气相法白炭黑的卫生和安全说明

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。

气相二氧化硅产品说明书气相二氧化硅（俗称气相白碳黑）产品为人工合成物X射线列定形白色流动性粉末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布。

本产品是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。

其原生粒径介于7～40rim之间，比表面积一般大于100m2／g。

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。

一、Tamis产品的主要技术指标二、用途涂料及饱和树脂的增稠剂和触变剂在大型桥梁和船舶底漆使用的原浆涂料中，超细二氧化硅依靠表面羟茎作用形成氢键，在涂刷和喷涂时具有较好的流动性，而候静止依靠表面羟茎的氢键作用，很快失去流动性，防止了原浆涂料的流褂现象，在不饱和树脂的作用，与之相似。

建议使用Tamis-10，Tamis-10PS平光剂家具漆有向亚光方向发展的趋势，列沦清漆或色漆均可使用超细二氧化硅凝胶产品作为平光剂，另外卷材涂层、PVC、塑料壁纸、雨衣帐篷等平光剂亦可使用此类产品。

建议使用Tamis-20，Tamis-30聚乙烯、聚苯烯、无毒聚氯乙稀薄膜抗阻塞剂/开口剂在拉制薄膜之前的料中加入超细二氧化硅凝胶粒子在薄膜表面形成微小的凹凸层、薄膜之间存在微小的几何空间、防止低分子物质渗透，从而使薄膜极易打开，制备聚乙烯薄膜抗粘母粒，聚苯烯薄膜和无毒聚氯乙稀膜分别使用建议使用Tamins-10，Tamins-10PS重氮盐晒图纸予涂料的重要组成成份国外高质量的重氮盐晒图纸都经过一道予涂，予涂料的组成是聚醋酸乙烯和超细二氧化硅经过予涂的晒图纸图像清晰、明快、具有立体感。

建议使用Tamis-10四．气相二氧化硅在高分子工业中的应用1 在橡胶中的应用未经补强的硅橡胶，其强度一般只有03MPa，几乎不能使用。

要达到实际应用的水平，必须对其进行填充改性。

在常见的无机粉体填料(碳酸钙、沉淀法二氧化硅等)中，效果最好的是气相二氧化硅。

气象法白炭黑产品介绍气相二氧化硅（俗称气相白碳黑）是得用氯硅烷在氢氧火焰中高温水解而制得。

本品遇水润湿，能够在水中分散，是一种白色、无毒、无味、无定型的无机精细化工产品。

由于气相二氧化硅具有粒径水、比表面积大、表面活性高的特性，在硅橡胶、涂料、胶粘剂、油漆、油墨、塑料、化妆品以及农业、医药等领域有着广泛的应用，具有良好的补强、增稠、触变、消光、杀菌、抗紫外线等多种作用。

