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沉淀法白炭黑工業用途及其檢測指標意義
2015年01月15日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:7331
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       白炭黑的化學分子式為SiO2nH2O,因其用途與炭黑相似且為白色,故而得名白炭黑。白炭黑按生產方法的不同可分為沉淀白炭黑(沉淀水合二氧化硅)和氣相法白炭黑(氣相二氧化硅),兩種產品的生產方法不同,性質及用途也有很大區別。氣相法生產主要是使用四氯化硅和空氣燃燒所得的二氧化硅,顆粒細,中值粒徑可達5微米以下。沉淀法生產是使用硅酸鈉里加入硫酸后使二氧化硅沉淀出來。中值粒徑大概在7-12微米。氣相法白炭黑價格昂貴,不容易吸濕,較多的使用在涂料做消光劑。沉淀法白炭黑價錢便宜,容易吸濕。主要用在橡膠,塑料制品中做填充,補強劑。以下介紹的產品是用硫酸沉淀法生產的,也即沉淀法白炭黑,以下所涉及的白炭黑均為沉淀法白炭黑。

白炭黑


      一、沉淀法白炭黑的生產原理 


      水玻璃和硫酸反應生成水合硅酸Na2O·mSiO2+H2SO4+nH2o-Na2SO4+mSiO2·(n+1H2O↓ 

(反應過程需加熱)。反應完成液經壓濾脫水,洗滌、并通過打漿制得白炭黑料漿,經噴霧干燥得白炭黑成品。

      二、沉淀法白炭黑的主要用途 


      白炭黑產品自20世紀40年代工業化生產以來,廣泛應用于于橡膠制品中作補強劑,此外還可用于醫藥行業、農藥、油墨、油漆、涂料、牙膏、紙張、食品、飼料、化妝品、蓄電池等各種行業。現就白灰黑適用的主要應用行業作簡要介紹:


       1、輪胎行業   


       在輪胎胎面膠中用白炭黑,特別是高分散性沉淀法白炭黑與偶聯劑并用可同時提高輪胎壽命(改善耐磨性)和安全性(改善抗濕滑性),降低燃油消耗(降低滾動阻力)。此外,沉淀法白炭黑用于輪胎胎體和帶束層中,可改善膠料與鋼絲簾線的粘合力;在輪胎胎側膠中用白炭黑部分代替炭黑可大幅度提高膠料的耐久性能,改善耐屈撓和抗沖擊性。

   
      2、膠鞋及其它橡膠制品 


(1)白炭黑白度高、粒子細,使用白炭黑制得的硫化膠透明度高,而且可提高膠料的綜合物理性能。因此,白炭黑作為主要的補強填充劑廣泛應用于膠鞋生產中,尤其是在透明及半透明鞋底膠料中。 


(2)在膠帶的生產中,為提高其耐磨性能,大量增加白炭黑,同時,白炭黑表面的硅烷醇起著改善膠料與織物濕潤程度的作用,有利于膠料的擴散和滲透。  除上述制品外,白炭黑還被用于膠輥、膠管、橡板、電線電纜及家用電器、文體用品中的橡膠部件上等。 


      3、硅橡膠  


       硅橡膠的應用是隨白炭黑的出現開始的。硅橡膠具有很高的耐熱性和優異耐寒性,耐臭氧性,耐老化和耐大氣老化性,同時具有優良電絕緣性。由于硅橡膠上述的特性,在航空航天、電子工業等行業均有廣泛應用。氣相白炭黑價格高,用價格相對低廉的沉淀白炭黑代替氣相法白炭黑,可用于低檔硅橡膠的生產。

 
      4、醫藥行業  


      白炭黑具有生理惰性,高吸收性、分散性和增稠性,在藥物制劑中得到廣泛的應用,例如:準生素E粉現大量使用白炭黑作載體。

 
      5、農藥行業


       白炭黑在農藥行業中主要作用是作載體,提高流動性并防止結塊,目前,白炭黑主要應用于各類可濕性粉劑。 


      6、在油墨中的應用 


      白炭黑在油墨中主要起增稠作用,用于控制印刷油墨的流量。還用于控制打印機油墨的流量,使它不能任意流動或流掛,以獲得清晰的打印。
  
      三、白炭黑各項指標在應用中的意義


      1、比表面積  白炭黑補強作用的大小,主要取決于它的比表面一般隨比表面積增大,橡膠制品的各項強度指標均增大,但回彈性降低,撕裂強度降低,且不耐磨,混煉時分散困難,生熱高,膠料門尼粘度大,易焦燒,因此,不同配方,不同用途,要求比表面積也不一樣,比表面積對硫化橡膠物理機械性能的影響不是始終如一的。 

 
      2、吸油值  吸油值大小體現的是結構度的高低,吸油值大,結構度小,硫化膠的  伸強度一般較大,抗張強度和硬度較大,特別是耐磨耗較小,但伸長率較低。


      3、900℃灼燒減量   體現的是表面羥基。表面羥基過多時,易造成橡膠復合材料的結構化,使材料變脆。影響加工性能,并且硫化膠易掉塊,且表面羥基對硫化促進劑有強烈的吸附作用,延長硫化時間。

 
      4、105℃加熱減量   反映粒子空隙中自由水的多少,過少時,膠料結構化程度高煉膠變得困難,若加熱減量為零,則白炭黑毫無用處,一般控制在6%左右較合適。

 
      5、PH值  一般在7左右,PH值升高(酸性減小),膠料硫化速度加快。


      6、可溶性鹽  含量越少越好,但想大幅降低可溶性鹽含量,會使成產成本大幅提高。


       縱觀世界情況,硅化合物的新品種近些年來增加并不多,而對于無機硅化合物用途的開發則較為重視。從目前趨勢看,白炭黑將會大量進入到輕工、食品、醫藥、建筑、電子、冶金、機械工業等許多領域,一定大有發展前途。

(粉體圈  作者:敬之)

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