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。

水分含量过高会影响白炭黑的性能和储存稳 定性，需采用干燥失重法进行测定。
实验室检测方法介绍
化学分析法
通过化学反应测定白炭 黑中SiO2的含量，常用 方法有重量法和容量法。
仪器分析法
采用光谱、色谱等仪器 分析方法对白炭黑的成 分、结构等进行测定， 如红外光谱法、X射线 衍射法等。
物理性能测试
对白炭黑的吸油值、硬 度、耐磨性等物理性能 进行测试，以评价其应 用性能。
白炭黑定义
白炭黑是一种白色、无毒、 无定型的微细粉状物，主 要成分是二氧化硅。
物理性质
具有高的比表面积、多孔 性、吸附性强、化学性质 稳定等特点。
化学性质
不溶于水、酸和碱，也不 与这些物质发生反应，但 在高温下能与碱金属氧化 物发生反应。
气相法制备原理
气相法定义
气相法是一种通过化学反应在气相中 直接合成白炭黑的方法。
生产过程中的安全防护措施
生产设备安全
介绍气相法白炭黑生产过程中涉及的主要设备及其安全操作规程， 如反应釜、输送管道、阀门等。
个人防护措施
阐述员工在生产过程中应佩戴的个人防护用品，如防毒面具、防护 服、手套等，以及正确的佩戴方法和更换周期。
应急救援措施
列出针对可能发生的生产安全事故的应急救援措施，如泄漏处理、火 灾扑救、人员疏散等，以及相应的应急演练和培训要求。
废水处理及循环利用
废水来源及性质
01
说明气相法白炭黑生产过程中废水的主要来源，以及废水的性
质、成分和危害。
废水处理工艺
02
详细介绍废水的处理流程，包括物理、化学和生物处理方法的
应用，以及不同工艺之间的比较和选择。
废水循环利用
03
探讨废水循环利用的可行性和方法，如回用于生产、农业灌溉

1.5. 气相法白炭黑的绝热性



无定形二氧化硅具有非常弱的导热性。尤其它的绝热范围 可到1000℃，气相法白炭黑在绝热领域中的应用已被证明 是非常成功的。 大体上，下列对高分散粉末热传导的贡献：热辐射、固体 －固体传导、气体传导和自然对流。因为小毛孔尺寸的自 然对流,而且也因为小固体物质容积率的固体-固体传导， 能导致第一个近似值被疏忽。HL-380在50-130℃的温度 内,由于辐射热而造成的热量损失占总损失热量的10％,当 其余热量损失归因于气体传导。在较高的温度下(大约 800℃) ，热辐射贡献将会急剧上升超过50%。 气相法白炭黑也用在低温绝缘领域，在这里也具有相同的 重要特性。例如用在船或发电厂的绝热储藏加热器、飞机 涡轮、渠道绝缘和液体存储罐上。要使其达到最好的效果 可以使用HL-300 和HL-380。
2.1. 气相法白炭黑在硅橡胶中的应用


硅橡胶具有较好的耐高低温、隔热、绝缘、防潮、防化学 腐蚀、抗污染和生理惰性，在航空、航天、国防工业、机 械制造、建筑装饰、生物医学等四十几个部门具有不可替 代的作用，是公认的新型先进合成材料。 未经补强的硅橡胶，其强度不超过0.4Mpa，没有使用价 值。气相法白炭黑由于其比表面积大，粒径小，结构性高， 具有优异的补强性能，硅橡胶经气相法白炭黑补强之后， 强度最高提高可达40倍，具有广泛的用途。二氧化硅表面 上硅醇基（Si-OH）可以与硅橡胶分子形成物理或化学结 合，在二氧化硅表面形成硅橡胶分子吸附层，构成二氧化 硅粒子与橡胶分子联成一体的三维网络结构，从而达到补 强作用。
2.2. 气相法白炭黑在胶粘剂、密封剂中 的应用


