氨解沉淀法白炭黑的研究
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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”(EasyDispersibleSilica,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。
沉淀法白炭黑在轮胎胎面中的应用胎面是轮胎与路面接触的部位,要充足三个基本要求:一是具有较高的湿路面的抓着力或较好的牵引性,以确保车辆行驶及人员的安全;二是滚动阻力小,以节省燃油。
一般来讲,轮胎滚动阻力降低3%~4%,耗油量可削减1%。
基于胎面的滚动阻力约为轮胎的50%,降低其滚动阻力则是节省燃油的紧要途径;三是耐磨耗、使用寿命长。
胎面要获得上述性能,(白炭黑)特别是高分散性沉淀法白炭黑是必不可少的。
1、乘用轮胎胎面据报道,沉淀法白炭黑用在炭黑填充乘用轮胎胎面胶中可大幅度地改善轮胎的各项使用性能。
将具有高分散性的沉淀法白炭黑与特种溶液聚合物及硅烷偶联剂并用,再加上最佳的混炼工艺能克服因胎面胶的滞后损失降低,湿路面抓着性能随之降低的缺陷。
完全以白炭黑作为填充剂的胎面胶可使轮胎滚动阻力降低20%,这意味着胎面滞后损失降低了约50%,燃料消耗至少降低3%。
用36份沉淀法白炭黑,并掺入相当于沉淀法白炭黑用量3%的巯基硅烷偶联剂,构成填料总用量为72份的填充体系,经测试,乘用轮胎丁苯橡胶/聚丁二烯橡胶胎面胶的滚动阻力下降约25%,同时干、湿路面牵引性能无明显下降。
填充20份沉淀法白炭黑和40份N339炭黑的胎面胶,若使用TESPT偶联剂,则可获得平衡硫化效果,而且轮胎滚动阻力下降9%,胎面磨耗性能的变化微乎其微。
用沉淀法白炭黑代替炭黑(占原炭黑用量的40%~60%),并使用偶联剂(占沉淀法白炭黑用量的13.6%)经试验结果表明,以充油天然橡胶/聚丁二烯橡胶为主的乘用轮胎胎面,其冰面牵引力增大5%,滚动阻力下降18%,湿路面牵引力与对比轮胎的相等。
胎面磨耗性能几乎没有变化。
在天然橡胶/丁苯橡胶/聚二丁烯橡胶胎面胶讨论中,发觉增大沉淀法白炭黑用量,并使用有机硅烷,同时削减炭黑用量,可大幅度降低60℃时胎面胶的损耗角正切值。
该数值一直被人们认为是预期滚动阻力的量度指标。
在炭黑填充天然橡胶胶料掺用沉淀法白炭黑的讨论中,用3,3—二硫代二丙酸盐作硅烷偶联剂时,300%定伸应力、回弹性和硬度值有所提高,60℃时胎面胶的损耗角正切值下降。
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。
与具有相同硬度和耐磨性的炭黑填充物相比,胎面胶中含有沉淀法白炭黑可改善其抗裂口增长性及撕裂强度。
与其他橡胶比较,白炭黑可以相对容易和迅速地与环氧化天然橡胶(ENR)混合。
且产物的增强效果也最好。
在含有ENR的胶料中,白炭黑的增强效果和炭黑N330相似。
在SBR/BR共混体系中加入沉淀法白炭黑制成的乘用车胎面胶的滚动阻力减少50 ,而干、湿牵引性没有明显的改变。
Evans等介绍了一种超高增强沉淀法白炭黑,这种白炭黑用于胎面胶有以下优点:在不使用偶联剂时,胎面胶的滚动阻力降低而冰牵引性能提高;使用偶联剂后可减少胶料的焦烧、硫化时间,改善其抗裂口增长性,提高其扯断伸长率、硬度和300 定伸应力,同时不影响炭黑。
虽然白炭黑与炭黑并用为轮胎胎面胶增强剂时能明显改善胶料的撕裂强度,且能抑制胎面胶老化龟裂,防止胎面产生裂口裂纹,但是这种胶料的耐磨性稍差,扯断变形较大,生热大实际使用过程中,白炭黑必须经改性后才能弥补胶料性能的不足。
与炭黑相比,白炭黑表面有一层均匀的硅氧烷和硅烷醇基,硅烷醇基的存在使白炭黑表面易于进行化学反应,这使白炭黑表面可相对容易地进行改性常用于白炭黑表面处理的偶联剂是双(3一三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫烷(TESPT),这种有机硅烷可与橡胶及填料反应,在填料和聚合物分子间引入共价键,从而改善聚合物与填料间的作用。
