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白炭黑
一、简介
，因其为白色，且主要物性及用途与炭黑相似而得名。
白炭黑的主要成份是SiO
2
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。
白炭黑各指标在应用中的作用
1、比表面积
白炭黑补强作用的大小，主要取决于它的比表面一般随比表面积增大，橡胶制品的各项强度指标均增大，但回弹性降低，撕裂强度降低，且不耐磨，混炼时分散困难，生热高，胶料门尼粘度大，易焦烧，因此，不同配方，不同用途，要求比表面积也不一样，比表面积对硫化橡胶物理机械性能的影响不是始终如一的。
2、吸油值
吸油值大小体现的是结构度的高低，吸油值大，结构度小，硫化胶的伸强度一般较大，抗张强度和硬度较大，特别是耐磨耗较小，但伸长率较低。
3、900℃灼烧减量
表现的是表面羟基过多时，易造成橡胶复合材料的结构化，使材料变脆。
影响加工性能，并且硫化胶易掉块，且表面羟基对硫化促进剂有强烈的吸附作用，延长硫化时间。
4、105℃加热减量
反映粒子空隙中自由水的多少，过少时，胶料结构化程度高炼胶变得困难，若加热减量为零，则白炭黑毫无用处，一般控制在6%左右较合适。
5、PH值
一般在7左右，PH值升高（酸性减小），胶料硫化速度加快。
、
6、可溶性盐
越少越好，但越少，成本越高。
橡胶工艺学课程习题一．名词解释∶1．橡胶：是一种有机高分子材料，能够在大的变形（高弹性）下迅速恢复其形变；能够被改性（硫化）；改性的橡胶不溶于（但能溶胀于）沸腾的苯、甲乙酮、乙醇和甲苯混合液等溶剂中；改性的橡胶在室温下被拉伸到原长的2倍并保持1min后除掉外力，它能在1min内恢复到原长的1.5倍以下。
2．格林强度：未经硫化的拉伸强度3．冷流性：生胶或未硫化胶在停放过程中因为自身重量而产生流动的现象。
4．活性剂：配入橡胶后能增加促进剂活性，能减少促进剂用量或降低硫化反应温度，缩短硫化时间的物质5．促进剂的迟效性6．焦烧：加有硫化剂的混炼胶在加工或停放过程中产生的早期硫化现象。
焦烧现象本质是硫化，胶料局部交联7．工艺正硫化时间：胶料从加入模具中受热开始到转矩达到M90所需要的时间。
8．硫化返原：又称返硫，是胶料处于过硫化状态，胶料的性能不断下降的现象。
9．硫化效应:硫化强度与硫化时间的乘积，用E表示。
? 10．防老剂的对抗效应:防老剂（抗氧剂）并用后产生的防护效能低于参加并用的各抗氧剂单独使用的防护效能之和11．防老剂的协同效应:防老剂（抗氧剂）并用后的防护效能大于各抗氧剂单独使用的效能之和，是一种正效应。
12．软质炭黑:粒径在40nm以上，补强性低的炭黑13．硬质炭黑:粒径在40nm以下补强性高的炭黑14．结合橡胶:也称为炭黑凝胶，是指炭黑混炼胶中不能被它的良溶剂溶解的那部分橡胶。
15 ．炭黑的二次结构:又称为附聚体，凝聚体或次生结构，它是炭黑聚集体间以范德华力相互聚集形成的空间网状结构，不牢固，在与橡胶混炼是易被碾压粉碎成为聚集体。
16．增塑剂:增塑剂又称为软化剂，是指能够降低橡胶分子链间的作用力，改善加工工艺性能，并能提高胶料的物理机械性能，降低成本的一类低分子量化合物。
17．塑炼:塑炼是指通过机械应力、热、氧或加入某些化学试剂等方式，使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程18．压延效应压延后胶片出现性能上的各项异性现象19. 抗氧指数又称塑性保持率，是指生胶在140℃×30min前后华莱士塑性值的比值，其大小反映生胶抗热氧化断链的能力。
低铁沉淀法白炭黑的制备摘要：随着经济的发展越来越多的行业需要白炭黑低铁限铁，低于180ppm的低铁白炭黑的应用面也越来越广，本文主要介绍了一种生成低铁白炭黑的方法、生产注意事项及工艺条件。
关键词：低铁、沉淀法白炭黑、生产条件、用途一、概述在白炭黑竞争日益激励的今天，铁含量的高低直接关联其涉足的领域、硅橡胶、医用助剂、食品辅料、绝缘材料等行业都对白炭黑的含铁有明确的限制，所以沉淀法白炭黑中的铁越来越得到生产企业的重视。
本文所述及的白炭黑指其含量为≤180ppm的可适用于上述四领域的低铁白炭黑。
低铁沉淀法白炭黑制备原理：低铁沉淀法白炭黑主要是将一定浓度的泡花碱与硫酸在一定的反应条件及工艺要求下发生酸碱中和反应而得，其间加入部分络合剂及限铁添加剂达到利于在漂洗阶段除铁的目的。