在胶粘剂和密封剂中，气相法白炭黑主要作为补强剂和添 加剂，起到流变控制、防沉降、防止流挂和补强作用。 二氧化硅的粒径小、表面积大、表面硅醇基（Si－OH） 多及其聚集体的立体分支结构，通过氢键或范德华力使得 二氧化硅与聚合物分子之间、二氧化硅分子之间产生强力 作用，达到补强效果。 气相法白炭黑在胶粘剂和密封剂体系中均匀分散后，可以 形成一个二氧化硅聚集体网络，聚集体通过表面的硅醇基 （Si－OH）与聚合物分子形成氢键，使体系的流动性受 到限制，体系的粘度增加，从而起到增稠的作用，同时， 在剪切力的作用下，氢键和二氧化硅网络受到破坏，导致 体系粘度下降，即发生触变效应，便于施工，一旦剪切力 消除，二氧化硅网络和氢键又重新形成。从而有效防止产 品储存期间的沉降和使用过程中的流挂。

气相法白炭黑是硅橡胶常用的增强填料。

但是，由于气相法白炭黑表面存在活性轻基、吸附水及制备工艺导致其表面出现的酸区，使白炭黑呈亲水性，与生胶相容性不好，不能在其中很好地分散，从而降低硫化效率和增强性能。

常用的方法是对白炭黑进行表面处理。

所谓表面处理就是通过一定的工艺，利用一定的化学物质与白炭黑表面的轻基发生反应，消除或减少表面轻基的量，使白炭黑由亲水性变为疏水性，以提高它同生胶的亲和性。

处理工艺可分为干法和湿法。

干法是将干燥的白炭黑与有机物的蒸气接触并反应，湿法是将白炭黑与改性剂一起加热使改性剂沸腾回流。

早期的处理方法多采用湿法，但随着超微细粒子硫化态技术的发展，用干法同样可以达到湿法的物料接触状况，并且干法处理装置可以直接连在气相法白炭黑生产装置的前后，既经济又实用，还可避免湿法中有机溶剂易造成污染的问题川。

表面处理剂的种类也很多，常用的有氯硅烷类、硅烷偶联剂类、环状聚硅氧烷、醇类等，其中六甲基二硅氮烷是较常用、效果较好的一种表面处理剂。

本工作以六甲基二硅氮烷为主要处理剂，考察白炭黑的表面处理对加成型液体硅橡胶物理机械性能的影响。

1实验部分1.1原料乙烯基生胶，豁度25 Pa·S(25℃)，自制;含氢硅油，氢基质量分数大于1.6%，进口;乙烯基硅油，乙烯基质量分数为10%，自制;铂系催化剂，自制;4#气相法白炭黑，上海氯碱化工厂产品。

1.2白炭黑的表面处理将4#气相法白炭黑于110℃真空预活化3h，然后加入六甲基二硅氮烷、二甲基二乙氧基硅烷、水的混合处理剂，于150℃下处理8h后，再在150℃下真空脱除低分子2h，备用。

1.3混炼、硫化工艺混炼工艺生胶与经表面处理的白炭黑在混炼机上混炼均匀，于180℃热处理3h，备用。

硫化工艺混炼胶中依次加入乙烯基硅油，含氢硅油、铂系催化剂，混合均匀。

倒入模具后，真空脱泡0.5h，于120℃下硫化2h。

1.4性能测试用日本岛津公司产AG-2000A型拉力机按GB 528-92，GB 529-91测定硫化胶的拉伸强度和撕裂强度，用LX-A硬度计按GB 531-92测定试样的邵尔A型硬度。

气相法白炭黑又称气相二氧化硅、烟化二氧化硅，是利用硅烷的卤化物，如四氯硅烷(SiCl4)、甲基三氯硅烷(CH3SiCl4)等，是在氢氧燃烧火焰中高温水解制得的一种无定形二氧化硅。

其原生粒子粒径为5-50nrn，比表面积一般为50-400m2/g。

无机纳米粉体材料气相法白炭黑以其优异的补强、增稠和触变性能和粒子的纳米效应，广泛地应用于有机硅材料、涂料、油漆、胶黏剂、电器、电子、造纸、化妆品、医药等领域。

近年来，气相法白炭黑作为高分子材料的添加剂、补强剂，对聚合物性能的提高和改善越来越受到科研工作者的关注。

1 气相法白炭黑的制备生产气相法白炭黑的硅烷卤化物原料目前主要有SiCl4和CH3SiCl3两种。

1941年，德国Degussa公司成功开发了气相法白炭黑的生产技术，使用的卤化物就是SiCl4。

此外，随着全球有机硅工业的发展，有机硅甲基单体生产的副产物甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)的处理问题成为制约有机硅发展的一大障碍，国际上通常的做法是将副产物作为原料生产气相法白炭黑，为解决CH3SiCl3的堆积和促进有机硅甲基单体工业的良性发展提供了一条新的途径。

