻底进行高温水解反应，产生的气固混合物在冷却管内初步冷却后进入聚集器进行自然冷却，并不断碰撞长大成7—20微米的粒子。

然后进入旋风分离器进行气固分离。

气相经三级旋风分离后，送入尾气处理系统水吸收氯化氢生产25—30%的盐酸，尾气合格后排空；固相送入脱酸炉进行高温脱酸，脱酸后成为合格的气相法白炭黑产品，输送至料仓进行真空包装、码垛、出库销售。

气相法白炭黑生产方法及应用概述
气相法白炭黑(俗称纳米白炭黑)是人工合成物无定形白色流动性粉末，是一种松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物纳米材料。

其原生粒径介于7～80nm之间，比表面积一般大于100㎡/g，是极其重要的纳米级无机原材料之一。

由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质，因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。

作为液体的触变剂和增稠剂，防沉淀、防流挂；改善颜料填料在液体体系中悬浮性和分散性；用作分散和研磨助剂；提高涂层耐腐蚀性；提高粉末流动性、贮存稳定性；改善粉末带电量及电荷稳定性；提高抗水性；提高漆膜抗刮伤性；提高颜色鲜艳性；固定特殊效果；提高漆膜物理机械性能；提高漆膜附着力和柔韧性；改善橡胶、弹性体粘弹性能,补强；消泡剂中的消泡作用；提高涂层表面硬度、抗刮擦；薄膜及弹性体中防止粘连；作为吸附剂和载体；用于喷墨打印涂层；作为齿科材料的高级填充物；作为催化剂载体，显著的热绝缘性，用于低温和高温绝缘。

 一、气相法白炭黑生产方法简介
 化学气相沉积（CAV）法，又称热解法、干法或燃烧法。

其原料一般为四氯化硅、氧气（或空气）和氢气，高温下反应而成。

反应式为：SiCl4+ 2H2+ O2— SiO2+4HCl。

空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。

将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。

四氯化硅在高温下气化（火焰温度1000~1800℃）后，与一定量的。

白炭黑生产工艺及应用白炭黑即水合二氧化硅，是微细粉末状或超细粒子状的二氧化硅，高纯度者SiO2含量达99.8%，质轻，原始粒径<0.0003mm，比重 2.319～2.653，熔点1750℃。

白炭黑经典的制造方法分3类：气相法、沉淀法和离解法。

工业上的制备方法都是这3种方法的组合或改良。

1 气相法1.1 气相法白炭黑的生产气相法白炭黑是硅的氯化物四氯化硅或三氯一甲基硅烷在空气和氢气混合气流中经高温水解生成的一种无定型粉末，往往是球形颗粒，表面带有羟基和吸附水，粒径在7～40nm之间，比表面积大，化学纯度高，SiO2>99.8%。

气相法白炭黑根据是否进行过表面处理可分为亲水型和疏水型，根据比表面的大小又可分为不同的型号。

国内气相法白炭黑市场几乎被国外的几个大公司如德固萨、卡博特、瓦克所垄断，我国仅有几套小规模装置。

如广州吉必时科技实业有限公司在吸收消化国外先进技术的基础上，进行大胆的技术创新，率先在国内建成了一条利用有机硅副产物生产气相法白炭黑的生产线，单机年产量达到500t，目前有4个型号的亲水型产品；吉林化工研究院用有机硅单体副产品生产气相法白炭黑等。

国外气相法白炭黑单套装置能力都在年产4000t以上，美国卡博特公司单套装置规模最大可达年产9000t。

国外气相法白炭黑品种全、牌号多。

美国卡博特公司非处理型气相法白炭黑共有十多个品种(包括3个压缩品种)，处理型白炭黑主要有TS- 720，TS-610，TS-530。

与之相比，我国亲水型白炭黑系列牌号少，改性白炭黑系列刚刚起步发展，气相法白炭黑单套装置能力和品种牌号与世界先进水平相比有差距。

但我国已攻克世界级化工课题——纳米白炭黑技术，打破了德、美、日等少数发达国家在这一领域的垄断地位。

华东理工大学的超细材料制备与应用重点实验室与上海氯碱股份公司共同承担完成的“纳米二氧化硅气相燃烧制备技术与设备研制”的成功开发和推广将形成10亿元的产值，有效地推动我国有机硅等行业的发展。

