白炭黑
白炭黑,英文名 Silica 或 Precipitated Silica,是一種人工合成的、無定形的二氧化硅(化學(xué)式 SiO?·nH?O)。它不是炭,也不是黑色,而是一種白色、無毒、無味、無定形的精細(xì)粉末。
“白炭黑”這個名字源于它強(qiáng)大的補(bǔ)強(qiáng)性能,在某些應(yīng)用中(尤其是在橡膠工業(yè)中)可以部分或全部替代傳統(tǒng)的炭黑,并且顏色是白色的,因此得名。
關(guān)鍵特性
1. 高比表面積:顆粒內(nèi)部多孔,表面積巨大,這是其具有優(yōu)異吸附性、補(bǔ)強(qiáng)性和分散性的基礎(chǔ)。
2. 高分散性:經(jīng)過表面處理后,能在許多體系中均勻分散。
3. 化學(xué)穩(wěn)定性:耐高溫、不燃燒、耐酸(除氫氟酸外)、電絕緣性好。
4. 增稠和觸變性:在液體體系中能形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提供良好的增稠和觸變效果(即靜置時變稠,攪動時變?。?。
5. 補(bǔ)強(qiáng)性:能顯著提高橡膠、彈性體等材料的力學(xué)性能(如拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐磨性)。
主要生產(chǎn)方法
1. 氣相法:
· 以四氯化硅在氫氧火焰中高溫水解制成。
· 產(chǎn)品純度極高(SiO? > 99.8%),粒徑?。{米級),補(bǔ)強(qiáng)性能優(yōu)異,被稱為“氣相二氧化硅”。
· 成本高,主要用于硅橡膠、涂料、膠粘劑等高端領(lǐng)域。
2. 沉淀法:
· 以石英砂和純堿為原料制成水玻璃,再與酸(通常是硫酸)反應(yīng),沉淀后經(jīng)洗滌、干燥、粉碎得到。
· 產(chǎn)品比表面積和補(bǔ)強(qiáng)性略低于氣相法,但成本低得多。
· 產(chǎn)量占白炭黑總產(chǎn)量的絕大部分,廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、牙膏、飼料等領(lǐng)域。
主要應(yīng)用領(lǐng)域
1. 橡膠工業(yè)(最大應(yīng)用領(lǐng)域):
· 綠色輪胎:這是白炭黑最重要的應(yīng)用突破。添加到輪胎胎面膠中,可以大幅降低滾動阻力,減少燃油消耗,同時提高濕路面抓地力和耐磨性。與硅烷偶聯(lián)劑配合使用效果更佳。
· 鞋底:提高耐磨性、防滑性和柔韌性。
· 其他橡膠制品:如膠管、密封件、傳送帶等,用作補(bǔ)強(qiáng)填充劑。
2. 硅橡膠:
· 氣相法白炭黑是硅橡膠不可替代的補(bǔ)強(qiáng)材料,能使其強(qiáng)度提升數(shù)十倍。
3. 日用化工:
· 牙膏:作為主要的摩擦劑和增稠劑,溫和清潔牙菌斑而不損傷牙釉質(zhì)。
· 化妝品:用作吸附劑、增稠劑和防曬劑(如納米二氧化鈦/氧化鋅的載體)。
4. 食品與飼料工業(yè):
· 作為抗結(jié)塊劑,防止粉末狀食品(如奶粉、咖啡伴侶、調(diào)味料)和飼料吸潮結(jié)塊。
5. 涂料、油墨和膠粘劑:
· 用作觸變劑和防沉劑,防止儲存時顏料沉降,施工時防止流掛。
6. 其他領(lǐng)域:
· 農(nóng)藥:用作載體,提高流動性。
· 造紙:用作填料和消光劑。
· 醫(yī)藥:用作藥物載體和崩解劑。
· 環(huán)保:用于廢水處理中的吸附劑。
發(fā)展趨勢
· 綠色化:隨著全球?qū)?jié)能環(huán)保要求的提高,綠色輪胎的普及將繼續(xù)驅(qū)動白炭黑,尤其是高分散性沉淀白炭黑的市場增長。
· 功能化:通過表面改性等技術(shù),開發(fā)具有特殊功能(如疏水、高吸附、高透明)的白炭黑品種,拓展在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
· 納米化:納米級氣相二氧化硅在復(fù)合材料、電子信息、生物醫(yī)藥等高端領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深化。
總結(jié)來說,白炭黑是一種性能優(yōu)異、用途廣泛的功能性硅酸鹽材料,從日常的牙膏、輪胎到高端的硅橡膠和復(fù)合材料,都發(fā)揮著不可或缺的作用,是現(xiàn)代工業(yè)和生活中重要的“工業(yè)味精”。



