白炭黑是一種高科技無(wú)機(jī)精細(xì)化工產(chǎn)品

2021-09-15

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　　白炭黑，又名二氧化硅，科學(xué)名稱(chēng)沉淀水合二氧化硅。是一種高科技無(wú)機(jī)精細(xì)化工產(chǎn)品，主要成分為SiO2。性能和炭黑類(lèi)似于白色高度分散的無(wú)定形粉末或絮狀粉末的外觀，而且還加工成顆粒作為商品。重量輕，原來(lái)粒徑0.3μm以下的相對(duì)密度為2.319-2.653，熔點(diǎn)為1750℃，不溶于水和大部分酸，與空氣中的水吸收會(huì)變成吸水的微細(xì)粒子?？扇苡诳列遭c和氫氟酸。其他化學(xué)品不會(huì)反應(yīng)，高溫不分解，不燃燒。對(duì)底物和活性成分和添加劑是化學(xué)惰性的，并且與通常用于維生素，激素，氟化物，抗生素，酶制劑和化妝品中的許多活性成分具有良好的相容性。具有高電絕緣性。由于其孔隙率和大的比表面積，它在生橡膠中具有大的分散能力，并且在橡膠中顯示出高的補(bǔ)強(qiáng)性能。疏水性二氧化硅的表面改性容易溶解在油，橡膠和塑料中作為增強(qiáng)填料，將使其機(jī)械強(qiáng)度和耐撕裂性指標(biāo)顯著提高。由于制造方法不同，二氧化硅的物理和化學(xué)性質(zhì)，微結(jié)結(jié)構(gòu)會(huì)有一些差異，因此應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用效果也不同。

　　白炭黑按生產(chǎn)方法大體分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑

　　白炭黑是白色粉末狀X-射線無(wú)定形硅酸和硅酸鹽產(chǎn)品的總稱(chēng)，主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅和超細(xì)二氧化硅凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。

　　白炭黑按生產(chǎn)方法大體分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑。氣相法白炭黑常態(tài)下為白色無(wú)定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子（粒徑小于100nm），無(wú)毒，有巨大的比表面積。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產(chǎn)品純度可達(dá)99%，粒徑可達(dá)10~20nm，但制備工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴；沉淀法白炭黑又分為傳統(tǒng)沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產(chǎn)的二氧化硅，后者是指采用超重力技術(shù)、溶膠-凝膠法、化學(xué)晶體法、二次結(jié)晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產(chǎn)的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑、涂料和不飽和樹(shù)脂增稠劑，超細(xì)二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作涂料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開(kāi)口劑等。

　　　　得益于輪胎制造業(yè)、硅橡膠產(chǎn)業(yè)、涂料工業(yè)、新能源等領(lǐng)域的需求增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)我國(guó)沉淀法白炭黑(二氧化硅)的年均需求增長(zhǎng)速度約為10%。2015年，亞洲將成為高分散白炭黑大市場(chǎng)，其需求增速將遠(yuǎn)高于全球平均9%的增速，達(dá)到15%或更高。中國(guó)占亞洲市場(chǎng)的40%，將成為全球大的單一市場(chǎng)。

　　　　制備白炭黑的傳統(tǒng)方法有哪些？

　　制備白炭黑的傳統(tǒng)方法是利用硅酸鈉、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸鈉以外，其它成本都很高。新方法采用廉價(jià)的非金屬礦作為硅源，大大降低了白炭黑的生產(chǎn)成本。

　　傳統(tǒng)方法

　?。?）氣相法

　　主要為化學(xué)氣相沉積（CAV）法，又稱(chēng)熱解法、干法或燃燒法。其原料一般為四氯化硅、氧氣（或空氣）和氫氣，高溫下反應(yīng)而成。反應(yīng)式為：

　　SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl

　　空氣和氫氣分別經(jīng)過(guò)加壓、分離、冷卻脫水、硅膠干燥、除塵過(guò)濾后送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾后，在蒸發(fā)器中加熱蒸發(fā)，并以干燥、過(guò)濾后的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）后，與一定量的氫和氧（或空氣）在1800℃左右的高溫下進(jìn)行氣相水解；此時(shí)生成的氣相二氧化硅顆粒細(xì)，與氣體形成氣溶膠，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成較大顆粒，然后經(jīng)旋風(fēng)分離器收集，再送入脫酸爐，用含氮空氣吹洗氣相二氧化硅至PH值為4～6即為成品?！?/p>

　　（2）沉淀法

　　沉淀法又叫硅酸鈉酸化法，采用水玻璃溶液與酸反應(yīng)，經(jīng)沉淀、過(guò)濾、洗滌、干燥和煅燒而得到白炭黑。反應(yīng)式為：

　　Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20

　　國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)企業(yè)采用沉淀法。

　　白炭黑按生產(chǎn)方法大體分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑

　　白炭黑按生產(chǎn)方法大體分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑。氣相法白炭黑常態(tài)下為白色無(wú)定形絮狀半

　　透明固體膠狀納米粒子（粒徑小于100nm），無(wú)毒，有巨大的比表面積。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產(chǎn)品純度可達(dá)99%，粒徑可達(dá)10~20nm，但制備工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴；沉淀法白炭黑又分為傳統(tǒng)沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產(chǎn)的二氧化硅，后者是指采用超重力技術(shù)、溶膠-凝膠法、化學(xué)晶體法、二次結(jié)晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產(chǎn)的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑、涂料和不飽和樹(shù)脂增稠劑，超細(xì)二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作涂料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開(kāi)口劑等。

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