研究发现,使用TESPT后,含2O份沉淀法白炭黑和4O份N332炭黑的胶料可使滚动阻力降低,而胎面胶的磨耗性能和湿牵引性能改变很小。
沉淀法白炭黑生产
沉淀法白炭黑的生产主要包括以下步骤:
1.准备溶液:将所需原料溶解于适当的溶剂中,形成基
础溶液。
2.调整溶液:根据所需产品的性质,添加适当的试剂来
调整溶液的酸碱度、离子浓度等。
3.沉淀反应:在溶液中加入沉淀剂,使所需的成分发生
沉淀反应,生成沉淀物。
4.过滤和洗涤:将生成的沉淀物过滤出来,并进行洗
涤,以去除杂质和多余的溶剂。
5.干燥和粉碎:将洗涤后的沉淀物进行干燥,然后进行
粉碎得到白炭黑产品。
需要注意的是,沉淀法制备白炭黑的硅源以硅酸盐为主,生产成本较高,同时对环境条件的要求也较为苛刻。
因此,在具体生产过程中需要综合考虑各种因素,如原料成本、生产效率、环境保护等。
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第5期·1818·化 工 进展沉淀白炭黑吸湿特性及动力学、热力学分析胡志波,郑水林,陈洋,刘阳钰,孙志明(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083)摘要:白炭黑是一种重要的吸附材料,以沉淀白炭黑为原料,研究了沉淀白炭黑在温度为15℃、20℃、25℃和30℃,相对湿度为11%、33%、43%、75%、85%和98%条件下的吸湿性能,并进行吸湿动力学分析。
利用多孔介质等温吸附热力学原理,计算沉淀白炭黑的等温吸附热。
结合XRD 、SEM 、FTIR 和氮吸附法分析沉淀白炭黑的吸湿机理。
结果表明:沉淀白炭黑具有良好的吸湿性能,在温度为30℃、相对湿度为98%时48h 吸湿量达到23.71%。
相对湿度在11%~85%范围内,温度越低、相对湿度越高,沉淀白炭黑的吸湿性能越强;相对湿度为98%时,温度越高,沉淀白炭黑的吸湿性能越强。
沉淀白炭黑的吸湿动力学符合准二级动力学模型。
等温吸湿曲线符合典型的可冷凝蒸汽在孔隙物质中物理吸附的S 型曲线,水分子与沉淀白炭黑之间的作用力主要为范德华力和氢键作用。
关键词:沉淀白炭黑;吸湿;动力学;热力学中图分类号:TB321 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2017)05–1818–07 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2017.05.032Adsorption characteristic of moisture by precipitated silica includingkinetics and thermodynamics analysisHU Zhibo ,ZHENG Shuilin ,CHEN Yang ,LIU Yangyu ,SUN Zhiming(School of Chemical and Environmental Engineering ,China University of Mining & Technology (Beijing),Beijing100083,China )Abstract : Precipitated silica is an important adsorption material. The ability of moisture adsorption of precipitated silica was tested under different temperatures (15℃,20℃,25℃ and 30℃)and various relative humidities (RH=11%,33%,43%,75%,85% and 98%). And