白炭黑的性质、制法、质量标准和用途

2024-06-24 09:11:10

登记号:CAS[7631-86-9]

结构式:SiO2?nH2O

 

性质:

白色无定形粉末,质轻。

原始粒径0.3μm以下。密度2.319~2.653g/Cm?。熔点1750℃。

吸潮后形成聚合细颗粒。有很高的绝缘性。不溶于水与酸,溶于氢氧化钠和氢氟酸。高温不分解。有吸水性。对基质和活性成分及添加剂显示出化学惰性。对维生素、激素、氟化物、抗生素、酶制剂及化妆品中常用的许多活性成分都有良好的相容性。

由于具有多孔性极大的比表面积,在生胶中有较大的分散力。填充于橡胶中显示出高的补强性。用于涂层中可以消光。

白炭黑的主要成份是二氧化硅,因其具有对橡胶的补强作用而俗称为白炭黑。工业化生产的白炭黑按其生产技术的不同可分为两个大的类别,一种是沉淀水合二氧化硅,另一种是气相二氧化硅。两类产品的都有成熟的工艺,通过调整工艺参数,已能生产出多达数十个规格的产品,以适应各个领域、行业、产品的个性化需求。

 

制法:

1.盐酸分解法

先将密度为1.100g/Cm?的水玻璃溶液[其中Na2O与SiO2质量比在(1:2.4)~(1:3.4),浓度在4%~10%为宜]和密度为1.060g/Cm?氯化钠水溶液进行盐析,再用31%的盐酸(也可用硫酸,则称硫酸分解法)分解,控制pH=6~9.5,沉淀出微粒硅胶,经水漂洗、脱水、干燥、粉碎、过筛,制得沉淀二氧化硅。


Na2O?xSiO2+HCl+H2O → SiO2?nH2O+NaCl


2.碳化法

由硅砂与纯碱高温熔融,将熔融物溶解,通入二氧化碳气(含CO30%~35%)进行碳化中和6~8h,用水洗涤,加入硫酸调节至pH值为6~8进行第二次洗涤,脱水,干燥至含水量≤6%,粉碎至200~350目得沉淀二氧化硅成品。


3.稻壳法

将稻壳在严格控制温度的条件下炭化,以除去稻壳中的有机物,并使稻壳中的水合二氧化硅不被破坏。炭化后的稻壳在一定浓度的碳酸钠水溶液中,在常压定温度下溶煮,使炭化后稻壳中水合二氧化硅溶出,溶出率可达90%,溶出的水合二氧化硅经过滤,洗涤,喷雾干燥,得到沉淀二氧化硅成品。

 

质量标准:GB 10517

二氧化硅 /%
≥90
颜色
优于或等于标样
筛余物(45μm)/%
≤0.5
加热减量/%
4.0~8.0
灼烧减量/%
≤7.0
pH值
5.0~8.0
总含铜量/(mg/kg)
≤30
总含铁量/(mg/kg)
≤1000
总含锰量/(mg/kg)
≤50
DEP吸收值/(cm3/g)
2.00~3.50

消光用二氧化硅根据生产工艺分为凝胶法的N类和沉淀法的C类产品:N类、C类产品分为亲水型(A型)和疏水型(B型)共两个类型的产品。A型二氧化硅表面没有覆盖有机物;B类二氧化硅由A型产品经有机物表面改性制成。消光用二氧化硅的产品名称以类型代号(NA/NB和CA/CB)加粒径d50构成。

以沉淀法二氧化硅为例,其质量标准(GB/T 4526)如下:

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用途:

沉淀法白炭黑作为橡胶补强原材料主要用于鞋类、轮胎和其它浅色橡胶制品,也可用于农药、饲料等行业中做载体或流动剂;在牙膏中做磨擦剂、涂料中做消光剂/防沉剂、油墨中做增稠剂;车辆及金属软质抛光剂以及乳化剂中的防沉降剂;医药及食品等行业做吸附剂等。鞋类,包括胶鞋和运动鞋是沉淀法白炭黑的最大用户,占约40%。还可用作农药载体和轻量新闻纸的填料。由于白炭黑电绝缘性好、生热低、制品颜色浅和不污染等优点,也广泛用于胶管、胶带、耐热垫片、胶辊和医疗制品中。


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