白炭黑生产工艺白炭黑是一种无机颜料，其化学名为二氧化硅，化学式为SiO2。

白炭黑具有极高的白度和亮度，透明度高，具有良好的覆盖性和增艳性，广泛应用于涂料、塑料、橡胶、油墨、造纸等工业领域。

下面将介绍白炭黑的生产工艺。

白炭黑的生产主要通过气相法和湿法两种工艺进行。

气相法主要是通过煅烧硅酸盐原料，在高温下进行氧化还原反应，制得白炭黑。

湿法生产主要通过硅酸盐溶液经过酸化、沉淀、离心、过滤等工序制得白炭黑。

气相法生产白炭黑的工艺较为复杂，具体分为下列几个步骤：首先是原料的准备，将硅酸盐原料和还原剂排列在炉子内部双层管道系统上方。

然后，通过将气体或液体反应介质引入到气相法反应装置中，使原料与介质进行反应。

第二步是反应过程，反应装置的温度一般在600℃~1500℃之间，通过高温条件使硅酸盐原料发生煅烧反应，生成白色的二氧化硅。

第三步是产物处理，将由反应产生的粉末产物通过气流、离心或过滤等方式进行分离和过滤，获取纯净的白炭黑产品。

湿法生产白炭黑的工艺相对简单，具体步骤如下：首先是原料的准备，将硅酸盐原料溶解在水中，得到硅酸盐溶液。

第二步是酸化过程，将硅酸盐溶液与酸进行反应，使其发生酸化反应，生成硅酸。

第三步是沉淀过程，通过搅拌或其他方式使酸化后的硅酸与一定浓度的盐酸或铝酸盐发生沉淀作用，生成白炭黑。

第四步是过滤和洗涤，将沉淀后的白炭黑产品用水进行洗涤，以去除残留的酸性物质和杂质。

第五步是产物干燥，将洗涤后的白炭黑产品通过干燥设备进行干燥，去除水分，得到干燥的白炭黑产品。

无论是气相法还是湿法，生产白炭黑都需要满足一定的生产条件和工艺要求。

例如，在气相法中需要控制合适的温度和反应时间，以及优化反应装置的结构和设计；在湿法中要保证原料浓度、酸化反应条件和沉降速度的控制。

总结起来，白炭黑的生产工艺主要包括气相法和湿法两种方法。

无论采用哪种方法，都需要经过一系列的步骤，包括原料准备、反应过程、产物处理和干燥等环节。

这些工艺要求严苛，需要合理的设备和操作条件，以确保生产出高质量的白炭黑产品。

气相法白炭黑生产工艺气相法白炭黑生产工艺白炭黑是一种重要的工业材料，在许多行业中有着广泛的应用。

由于其独特的物理和化学性质，白炭黑可以用于制造轮胎、橡胶制品、涂料、油墨、塑料等产品。

目前，白炭黑的生产主要采用了化学法、热裂解法和气相法等多种不同的工艺。

在这些方法中，气相法是一种较为先进的生产工艺，它能够使白炭黑的生产效率大幅度提高。

一、气相法白炭黑的生产原理气相法白炭黑生产原理是以液化木材、石油和天然气等为原料，通过爆炸氧化还原反应产生高温和高压，然后将反应得到的一氧化碳和热分解出的碳黑进行快速混合，形成白炭黑的过程。