the dynamics of moisture adsorption was analyzed. The isothermal adsorption heat of precipitated silica was calculated based on the principle of thermodynamics of porous media isothermal adsorption. The adsorption mechanism was analyzed by XRD ,SEM ,FTIR ,and pore structure. The results showed that the precipitated silica had excellent performance on the moisture adsorption. The moisture content reached 23.71% under the condition of 30℃ and 98%RH after 48 hours. Precipitated silica performed better under lower temperatures and higher relative humidities when the relative humidity was between 11% and 85%,while moisture adsorption ability increased with the rise of temperature when the relative humidity was 98%. The adsorption reaction was consistent with the pseudo second order kinetics equation. It could be concluded that the moisture adsorption isotherms is S type physical adsorption of condensable vapor in porous material ,and Van der Waals force and hydrogen bond are the main forces. Key words :precipitated silica ;moisture adsorption ;kinetics ;thermodynamics博士生导师,研究方向为资源综合利用与非金属深加工、粉体加工与矿物材料制备技术。
六,沉淀白炭黑便面性质及其表面改性处理来源:世界化工网全文请访问: /睡过站了1.表面性质表炭黑的一次粒子直径约0.1~-0.01μm,二次聚集体直径在几个μm范围,属于超细粒子范畴.粒径大小直接影响白炭黑的补强性能,是白炭黑的主要性能指标,也是补强白炭黑的主要依据之一.粒径越小,粒子与聚合物接触面就越大,其补强效果越高.粒径在0.01~0.02μm 的白炭黑,实验表明将赋予制品最高的抗张强度,抗撕裂性和耐磨性.由于表炭黑一次粒子粒径小,表面能很大,因此得到的白炭黑产品实际上是它们的二次聚集体.依据系统条件的不同,最疏松的聚集体里,每个粒子可同三哥相邻粒子连接,而最紧密的聚集体里,每个粒子可同12个相邻粒子连接.粒子排列的配位数不同,形成聚集体的疏松状态,孔结构也有着明显差异,后者又直接影响着产品的使用性能.沉淀法白炭黑在制备时,由于溶液呈碱性,则通过单硅酸的不断缩聚和交联作用而形成无定行SiO2”粒子”,其中硅和氧以正四方体方式键合成有缺陷的三围结构,即晶体取向在大范围内无序,而在小范围内有序.因此,除粒子的外层硅原子上吸附了羟基外,内部晶格缺陷也导致了有利的硅醇基团,不过这种有利基团既不能吸附,也不与外来世纪进行反应.仅此还不能充分体现表面特性,还必须知道表面硅醇基团的分布(或浓度)及其类型.