气相法白炭黑的制备原理是硅烷卤化物在氢氧焰生成的水中发生高温水解反应，温度一般高达1200-1600℃，然后骤冷，再经过聚集、旋风分离、空气喷射脱酸、沸腾床筛选、真空压缩包装等后处理获得成品。

反应原理如下：SiCl4+2H2+O2→(高温水解)SiO2+4HClCH3SiCl3+2H2+3O2→(高温水解)SiO2+CO2+3HCl+2H2O成品的质量(粒径、表面积、纯度等)与原料(包括氢气和氧气)的纯度、原材料的配比、进料温度、氢气和氧气的流量、合成炉和分离器的结构与精度等因素有关。

硅烷卤化物的纯度要高，不能含过多的杂质，否则不但会影响成品的色泽，还会导致其使用效果变差。

而原料中的气体也必须经过预处理，使之不含有水分，因为水分的存在会导致硅烷卤化物的水解。

气相法白炭黑生产工艺气相法白炭黑是一种高性能的新型材料，具有广泛的应用前景。

其生产工艺主要包括原料准备、气相反应、产品分离和洗涤、干燥和包装等步骤。

下面将详细介绍气相法白炭黑的生产工艺。

首先是原料准备。

气相法白炭黑主要是通过烃类原料进行生产，常用的有甲烷、乙烯、丙烯等。

这些原料需要经过净化、质量检测等步骤，确保原料的纯度和质量。

同时，还需要制备催化剂和载体材料等辅助材料。

接下来是气相反应。

原料与催化剂被送入反应器中，进行气相反应。

在高温高压的条件下，原料分子发生裂解，生成碳黑颗粒。

同时，还会生成一些杂质物质，如焦油、废气等。

反应过程需要严格控制温度、压力、气体流速等参数，以确保产品质量和反应效率。

然后是产品分离和洗涤。

反应后的混合物中包含碳黑颗粒、焦油、废气等物质。

为了分离出纯净的碳黑颗粒，需要采用分离设备进行操作。

一般常用的分离设备有离心机、过滤器等。

通过不同的操作方式，将碳黑颗粒和杂质物质分离开来。

然后通过洗涤和过滤等步骤，去除残留的杂质，得到纯净的碳黑颗粒。

接下来是干燥和包装。

洗涤后的碳黑颗粒需要进行干燥处理，以去除水分。

一般采用烘干机或真空干燥器进行干燥。

然后，通过包装设备将碳黑颗粒包装成适当的包装规格，以方便运输和使用。

总的来说，气相法白炭黑的生产工艺包括原料准备、气相反应、产品分离和洗涤、干燥和包装等步骤。

通过严格控制各个环节的操作和参数，可以得到纯净的气相法白炭黑产品。

这种生产工艺具有效率高、产品质量好的特点，是一种具有潜力的生产工艺。

气相法白炭黑概述白炭黑是一种高效的填充剂和增白剂，具有广泛的应用领域，包括橡胶制品、塑料制品、油墨、涂料等。

气相法是一种常用的生产白炭黑的方法，其原理是利用气相反应生成纳米颗粒，然后通过收集和处理，得到白炭黑产品。

本文将详细介绍气相法白炭黑的制备过程、工艺条件和优势。

制备过程气相法白炭黑的制备过程主要包括前处理、反应生成和后处理三个步骤。

1.前处理：在反应之前，需要对原料进行前处理操作。

通常，将合适的有机物以液体形式注入特定型号的反应器中。

这些有机物旨在提供碳源，同时也起到载体作用，有助于颗粒的生长和稳定性。

2.反应生成：在反应器中，通过阴极电解法或热解法，将有机物转化为气体相的白炭黑前体物质。

通过适当的温度和压力控制，可以在反应器壁上形成稳定的沉积层，从而实现白炭黑颗粒的生成。

这个反应过程是一个复杂的化学反应过程，需要高温、低压和合适的反应时间。

3.后处理：在反应生成之后，需要进行一系列的后处理操作，以获得最终的白炭黑产品。

