一、白炭黑簡介

    白炭黑的化學(xué)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(chǎn)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(chǎn)品的生產(chǎn)方法不同，性質(zhì)及用途也有很大區(qū)別。

    氣相法生產(chǎn)主要是使用四氯化硅和空氣燃燒所得的二氧化硅，顆粒細(xì)，中值粒徑可達(dá)5微米以下。

    沉淀法生產(chǎn)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(bǔ)強(qiáng)劑。

    以下介紹的產(chǎn)品是用硫酸沉淀法生產(chǎn)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。

    二、沉淀法白炭黑的生產(chǎn)原理

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

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

    三、沉淀法白炭黑的主要用途

    白炭黑產(chǎn)品自20世紀(jì)40年代工業(yè)化生產(chǎn)以來，廣泛應(yīng)用于于橡膠制品中作補(bǔ)強(qiáng)劑，此外還可用于醫(yī)藥行業(yè)、農(nóng)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(yè)。現(xiàn)就白灰黑適用的主要應(yīng)用行業(yè)作簡要介紹：

    1、輪胎行業(yè)

    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(lián)劑并用可同時提高輪胎壽命(改善耐磨性)和安全性(改善抗?jié)窕?，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(cè)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(xì)，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(bǔ)強(qiáng)填充劑廣泛應(yīng)用于膠鞋生產(chǎn)中，尤其是在透明及半透明鞋底膠料中。

    (2)在膠帶的生產(chǎn)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(kuò)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(yīng)用是隨白炭黑的出現(xiàn)開始的。硅橡膠具有很高的耐熱性和優(yōu)異耐寒性，耐臭氧性，耐老化和耐大氣老化性，同時具有優(yōu)良電絕緣性。由于硅橡膠上述的特性，在航空航天、電子工業(yè)等行業(yè)均有廣泛應(yīng)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(chǎn)。

    4、醫(yī)藥行業(yè)

    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(yīng)用，例如：準(zhǔn)生素E粉現(xiàn)大量使用白炭黑作載體。

    5、農(nóng)藥行業(yè)

    白炭黑在農(nóng)藥行業(yè)中主要作用是作載體，提高流動性并防止結(jié)塊，目前，白炭黑主要應(yīng)用于各類可濕性粉劑。

    6、在油墨中的應(yīng)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(jī)油墨的流量，使它不能任意流動或流掛，以獲得清晰的打印。

    四、白炭黑各項指標(biāo)在應(yīng)用中的意義

    1、比表面積 白炭黑補(bǔ)強(qiáng)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(qiáng)度指標(biāo)均增大，但回彈性降低，撕裂強(qiáng)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(jī)械性能的影響不是始終如一的。

    2、吸油值 吸油值大小體現(xiàn)的是結(jié)構(gòu)度的高低，吸油值大，結(jié)構(gòu)度小，硫化膠的伸強(qiáng)度一般較大，抗張強(qiáng)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(xiàn)的是表面羥基。表面羥基過多時，易造成橡膠復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)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(jìn)劑有強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(jī)硅化合物用途的開發(fā)則較為重視。從目前趨勢看，白炭黑將會大量進(jìn)入到輕工、食品、醫(yī)藥、建筑、電子、冶金、機(jī)械工業(yè)等許多領(lǐng)域，一定大有發(fā)展前途。