红外光谱集热重分析的研究结果表明,白炭黑表面有可能存在三种类型的硅醇基团,即孤立型,邻位型和连体型如图:完合水合的,未经热处理的白炭黑表面,主要是连位型硅醇基.这是由于白炭黑聚集体的第一层于第二层硅原子间的硅醇基不完全的缩合反应,导致表面第一层的硅原子带有两个羟基.这种情况当在真空下加热到越200℃,连位型硅醇基就会不可逆的小时了.相反.完全失水的白炭黑表面,只有孤立型硅醇基.即使温度达到高达400℃,孤立型硅醇基仍保持稳定.随着水合度的增加,孤立型硅醇基逐渐减少,而邻位型硅醇基则逐渐增加.邻位型硅醇基对水合极性物质的吸附能力较强.实验于分析结果已经证实,沉淀法白炭黑表面羟基浓度8~9个OH/ 2,nm.白炭黑亲水性的强烈程气相法白炭黑表面羟基浓度为2~4个OH/2nm度,则决定于表面硅醇基以氢键形式与水分子相连接的吸附能力.上述白炭黑表面硅醇基团的存在,一方面赋予了白炭黑具有较高的表面活性,如比酯.酚的羟基表现更大的酸性,可以导致许多有意义的物理吸附和化学反应现象;另一方面造成白炭黑表面极性较大,易被水侵润,而与有机物,烃类聚合物相溶性不好,极大的降低了使用性能和使用范围.沉淀白炭黑用于橡胶制品为填充补强剂,不仅增加了在橡胶里尽快达到润湿和分散困难程度,而且不能与硫反应形成偶联键.这些是白炭黑补强性能的主要原因,自然也就是对沉淀法白炭黑表面进行改性的主要目的.在过去一段时间里,白炭黑的表面改性研究和表面改性产品的研究曾达到了高潮,综合研究成果,可供采用的方法有表面高温处理和表面化学处理.2.表面改性处理(1)表面高温处理表面高温处理,就是讲沉淀白炭黑进行高温热处理,出去白炭黑表面吸附的一些分子(即水和其他低分子量的吸附质).这样的结果,可以改善部分硫化特性,但效果不显著.(2)表面化学处理表面化学处理,就是用某些化学试剂于白炭黑表面活性硅醇基进行反应,得以提高白炭黑同聚合物胶料的亲和性及反应活性.能对白炭黑表面进行化学处理的试剂很多,进行化学处理的方法也各式各样,有许多关于这方面的文献和专利,一下简介部分内容.具体采用的工艺方法有:①蒸汽法将干燥的白炭黑yui有机物的蒸汽直接接触,发生需要的反应;②回流法将白炭黑与反应液一起煮沸回流,发生希望的反应;③压热反应法将白炭黑于反应液一起在高压釜中进行热压处理,使其发生指定的反应.采用的具体化学反应有:尽管方法许许多多,但只有少数几种有一定的工业价值.反复实践的经验认为:对沉淀白炭黑的表面进行高温处理,或用醇类,有机硅烷等进行处理,可以再不同程度上改善原来的高极性和亲水性,如用于橡胶补强可以增加白炭黑与橡胶分子的亲和性.避免了原来酸性表面产生的对硫化速度的阻碍作用.但是,与橡胶分子的结合效率仍然很低,补强作用则改观甚微.在众多的硅烷偶联剂中,发现硅烷偶联剂Si-69具有出众的改性功能.它既可以改善沉淀白炭黑于橡胶的亲和性与分散性,还可以明显增加白炭黑于橡胶的偶联作用,从而是白炭黑的补强效果接近甚至优于炭黑.这一新的发现,不仅是沉淀白炭黑的改性工作的重大突破,而且使沉淀白炭黑在橡胶工业上的应用进入了一个新的发展阶段,.今后的任务是如何降低Si-69的高昂成本,或开发具有类似功能的价廉新型偶联剂.六,沉淀白炭黑便面性质及其表面改性处理3.表面性质表炭黑的一次粒子直径约0.1~-0.01μm,二次聚集体直径在几个μm范围,属于超细粒子范畴.粒径大小直接影响白炭黑的补强性能,是白炭黑的主要性能指标,也是补强白炭黑的主要依据之一.粒径越小,粒子与聚合物接触面就越大,其补强效果越高.粒径在0.01~0.02μm 的白炭黑,实验表明将赋予制品最高的抗张强度,抗撕裂性和耐磨性.由于表炭黑一次粒子粒径小,表面能很大,因此得到的白炭黑产品实际上是它们的二次聚集体.依据系统条件的不同,最疏松的聚集体里,每个粒子可同三哥相邻粒子连接,而最紧密的聚集体里,每个粒子可同12个相邻粒子连接.粒子排列的配位数不同,形成聚集体的疏松状态,孔结构也有着明显差异,后者又直接影响着产品的使用性能.