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白炭黑是一种高科技无机精细化工产品

文章出处:聊城无缝钢管 人气: 180 发表时间: 2017-08-28

白炭黑是一种高科技无机精细化工产品


  白炭黑,又名二氧化硅,科学名称沉淀水合二氧化硅。是一种高科技无机精细化工产品,主要成分为SiO2。性能和炭黑类似于白色高度分散的无定形粉末或絮状粉末的外观,而且还加工成颗粒作为商品。重量轻,原来粒径0.3μm以下的相对密度为2.319-2.653,熔点为1750℃,不溶于水和大部分酸,与空气中的水吸收会变成吸水的微细粒子。可溶于苛性钠和氢氟酸。其他化学品不会反应,高温不分解,不燃烧。对底物和活性成分和添加剂是化学惰性的,并且与通常用于维生素,激素,氟化物,抗生素,酶制剂和化妆品中的许多活性成分具有良好的相容性。具有高电绝缘性。由于其孔隙率和大的比表面积,它在生橡胶中具有大的分散能力,并且在橡胶中显示出高的补强性能。疏水性二氧化硅的表面改性容易溶解在油,橡胶和塑料中作为增强填料,将使其机械强度和耐撕裂性指标显着提高。由于制造方法不同,二氧化硅的物理和化学性质,微结结构会有一些差异,因此应用领域和应用效果也不同。


  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


  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。


  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。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。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅,产品纯度可达99%,粒径可达10~20nm,但制备工艺复杂,价格昂贵;沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑,前者是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅,后者是指采用超重力技术、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的二氧化硅。沉淀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。气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂,超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。


  得益于轮胎制造业、硅橡胶产业、涂料工业、新能源等领域的需求增长,预计未来我国沉淀法白炭黑(二氧化硅)的年均需求增长速度约为10%。2015年,亚洲将成为高分散白炭黑大市场,其需求增速将远高于全球平均9%的增速,达到15%或更高。中国占亚洲市场的40%,将成为全球大的单一市场。


  制备白炭黑的传统方法有哪些?


  制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源,除硅酸钠以外,其它成本都很高。新方法采用廉价的非金属矿作为硅源,大大降低了白炭黑的生产成本。


  传统方法


  (1)气相法


  主要为化学气相沉积(CAV)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。反应式为:


  SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl


  空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后,在蒸发器中加热蒸发,并以干燥、过滤后的空气为载体,送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化(火焰温度1000~1800℃)后,与一定量的氢和氧(或空气)在1800℃左右的高温下进行气相水解;此时生成的气相二氧化硅颗粒细,与气体形成气溶胶,不易捕集,故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒,然后经旋风分离器收集,再送入脱酸炉,用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4~6即为成品。  


  (2)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。反应式为:


  Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20


  国内大部分生产企业采用沉淀法。


  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


  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。


  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。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。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅,产品纯度可达99%,粒径可达10~20nm,但制备工艺复杂,价格昂贵;沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑,前者是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅,后者是指采用超重力技术、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的二氧化硅。沉淀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。气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂,超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。


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