包装及运输多层真空是HDK&reg;的标准包装。

塑料层防止潮湿，能够使产品在干燥的环境下保存数月之久（注：每袋毛重10.65Kg、净重10Kg）。

技术指标产品型号150 200 380 检比表面积㎡/g(BET法) 170±20 220±25 380±30Q1-PH值（4%悬浮液）3.6-4.5 ISO787-9干燥减量（m/m%）≤1.5 ISO787-2灼烧减量1000℃(m/m%)≤2.5 ISO3262-1 筛余物45μm(m/m%)≤0.05 ISO787-18 表观密度（g/L）25-60 ISO787-11 二氧化硅含量(m/m%)≥99.8 ISO3262-20 碳含量(C)（m/m%）≤0.2 ISO3262-20 三氧化二铝含量（m/m%）≤0.003 ISO3262-20 三氧化二铝含量（m/m%）≤0.05 ISO3262-20 二氧化钛含量（m/m%）≤0.03 ISO3262-20 气相二氧化硅主要应用参考应用领域牌号添加量主要应用基本设备天然/合成橡胶200 5.0-30 补强密炼机、辊磨机捏合机高温硫化硅橡胶（HTV）150、200 15-50 补强提高介电性能轧制机捏合机高温硫化（RTV）弹性体硅橡胶150、200 3.0-30补强、触变密炼机、辊磨机、捏合机聚胺脂 3.0-25 聚硫橡胶0.1-5.0 丙烯酸酯类0.5-3.5密封胶、胶粘剂聚氯丁二烯胶粘剂200 1.0-2.增稠、触变、防沉、加工助剂、提高粘接力溶解装置、辊磨机混合（搅拌器）、出机环氧树脂胶粘剂乳液胶粘剂电容器包封料PVC 增塑PVC混合料200、380 0.3-2.5增稠、触变、防沉、防粘、自由流动性、提高介电性能溶解装置、轧制机、液体混合器电缆料薄膜200 0.1-1.0 高锌漆 1.0-2.0醇酯树脂漆0.1-1.0油漆、涂料聚酯漆150、200 0.5-2.增稠、触变、防沉溶解装置、轧制机、研磨机辊筒高速搅拌机丙烯酯树脂漆200、380 0.3-2.5层压树脂0.5-4.0粉末涂料0.5-5.0凝胶涂料（聚酯）200 2.0-3.0印刷、油墨凹凸版印刷200 0.5-2.增稠、触变、防沉、调节水平衡、提高亮度反差溶解装置、轧制机、液体混合器丝网印刷200、380 1.0-10 胶版印刷150、200 0.5-2.5药品、化妆品牙膏；药片；粉剂200 0.1-10增稠、触变、防沉、提高流动溶解装置、轧制机、机性、赋形剂械式混合机、气动式混合机油膏；乳霜150、200 0.2-3.0重氮复印纸200 3.0-5.0 填孔、提高反差溶解装置、搅拌机胶体蓄电池200 1.0-9.0 增稠、触变溶解装置、搅拌机主要用途：油漆涂料气相二氧化硅是一种添加剂，防止颜料沉淀起稳定性的作用。

气相二氧化硅（俗称气相白碳黑）产品为人工合成物X射线列定形白色流动性粉末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布。

本产品是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的无机非金属氧化物。

由于气相二氧化硅具有粒径小、比表面积大、表面活性高的特性，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。

白炭黑系列指标饲料级二氧化硅指标项目 I型（粉料） II型（粒料）二氧化硅% ≥ 95.5 95.5干燥损失(105℃ o2h) % ≤ 8.0 8.0硫酸盐含量% ≤ 1.0 1.0PH值 (10%水乳油液) 5.00—8.00 5.00—8.00DBP吸收值 2.00—3.50 2.00—3.50总铁含量mg/kg ≤ 1000.00 1000.00总铜含量mg/kg ≤ 10.00 10.00总锰含量mg/kg ≤ 10.00 10.00总砷含量mg/kg ≤ 2.00 2.00总铅含量mg/kg ≤ 10.00 10.00细度 95%通过0.150mm(110目)分析筛 95%通过0.198mm(80目)分析筛超细白炭黑指标项目 I型 II型 III型二氧化硅(干基) % ≥97 ≥97 ≥97比表面积m2/g ≥190 ≥190 ≥190DBP吸收值 ml/g 2.8—3.2 2.8—3.2 2.8—3.2PH值（5%水乳浊液） 6—7 6—7 6—7加热减量( 105℃.2h) 3—5 3—5 3—5灼烧减量(1000℃.2h) ≤5 ≤5≤5白度≥94 ≥94 ≥94筛余物(45℃ u m) 0.05 0.05 0.05中位粒径(u m) ≤2 ≤5 ≤10通用白炭黑指标项目 ZH199 ZH399 ZH599 ZH799 ZH999二氧化硅(干基) % ≥97 ≥97 ≥97 ≥97 ≥97比表面积 m2/g 250—300 220—250 180—220 ≥200 ≥200DBP吸收值 ml/g 2.5—3.5 2.5—3.5 2.5—3.0 2.0—3.0 25—35PH值（5%水乳浊液） 6—7 6—7.5 6—7.5 6—8 6—7.5加热减量 (工业105℃.2h) 5—7.5 5—7 5—7 5—7.5 4—6灼烧减量(1000℃.2h) 4—6 3—6 3—6 4—5 3—5中位粒径 (u m) ——— 15—30 ≤5炭黑炭黑（CARBON BLACK）分子量：12.01 是以含碳原料（主要为石油）经不完全燃烧而产生的微细粉末。