沉淀法白炭黑在制备时,由于溶液呈碱性,则通过单硅酸的不断缩聚和交联作用而形成无定行SiO2”粒子”,其中硅和氧以正四方体方式键合成有缺陷的三围结构,即晶体取向在大范围内无序,而在小范围内有序.因此,除粒子的外层硅原子上吸附了羟基外,内部晶格缺陷也导致了有利的硅醇基团,不过这种有利基团既不能吸附,也不与外来世纪进行反应.仅此还不能充分体现表面特性,还必须知道表面硅醇基团的分布(或浓度)及其类型.红外光谱集热重分析的研究结果表明,白炭黑表面有可能存在三种类型的硅醇基团,即孤立型,邻位型和连体型如图:完合水合的,未经热处理的白炭黑表面,主要是连位型硅醇基.这是由于白炭黑聚集体的第一层于第二层硅原子间的硅醇基不完全的缩合反应,导致表面第一层的硅原子带有两个羟基.这种情况当在真空下加热到越200℃,连位型硅醇基就会不可逆的小时了.相反.完全失水的白炭黑表面,只有孤立型硅醇基.即使温度达到高达400℃,孤立型硅醇基仍保持稳定.随着水合度的增加,孤立型硅醇基逐渐减少,而邻位型硅醇基则逐渐增加.邻位型硅醇基对水合极性物质的吸附能力较强.实验于分析结果已经证实,沉淀法白炭黑表面羟基浓度8~9个OH/ 2,nm.白炭黑亲水性的强烈程气相法白炭黑表面羟基浓度为2~4个OH/2nm度,则决定于表面硅醇基以氢键形式与水分子相连接的吸附能力.上述白炭黑表面硅醇基团的存在,一方面赋予了白炭黑具有较高的表面活性,如比酯.酚的羟基表现更大的酸性,可以导致许多有意义的物理吸附和化学反应现象;另一方面造成白炭黑表面极性较大,易被水侵润,而与有机物,烃类聚合物相溶性不好,极大的降低了使用性能和使用范围.沉淀白炭黑用于橡胶制品为填充补强剂,不仅增加了在橡胶里尽快达到润湿和分散困难程度,而且不能与硫反应形成偶联键.这些是白炭黑补强性能的主要原因,自然也就是对沉淀法白炭黑表面进行改性的主要目的.在过去一段时间里,白炭黑的表面改性研究和表面改性产品的研究曾达到了高潮,综合研究成果,可供采用的方法有表面高温处理和表面化学处理.4.表面改性处理(3)表面高温处理表面高温处理,就是讲沉淀白炭黑进行高温热处理,出去白炭黑表面吸附的一些分子(即水和其他低分子量的吸附质).这样的结果,可以改善部分硫化特性,但效果不显著.(4)表面化学处理表面化学处理,就是用某些化学试剂于白炭黑表面活性硅醇基进行反应,得以提高白炭黑同聚合物胶料的亲和性及反应活性.能对白炭黑表面进行化学处理的试剂很多,进行化学处理的方法也各式各样,有许多关于这方面的文献和专利,一下简介部分内容.具体采用的工艺方法有:④蒸汽法将干燥的白炭黑yui有机物的蒸汽直接接触,发生需要的反应;⑤回流法将白炭黑与反应液一起煮沸回流,发生希望的反应;⑥压热反应法将白炭黑于反应液一起在高压釜中进行热压处理,使其发生指定的反应.采用的具体化学反应有:尽管方法许许多多,但只有少数几种有一定的工业价值.反复实践的经验认为:对沉淀白炭黑的表面进行高温处理,或用醇类,有机硅烷等进行处理,可以再不同程度上改善原来的高极性和亲水性,如用于橡胶补强可以增加白炭黑与橡胶分子的亲和性.避免了原来酸性表面产生的对硫化速度的阻碍作用.但是,与橡胶分子的结合效率仍然很低,补强作用则改观甚微.在众多的硅烷偶联剂中,发现硅烷偶联剂Si-69具有出众的改性功能.它既可以改善沉淀白炭黑于橡胶的亲和性与分散性,还可以明显增加白炭黑于橡胶的偶联作用,从而是白炭黑的补强效果接近甚至优于炭黑.这一新的发现,不仅是沉淀白炭黑的改性工作的重大突破,而且使沉淀白炭黑在橡胶工业上的应用进入了一个新的发展阶段,.今后的任务是如何降低Si-69的高昂成本,或开发具有类似功能的价廉新型偶联剂.。
沉淀法白炭黑
一、产品特性:
沉淀法白炭黑(简称白炭黑)是橡胶工业常用的补强剂,它的化学名称是水合二氧化硅(Si O₂)或称胶体二氧化硅。
因为它在橡胶中有类似炭黑的补强性而且是白色粉末或细小粒子。
所以人们又称它为白炭黑。
目前白炭黑的制法大多数是采用硫酸溶液与硅酸钠溶液进行化学反应的方法。