反应方程式如下：Na2SiO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2SiO3H2SiO3 +（n-1）H2O SiO2.nH2O + H2O流程方框图：二、制备过程低铁沉淀法白炭黑的制备过程主要包括：反应、压滤、干燥、包装等工序：1、反应向反应缸内加入一定量的净化后的水，升温至75-95℃，先预加入7%左右的m浓度的泡花碱，混合搅拌，取样测定，调整浓度至n，同时滴加事先配好浓度的酸碱，反应90分钟后，停止加碱，进入酸化，调PH至4.3-4.5。
反应结束后，老化10分钟。
反应过程中分阶段加入络合剂及限铁助剂。
2、压滤漂洗将反应好的物料，经冷却后用泵打入压滤机进行压滤，待料进好后开启水泵漂洗至硫酸盐含量低于0.5%。
及测试电导率到一定值，漂洗水要经净化并有温度限制。
3、干燥将上一工段输送来的浆料，经打浆后用泵送入离心喷雾干燥塔，控制雾化盘转速，干燥塔出口温度，以便得到理想的物料。
干燥后自动包装，包装时进行终端除铁。
三、生产注意事项及具体工艺要求沉淀法白炭黑中的铁从工艺上看，主要来自生产原料（泡花碱和酸）、漂洗水以及设备、管道的腐蚀等，要生产低铁白炭黑就要从这些方面入手，尤其是原料方面，占主导因素，故需采用优质的原料，浓硫酸和固体泡花碱的采购必须有选择性，浓硫酸的质量指标以国家标准执行，还要外增加两项指标，即色泽和铁含量。
白炭黑指标
一、白炭黑技术条件（GB10517-89）
1、分子式：SiO2.nH2O
2、产品外观：白色粉末或粒状
3、按比表面积（BET），分为ABCDEF六个类别。
类别比表面积
（m2/g）类别比表面积
（m2/g）
A >190 D 100−130
B 160−190 E 70−100
C 130−160 F <70
4、白炭黑技术要求
项目技术要求
二氧化硅含量% >90
外观颜色优于、等于样本或认可的样品加热减量（105℃,2小时）% 4.0—8.0
灼烧减量（950℃,2小时）% <12
PH值（5%水溶液） 6.0—8.0
DBP吸油值cm3/g 1.5—3.5
Na2SO4 %≤0.2
铁（Fe）mg/kg %≤500
铜mg/kg %≤30
锰mg/kg %≤50
在食品行业内或对外出口的白炭黑对铜、锰及其他有色金属要求比较严格。
二、中、高端白炭黑
在国标白炭黑技术指标的基础上，通过对设备、工艺及原料、配方的改进创造出不同用途的白炭黑，所谓的中、高端白炭黑就是对白炭黑进行表面改性处理后，使其含量更高、更细化，使白炭黑的物理应用指标达到极致，从而提高了白炭黑的附加值，在行业内称为中、高端白炭黑。
国家对此没有一个统一的技术指标。
国内外白炭黑标准介绍王定友邓毅（全国橡标委炭黑分技术委员会）摘要：本文介绍沉淀水合二氧化硅（俗称为白炭黑）和气相二氧化硅两类产品国内外标准的相关内容，同时分析了主要的技术差异。
1前言白炭黑的主要成份是二氧化硅，因其具有对橡胶的补强作用而俗称为白炭黑。
工业化生产的白炭黑按其生产技术的不同可分为两个大的类别，一种是沉淀水合二氧化硅，另一种是气相二氧化硅。
两类产品的都有成熟的工艺，通过调整工艺参数，已能生产出多达数十个规格的产品，以适应各个领域、行业、产品的个性化需求。
沉淀法白炭黑作为橡胶补强原材料主要用于鞋类、轮胎和其它浅色橡胶制品，也可用于农药、饲料等行业中做载体或流动剂；在牙膏中做磨擦剂、涂料中做分散剂、抗沉降剂或消光剂；医药及食品等行业做吸附剂等。
鞋类，包括胶鞋和运动鞋是沉淀法白炭黑的最大用户，占约40%。
气相二氧化硅在国外有60多年的生产历史，2008年我国气相二氧化硅生产厂扩展为家，产量约为1万吨。
在发达国家，气相二氧化硅的消费领域中涂料占60%，橡胶工业占30%。
在橡胶中气相二氧化硅主要用于室温硫化硅橡胶和热硫化硅橡胶。
气相二氧化硅具有各方面的用途，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性,在众多学科及领域内独具特性,有着不可取代的作用。
纳米二氧化硅俗称“超微细白炭黑”,广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体,石油化工,脱色剂,消光剂,橡胶补强剂,塑料充填剂,油墨增稠剂,金属软性磨光剂,绝缘绝热填充剂,高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。