这些操作包括过滤、洗涤、干燥和分散。

过滤的目的是去除残余的有机物和未反应的物质，洗涤可以去除残留的溶解剂和杂质，干燥可以去除水分和改善颗粒的流动性，最后通过分散操作将白炭黑颗粒分散到合适的介质中。

工艺条件气相法白炭黑的制备过程中，一些关键的工艺条件需要严格控制，以获得高质量的产品。

1.温度：反应温度是控制白炭黑的形态和粒径的重要参数。

通常，较低的温度有利于生成较小的颗粒，而较高的温度则有助于生成较大的颗粒。

根据不同的应用需求，可以调整反应温度来达到特定的产品要求。

2.压力：压力是控制反应速率和颗粒形态的关键因素。

较低的压力可以促进颗粒的生长，而较高的压力则有助于颗粒的聚集。

选择合适的压力条件可以有效地控制白炭黑的形态和分布。

3.反应时间：反应时间是指反应生成的持续时间。

适当的反应时间可以让颗粒充分生长，从而得到均匀的粒径分布。

反应时间过长或过短都可能导致颗粒的不均匀性和产品质量的下降。

知识：橡胶制品中的白炭黑一．白炭黑的制造白炭黑的制备多采用两种方法，即煅烧法和沉淀法。

煅烧法制备的白炭黑又称为气相法白炭黑或干法白炭黑，它是以多卤化硅（SiClx）为原料在高温下热分解，进行气相反应制得。

干法白炭黑粒径极小，约为15~25nm，飞扬性极大。

气相法白炭黑杂质少，补强性好，但制备复杂且成本高，主要用于硅橡胶中，所得产品为透明、半透明状，产品的物理机械性能和介电性能良好，耐水性优越。

沉淀法白炭黑普遍采用硅酸盐（通常为硅酸钠）与无机酸（通常使用硫酸）中和沉淀反应的方法来制取水合二氧化硅。

Na2OnSiO2+HClSiO2nH2O+NaCl沉淀法白炭黑粒径较大，约为20~40nm，纯度较低，补强性比煅烧法差，胶料的介电性能特别是受潮后的介电性能较差，但价格便宜，工艺性能好。

可单用于NR、SBR等通用橡胶中，也可与炭黑并用，以改善胶料的抗屈挠龟裂性，使裂口增长减慢。

二．白炭黑的结构1．白炭黑的化学结构白炭黑的95~99%的成分是SiO2，经X射线衍射证实，因白炭黑的制法不同，其结构有不同差别。

气相法白炭黑内部结构几乎完全是排列紧密的硅酸三维网状结构，这种结构使粒子吸湿性小，表面吸附性强，补强作用强。

而沉淀法白炭黑的结构内除了生成三维结构的硅酸外，还残存有较多的二维结构硅酸，致使结构疏松，有很多毛细管结构，很易吸湿，以致降低了它的补强活性。

2．白炭黑的结构白炭黑的结构象炭黑，它的基本粒子呈球形。

在生产过程中，这些基本粒子在高温状态下相互碰撞而形成了以化学键相连结的链枝状结构，这种结构称之为基本聚集体。

链枝状结构彼此以氢键吸附又形成了次级聚集体结构，这种聚集体在加工混炼时易被破坏。

三．白炭黑的表面化学性质1．表面基团图3-24白炭黑的表面模型相邻羟基（在相邻的硅原子上），它对极性物质的吸附作用十分重要；隔离羟基，主要存在于脱除水分的白炭黑表面上。

这种羟基的含量，气相法白炭黑比沉淀法的要多，在升高温度时不易脱除；双羟基，在一个硅原子上连有两个羟基。

附件1：气相法白炭黑相关标准概述1 气相法白炭黑概况气相法白炭黑(又名气相二氧化硅)是利用卤硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形二氧化硅产品，该产品的原生粒径在7- 40nm 之间，比表面积一般在100m,/g ---400m'/g范围内，产品纯度高，sio:含量不小于99.8%，是一种极其重要的无机纳米粉体材料。