因此法制得的白炭黑性能优良、成本也较低廉。
二、使用范围:
白炭黑在橡胶工业中应用最广,在制作胶鞋中它是彩色橡胶或透明鞋底的最佳补强剂。
在轮胎制作中常用它提高胶料对骨架材料或纤维的粘性。
在胶辊制作中它不仅能提高硫化胶的硬度和耐磨性,而且能提高胶料与金属辊芯的粘着力。
白炭黑绝大部分用于橡胶工业,只有一小部分用于其它工业,例如作农药辅料,还有油墨、油漆、塑料、日用化工产品也常用白炭黑,但用量不大。
三、参数指标(HG/T3061-1999):。
白炭黑研究报告1. 引言白炭黑是一种新型的炭黑材料,它具有高比表面积、优异的吸附性能和光学性能等特点,广泛应用于各个领域。
本篇报告旨在全面、详细、完整地探讨白炭黑的研究进展、应用领域和未来发展方向。
2. 白炭黑的定义和性质2.1 定义白炭黑是一种由碳黑经过一系列物理、化学处理后得到的炭黑衍生物,外观呈白色或浅灰色颗粒状。
它具有高比表面积、亲水性和吸附性,是一种优异的功能性材料。
2.2 物理性质•颜色:白色或浅灰色•粒径:一般在纳米级别•比表面积:极大,通常在几百平方米/克以上•细胞数:多孔性材料,内部含有大量空隙2.3 化学性质白炭黑的化学性质取决于其制备方法和表面官能团的存在情况。
它可以通过改变制备工艺和表面修饰来调控其化学性质,实现特定功能的应用。
3. 白炭黑的制备方法3.1 碳黑经水洗法制备白炭黑1.碳黑的选择2.水洗过程3.干燥和分散3.2 化学气相沉积法制备白炭黑1.原理2.反应装置3.工艺参数3.3 其他制备方法4. 白炭黑的应用领域4.1 塑料工业•白色材料的需要•白炭黑在塑料中的作用•案例分析:白炭黑在塑料制品中的应用4.2 涂料和油墨工业•白炭黑在涂料和油墨中的应用•案例分析:白炭黑在高光涂料中的效果4.3 食品和医药工业•白炭黑在食品和医药中的应用•案例分析:白炭黑在食品添加剂中的应用4.4 其他领域的应用•白炭黑在电子材料中的应用•白炭黑在环境保护中的应用•…5. 白炭黑的未来发展方向5.1 提高生产工艺•减少制备过程中的环境污染•进一步提高制备的经济性和可行性5.2 拓宽应用范围•开发更多领域的应用•提高白炭黑的功能性和性能5.3 创新研究方向•探索新型白炭黑的制备方法•研究白炭黑材料的基础性质和应用机制5.4 加强产学研合作•加强产业界和学术界的合作•推动白炭黑技术的转化和应用结论本报告全面地介绍了白炭黑的研究进展、应用领域和未来发展方向。
随着技术的不断进步,白炭黑将在更多领域展现其优异的性能和广阔的应用前景。
白炭黑介绍一、白炭黑概念白炭黑即水合二氧化硅,其组成可用SiO2·nH2O表示,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℃。
能溶于苛性碱和氢氟酸,不溶于水、溶剂和酸(氢氟酸除外)。
白炭黑的化学稳定性好,受高温不易分解、不燃烧、比表面积大、电绝缘性强,具有很高的多孔性、吸水性,有很好的补强和增黏作用、良好的分散性、悬浮和振动液化特性。
For personal use only in study and research; not for commercial use二、白炭黑生产工艺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。
国外气相法白炭黑品种全、牌号多。
2 沉淀法沉淀法就是将水玻璃与硫酸或盐酸作用,生成硅酸,再分解而制得白炭黑。
SiO2含量在90%左右,市场需求量大,主要用作橡胶补强填料。
我国的白炭黑生产厂主要采用这种方法生产白炭黑。
沉淀法白炭黑的生产技术、设备简单,产品活性不高,颗粒不易控制,亲和力差,补强性能低,颗粒表面亲水性集团键合严重,削弱了产品的结合力。
二次结晶生产超细白炭黑便是在沉淀法生产技术前提下,进行了二次晶种处理的改良性技术。
采用二次结晶新工艺,可以全自动控制工业化生产。
其SiO2含量在94%以上,比表面积达269~320m2/g,粒径最大为1000目,最细可达纳米级。