产品介绍及应用济南东亮化工有限公司气相法白炭黑为白色无定型絮状半透明固体胶态极微粒子，其化学式可以写作SiO2?nH2O，外观为蓬松的白色粉末，无毒无味，不溶于水和酸，化学性质稳定，耐高温，不燃烧，具有很高的电绝缘性。

气相法白炭黑以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性而在橡胶、涂料、医药、造纸等诸多工业领域得到广泛的应用，并为许多工业领域的发展提供了新材料和技术保障，已成为当今世界材料科学中最能适应时代要求和发展最快的品种之一。

◆气相法白炭黑在硅橡胶上的应用气相法白炭黑在硅橡胶中的用量非常大，尤其是在热硫化硅橡胶中，其添加量可达40%～50%。

虽然沉淀法白炭黑也可作为硅橡胶的补强填料使用，但由于吸水性和杂质含量较高，导致用其填充的硅橡胶的电性能、耐热性等不如用气相法白炭黑填充的硅橡胶；因此，气相法白炭黑在该应用领域中占据着主导地位。

未经补强的硅橡胶，其强度不超过0.4ＭＰａ，没有使用价值，经气相法白炭黑补强之后，其强度可提高40倍。

所以，气相法白炭黑是硅橡胶的优良补强剂。

关于气相法白炭黑的补强机理及模型非常多。

比较认可的解释是白炭黑表面的自由羟基与硅橡胶分子形成了物理或化学结合，在白炭黑表面形成硅橡胶分子吸附层，构成气相法白炭黑粒子与硅橡胶分子联成一体的三维网络结构，从而起到补强作用。

由于白炭黑表面的羟基与硅橡胶分子链形成氢键结合，在硅橡胶混炼胶的贮存过程中容易造成结构化效应，随着贮存时间的延长，混炼胶的塑性降低，加工性能变差，因此一般都需要添加适当的加工助剂(如羟基硅油等)或者选择表面经过处理的气相法白炭黑。

白炭黑经过预处理后，表面的羟基数减少，有助于白炭黑在生胶中的分散以及减少白炭黑与硅橡胶分子链间形成的氢键，从而防止结构化效应。

加工助剂的加入与表面处理的效果相同。

随着表面处理程度或加工助剂的增加，混炼胶的混炼时间缩短、可塑性增加，硫化胶的硬度下降。

◆气相法白炭黑在橡胶中的应用白碳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%。

利用氯硅烷在氢氧火焰中高温水解制得的气相二氧化硅（俗称气相法白炭黑）是一种白色、无毒、无味、无定形的无机精细化工产品。

通过调整工艺条件，GBS公司生产二氧化硅原生粒径在7～40纳米，比表面积在70～400m2/g之间的气相二氧化硅。

由于气相二氧化硅具有粒径小、比表面积大、表面活性高的特性，在橡胶、涂料、胶粘剂、油漆、油墨、塑料、化妆品以及农业、医药等领域有着广泛的应用，具有良好的补强、增稠、触变、消光、抗紫外线、杀菌等多种作用。

公司已于2003年6月通过了挪威船级社(DNV)的ISO9001/14001质量、环境一体化认证，气相二氧化硅HL-150，HL-200，HL-300，HL-380系列产品2004年被评为“广东省重点新产品”和“国家重点新产品”，2005年被广东省科技厅认定为“高新技术产品”。

公司最近根据市场需要，开发了一批专用型气相法白炭黑产品，其中有压缩型气相法白炭黑(HL-150P,HL-200P)，高透明型气相法白炭黑产品(HL-150H)，胶体蓄电池专用气相法白炭黑(HL-200B)，以及疏水型气相法白炭黑系列产品等。

疏水型产品处理剂有二甲基二氯硅烷和六甲基二硅氮烷，具体牌号有HB-615,HB-620和HB-215等。

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。