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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。

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