这种工艺可以分为四个阶段：预热阶段、还原阶段、氧化阶段和混合阶段。

预热阶段：将选定的原料加热到高温，并且将其转化为液态状态。

在这个过程中，一些反应会发生，这些反应会产生能够促进气相反应的物质。

还原阶段：在这个阶段，按照一定的进料速度，将经过预热处理的液态原料加入还原反应炉中。

在还原炉内，液态原料在高温条件下与空气进行反应，这个反应会将原料分解成一氧化碳和二氧化碳。

氧化阶段：在还原阶段，一氧化碳和二氧化碳会混合在一起，进入氧化炉进行氧化反应。

在氧化炉中，一氧化碳会被氧气氧化成为CO2，这个反应会放出产生高温的能量，这些能量可以用来维持炉内温度。

混合阶段：最后，在氧化炉中，CO2会与碳黑进行混合。

当CO2分子与碳黑分子相互碰撞时，会产生分解反应，并产生白炭黑。

二、气相法白炭黑的优点气相法白炭黑生产工艺具有以下优点：1. 生产效率高：在气相法白炭黑生产工艺中，所有的反应都是在高温、高压环境下进行的。

这些条件会促进反应的进行，使得生产效率大大提高。

2. 产品质量高：在工艺过程中可以严格控制原料的含量和温度等参数，能够获得更好的产品质量。

3. 生产成本低：气相法白炭黑的生产过程相对于传统的生产方法更加简单，而且能有效利用原料。

因此，生产成本相对较低。

4. 环保：气相法白炭黑生产工艺中，大量的废气会被吸收再利用，废料也可以被妥善处理，减少了对环境的污染。

白炭黑常见制备方法摘要：本文介绍了白炭黑的常见制备方法及其产品应用。

关键词：白炭黑；气相法；沉淀法；解离法基金项目：黑龙江工程学院大学生创新训练项目（202211802211）白炭黑常见的制备方法主要有三种：气相法、沉淀法和离解法。

工业上制备方法一般是这三种方法，或者是这三种方法的组合或改良。

1.气相法气相法通常称为化学气相沉积法，又被称为热解法。

一般是在高温条件下加入氧气、四氯化硅和氢气进行反应从而制备出烟雾状的白炭黑[1]。

具体步骤为：将空气和氢气通过增加压力、分离、采用冷却的方式进行脱水、再放入硅胶中进行干燥、最后经过除尘过滤等一系列的步骤后送入合成的水解炉中。

将原料SiCl4送至精馏塔精馏后，在蒸发器中使之蒸发，并用干燥、过滤后的空气用作载体，将处理后的产物送至合成水解炉中。

在高温下SiCl4被气化，将其与一定量的氢气和氧气的混合气体在高温下进行气相水解。

生成的气相SiO2颗粒非常小，与气体很容易形成气溶胶，从而不容易被捕集，因此需要使其先在聚集器中先聚集成较大颗粒，然后用旋风分离器进行收集，最后送入脱酸炉中进行脱酸处理，通过含氨空气吹洗气相二氧化硅至pH为4～6便可得到最终产品。

用这种方法生产制备的白炭黑产品，其比表面积、粒径大小、结构性能和表面性质都和三种气体的配制比例、二氧化硅核在燃烧室中处理的时间、燃烧温度等因素有关。

得到的产品一般是球形颗粒，粒径在10-40nm之间，化学纯度大，比较面积高。

气相法的优点是所得的产品纯度非常高，分散性非常好，颗粒小并呈球形，白炭黑表面具有较少的羟基，补强性能十分优异。

缺点是技术设备要求比较高，所用的原料也相对比较贵，制备工艺也比较复杂。

2.沉淀法我国市场上生产白炭黑的主要方法就是采用沉淀法来生产白炭黑[2]。

沉淀法又被称为硅酸钠酸化法，沉淀法一般是将硫酸或盐酸与水玻璃作用,第一步先生成硅酸,然后生成的硅酸进一步分解而制得白炭黑。

沉淀法之所以在我国能作为白炭黑的主要生产方法是因为沉淀法的生产技术和设备相对来说都比较简单。