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什么是白炭黑

时间:2024-08-27

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,主要包括沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶,也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。其组成可用 SiO₂·nH₂O 表示,其中 nH₂O 是以表面羟基的形式存在。以下是它的一些主要性质和特点:

- 物理性质:

- 外观:通常为白色粉末或粒状或不规则造块。

- 密度:真密度约为 2.0g/ml,假密度约 0.2g/ml(普通产品)。

- 其他特性:耐高温、不燃烧;电绝缘性好;多孔性物质。

- 化学性质:

- 能与烧碱发生反应:SiO₂·nH₂O + 2NaOH = Na₂SiO₃ + (n + 1)H₂O。

- 能与氢氟酸发生反应:SiO₂·nH₂O + 4HF = SiF₄ + (n + 2)H₂O。

- 主要化学指标:

- SiO₂含量(干品)≥90%。

- 筛余物(4.5μm)≤0.5%。

- 加热减量:4.0 - 8.0%。

- 灼烧减量(干品)≤7.0%。

- pH 值:5.0 - 8.0。

- 总铜含量≤30mg/kg。

- 总锰含量≤50mg/kg。

- 总铁含量≤1000mg/kg。

- DBP 吸收值:2.00 - 3.50cm³/g。

- 比表面积:不同用途有不同范围,一般 145 - 165m²/g(HT2)、165 - 185m²/g(HT1)、200 - 300m²/g(HT3)。

白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑,两者的区别如下:

- 生产方法:

- 气相法:主要为化学气相沉积(CVD)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。

- 沉淀法:沉淀法又叫硅酸钠酸化法,采用水玻璃溶液与酸反应,经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑。沉淀法又分为传统沉淀法和特殊沉淀法,前者是以硫酸、盐酸、CO₂与水玻璃为基本原料生产,后者是采用超重力技术、溶胶 - 凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产。

- 形态和性能:

- 气相法白炭黑:常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子(粒径小于 100nm),无毒,有巨大的比表面积。产品纯度可达 99%,粒径可达 10 - 20nm,但制备工艺复杂,价格昂贵。

- 沉淀法白炭黑:主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。传统沉淀法白炭黑是用硫酸、盐酸等与水玻璃反应制得;特殊沉淀法白炭黑则是通过特殊方法生产,性能可能有所不同。

白炭黑具有广泛的用途,例如:

- 橡胶制品:在彩色橡胶制品中替代炭黑进行补强,满足白色或半透明产品的需要;在黑色橡胶制品中也可替代部分炭黑,如越野轮胎、工程轮胎、子午胎等,可提高橡胶的粘附力、抗撕裂及耐热抗老化性能。

- 农业化学制品:如农药、高效喷施肥料等中,使用白炭黑作载体或稀释剂、崩解剂,能保持持久效力,因其超高表面积具有极高吸附力,易于悬浮,有良好的亲和性及化学稳定性。

- 日用化工制品:用在透明彩色及不透明牙膏中作填料和磨蚀剂,具有良好的柔韧性、分散性,膏体光滑、柔软、磨蚀性好,不磨蚀牙膏管体,且能使药物牙膏保持药性稳定,与氟化物有良好的配伍性。

- 胶结剂:用在天然橡胶或合成橡胶制成的胶粘剂中,提供触变性和补强性,还可提高粘着力。

- 抗结块剂:可提高一些产品的自由流动性,如草地肥料、杀真菌剂、磨轮研磨剂、洗衣漂白剂等,也用于酚醛注塑乌洛托品、酚和尿素的塑料制品、制造橡胶硫磺及抗结块混合物。

- 造纸填料:可提高纸张抗油墨透过性能及机械强度,增加白度,减少单位重量,有效实现纸张轻量化、降低生产成本、提高纸张使用性能。

- 其他领域:还可用于消防剂、饲料、化妆品、消光剂、颜料、油漆等行业;气相白炭黑(纳米白炭黑)广泛用于电子封装材料、有机物电致发光器材(OLED)等高科技领域,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等。


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