并为相关工业领域的发展提供了新材料基础就标准而言，国内主要有国家标准、行业标准、企业标准三个层次，国际上主要有ISO标准和跨国公司的公司标准两个层次。
本文主要介绍国内外白炭黑标准的技术内容及相互间的一些异同点。
2我国的白炭黑标准2.1沉淀法白炭黑标准对于沉淀法白炭黑，国内有一系列标准，包括有14个行业方法标准和3个国家方法标准，其中HG/T 3061-2009《橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅技术条件》是产品标准，其余标准为方法标准，标准名称及采用标准情况见表1。
干燥方式对沉淀白炭黑性能的影响郝书峰;郑治祥;范卫青;徐光青;吕珺【摘要】以水玻璃和硫酸为原料,文章采用化学沉淀法制备了白炭黑料浆,然后通过烘箱干燥、微波干燥和喷雾干燥3种不同的干燥方式获得白炭黑颗粒.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、比表面积(BET)分析、吸油值(DBP)分析等对3种不同颗粒的结构、形貌及性能进行了表征.结果表明:喷雾干燥得到的颗粒较适中,为30～50 μm；微波干燥的颗粒含水量较高,表现密度达到0.435 g/mL,灼烧减量达到50％左右；干燥方式对白炭黑吸油值影响最大,其中喷雾干燥得到的白炭黑有较高吸油值,达3.0 mL/g；对于高性能轮胎的补强剂,推荐使用喷雾干燥法.%Precipitated SiO2 slurry was prepared by chemical precipitation, using sodium silicate and sulfuric acid as starting materials. And then oven drying, microwave drying and spray drying were used to obtain three kinds of different precipitated SiO2 particles separately. The structure, morphology and property of the precipitated SiO2 particles were characterized with X-ray diffraction, scanning electron microscopy, specific surface area analysis(BET value) and oil absorption value analysis(DBP value). The results show that: the particles obtained by spray drying have appropriate average size of 30-50 μm; the particles obtained by microwave drying have higher water content with an apparent density of 0. 435 g/mL and an ignition mass loss of up to 50 %; drying methods have a large influence on oil absorption value. The particles obtained by spray drying has a higher oil absorption value of 3. 0 mL/g. Spray drying method is recommended for high-performance tire reinforcing agent.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(034)011【总页数】4页(P1636-1639)【关键词】白炭黑;干燥方式;吸油值;分散性【作者】郝书峰;郑治祥;范卫青;徐光青;吕珺【作者单位】合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TQ127.2白炭黑是一种重要的精细无机化工产品，它具有活性高、比表面积和分散能力较大，化学性质稳定，机械强度高，耐酸、碱，耐高温，有很高的绝缘性等特点。
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。
