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
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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
沉淀法白炭黑又稱(chēng)水合二氧化硅,其二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0 .87一0 .95,白度約為95%,平均粒徑11一100 nm,比表面積45一380 m2·g-1,DBP吸收值1 .60~2 .40 cm3·g-1。90%的白炭黑是沉淀法產(chǎn)品,因氣相法白炭黑價(jià)格昂貴,橡膠工業(yè)主要應(yīng)用沉淀法白炭黑。沉淀法白炭黑可用于NR和sR,用以制造輪胎、膠鞋、膠管、膠帶、耐熱墊片、醫(yī)療用品及其它各種彩色或白色橡膠制品。/ G# |# _/ K1 v4 H" G, M$ o! {
氣相法白炭黑
氣相法白炭黑又稱(chēng)無(wú)水二氧化硅,是一種高純度超細(xì)白炭黑,其二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.998以上,平均粒徑8一19 nm,比表面積130~480m2·g-1,DBP吸收值1 .50~2 .00 c m3·g-1。它與沉淀法白炭黑相比,膠料粘度高,硫化膠的硬度、拉伸強(qiáng)度、定伸應(yīng)力、扯斷伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)度以及膠料的透明度更好。% N$ F0 ?# `& ~- E" \0 g t/ b/ K
氣相法白炭黑適用于硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)。硅橡膠具有耐老化、耐高低溫和電絕緣性能等優(yōu)良特性,但它是一種直鏈的高相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)硅氧烷,分子鏈非常柔順,鏈間相互作用力較弱,其硫化膠的強(qiáng)度極低,無(wú)使用價(jià)值,必須進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)才能應(yīng)用。經(jīng)氣相法白炭黑補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠物理性能有很大改善,其拉伸強(qiáng)度可提高20倍左右,撕裂強(qiáng)度提高40倍左右,可滿足硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)及后硫化時(shí)不起氣泡的需求。氣相法白炭黑的價(jià)格較高,因此主要用于硅橡膠,可用于制造v帶、膠輥、膠管、電纜、油封及發(fā)泡制品。
生產(chǎn)工藝:
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。
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極細(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。
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