由于其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在橡胶、塑料、蓄电池、涂料、医药、农业和CMP等领域得到了广泛的应用。

气相法白炭黑一般有亲水型和疏水型两种产品，其中疏水型产品是利用亲水型产品通过表面化学处理而获得。

自1941年德国Degussa公司成功开发出气相法白炭黑的生产技术以来，目前全世界的气相法白炭黑年生产能力已超过20万吨，而且生产技术高度集中，主要由德国Degussa, Wacker,美国Cabot 及日本Tokuyama等少数几家公司控制全球市场，技术也控制得非常严密。

世界上气相法白炭黑发展的一个基本模式是生产企业与有机硅单体和后加工企业密切结合，气相法白炭黑生产厂家利用有机硅单体厂生产过程中的副产物为主要料制备气相法白炭黑，而在气相法白炭黑生产过程中所产生的副产物HCl则返回有机硅单体厂用于有机硅的合成，此外气相法白炭黑产品出来之后又大量用于有机硅产品的后加工，这样形成一个资源利用、相互促进发展的良性循环。

所以在全球最大的有机硅企业Dowcorning和GE公司单体工厂附近有最大的气相法白炭黑生产企业Cabot和Degussa公司，而Wacker公司则本身是两大类产品的生产企业。

(国内气相法白炭黑早期主要用于军工领域，但现在大量用于民用工业，如有机硅材料、电器、电子、胶粘剂、涂料、油墨、造纸等领域，为传统产品的升级换代提供了坚实的基础。

据初步统计，我国目前气相法白炭黑的总用量已经超过11000吨/年，并以极快的速度增长，预计到201。

年将达到20000吨/年。

白炭黑是什么引言白炭黑是一种广泛应用于各个领域的功能性材料。

它具有很高的比表面积和吸附性能，因此在能源、环境、材料等方面都有重要的应用价值。

本文将介绍白炭黑的定义、性质、制备方法以及应用领域。

定义白炭黑，又称气相法白炭黑，是一种无色、无味的颗粒状固体物质。

它是一种具有高比表面积和吸附性能的纳米材料。

白炭黑通常由耐高温的材料，如二氧化硅、硅酸盐等，在特定条件下制备而成。

性质1.比表面积：白炭黑的比表面积非常高，通常在100-1000平方米/克之间。

这使得白炭黑具有极强的吸附性能和反应活性。

2.光学性质：白炭黑具有良好的遮盖性和散射性，因此在化妆品和油墨等行业有广泛应用。

3.热稳定性：白炭黑能够在高温下保持稳定性，这使得它在高温反应和催化领域具有潜力。

4.化学稳定性：白炭黑在常规酸碱条件下都具有很好的稳定性，这使得它在化学工业中有广泛的应用前景。

制备方法白炭黑的制备方法主要包括气相法、溶胶凝胶法和高温煅烧等。

其中，气相法是最常用和有效的制备方法之一。

气相法制备气相法制备白炭黑是利用金属有机化合物或气态无机化合物作为前驱体，在高温条件下进行热解反应。

常用的气相法制备白炭黑的方法包括化学气相沉积法（CVD法）、溶胶凝胶法（Sol-Gel法）和喷雾法等。

以CVD法为例，制备白炭黑的步骤如下： 1. 准备金属有机化合物（如铝烯、硅烷等）和载气（如氢气、甲烷等）。

2. 将金属有机化合物和载气送入反应腔体，通过加热使其发生热解反应。

3. 反应生成的白炭黑颗粒被送出反应腔体，并进行后续处理，如洗涤、干燥等。

应用领域1.轮胎制造：白炭黑广泛应用于轮胎制造行业，主要用作轮胎加强剂和增白剂，能够提高轮胎的耐磨性和抗老化性能。

2.涂料和油墨：白炭黑能够提高涂料和油墨的遮盖性和光学性能，使其更具有光泽和美观度。

3.塑料制品：白炭黑可用作塑料制品的填料和增强剂，能够提高塑料制品的强度和硬度。

4.催化剂：由于白炭黑的高比表面积和吸附性能，它在催化剂领域有广泛的应用，能够提高催化反应的效率。