沉淀法白炭黑介绍
白炭黑的应用(详细)
白炭黑一、简介白炭黑的主要成份是SiO2，因其为白色，且主要物性及用途与炭黑相似而得名。
白炭黑按生产方法的不同可分为沉淀白炭黑（沉淀水合二氧化硅）和气相法白炭黑（气相二氧化硅），两种产品的生产方法不同，性质及用途也有很大区别，以下介绍的产品是用硫酸沉淀法生产的，也即沉淀法白炭黑，以下所涉及的白炭黑均为沉淀法白炭黑。
二、名称定义及分子式白炭黑的学名为：沉淀水合二氧化硅。
定义：沉淀水合二氧化硅是从可溶性硅酸盐水沉液中沉淀而获得的无定形粒子组成的材料。
化学分子式：SiO2〃nH2O三、主要性质1、物理性质外观：白色粉末或粒状或不规则造块。
真密度：约2.0g/ml假密度：约0.2g/ml（普通产品）。
耐高温、不燃烧；电绝缘性好。
2、化学性质：能与烧碱发生反应SiO2nH2O+2NaOH=Na2SiO3+（n+1）H2O1能与氢氟酸发生反应SiO2nH2O+4HF=SiF4+（n+2）H2O2、主要化学指标SiO2含量（干品）≥90%筛余物（4.5цm）≤0.5%加热减量：4.0-8.0%灼烧减量：（干品）≤7.0%PH值：5.0-8.0总铜含量：≤30mg/kg总锰含量：≤50mg/kg总铁含量：≤1000mg/kgDBP吸收值：2.00-3.50cm3/g比表面积：不同用途有不同范围，我厂产品控制145-165m2/g（HT2#）165-185m2/g（HT1#）200-300m2/g（HT3#）3、主要物理性能（配合橡胶品）拉伸强度≥17.0Mpa500%定伸强度≥6.3Mpa 扯断伸长度≥675%四、生产原理水玻璃和硫酸反应生成水合硅酸Na2O·mSiO2+H2SO4+nH2o-加热→Na2SO4+mSiO2·（n+1）H2O↓反应完成液经压滤脱水，洗涤、并通过打浆制得白炭黑料浆，经喷2雾干燥得白炭黑成品。
五、工艺简图白炭黑料浆固体水玻璃液体水玻璃反应溶解硫酸+水压滤白炭黑滤饼成品白炭黑白炭黑料浆打浆包装干燥洗涤六、主要用途白炭黑产品自20世纪40年代工业化生产以来，以过60多年的不断发展与完善，已广泛应用于各行各业，除被广泛应用于橡胶制品中作补强剂外，还可用于医药行业、农药、油墨、油漆、涂料、牙膏、纸张、食品、饲料、化妆品、蓄电池等各种行业。
沉淀法白炭黑的质量标准
沉淀法白炭黑的质量标准
沉淀法白炭黑的质量标准主要包括以下几个方面：
1. 外观：应呈现纯净的白色粉末状，不得有杂质、结块或结团现象。
2. 化学成分：主要成分为二氧化硅，但也可能含有少量的杂质。
质量标准对关键杂质的含量有明确要求，如铁、铅、砷等重金属元素的含量应达到合理的限制范围，以确保白炭黑的环境友好性。
3. 理化性质：
水分含量：≤%。
灼烧残余量：≤%。
PH值：6-8。
比表面积：㎡/g。
碳含量：≥%。
4. 其他物理性质：如平均粒径和油吸收值等。
平均粒径直接影响着白炭黑在应用过程中的增塑效果。
油吸收值反映了白炭黑的分散稳定性和增塑性能，对于不同的应用领域，其要求也有所不同。
以上信息仅供参考，具体的质量标准可能会因用途、生产工艺的差异而有所差别。
沉淀法白炭黑质量标准的制定，对于生产企业和用户都具有重要意义。
生产企业可以根据质量标准来指导生产过程，确保产品的稳定性和一致性。
而用户则能根据质量标准来选择合适的产品，确保其所需应用效果。
白炭黑资料整理
白炭黑整理资料一、简介白炭黑的主要成份是SiO2，因其为白色，且主要物性及用途与炭黑相似而得名。
白炭黑按生产方法的不同可分为沉淀白炭黑（沉淀水合二氧化硅）和气相法白炭黑（气相二氧化硅），两种产品的生产方法不同，性质及用途也有很大区别，以下介绍的产品是用硫酸沉淀法生产的，也即沉淀法白炭黑，以下所涉及的白炭黑均为沉淀法白炭黑。
二、名称定义及分子式白炭黑的学名为：沉淀水合二氧化硅。
定义：沉淀水合二氧化硅是从可溶性硅酸盐水沉液中沉淀而获得的无定形粒子组成的材料。
化学分子式：SiO2•nH2O三、主要性质1、物理性质外观：白色粉末或粒状或不规则造块。
真密度：约2.0g/ml 假密度：约0.2g/ml（普通产品）。
耐高温、不燃烧；电绝缘性好。
2、化学性质：能与烧碱发生反应SiO2nH2O+2NaOH=Na2SiO3+（n+1）H2O能与氢氟酸发生反应SiO2nH2O+4HF=SiF4+（n+2）H2O3、主要化学指标DBP吸收值：2.00-3.50cm3/g比表面积：不同用途有不同范围四、主要用途白炭黑产品自20世纪40年代工业化生产以来，以过60多年的不断发展与完善，已广泛应用于各行各业，除被广泛应用于橡胶制品中作补强剂外，还可用于医药行业、农药、油墨、油漆、涂料、牙膏、纸张、食品、饲料、化妆品、蓄电池等各种行业。
各指标在实际应用中的作用1、比表面积白炭黑补强作用的大小，主要取决于它的比表面一般随比表面积增大，橡胶制品的各项强度指标均增大，但回弹性降低，撕裂强度降低，且不耐磨，混炼时分散困难，生热高，胶料门尼粘度大，易焦烧，因此，不同配方，不同用途，要求比表面积也不一样，比表面积对硫化橡胶物理机械性能的影响不是始终如一的。
2、吸油值吸油值大小体现的是结构度的高低，吸油值大，结构度小，硫化胶的拉伸强度一般较大，抗张强度和硬度较大，特别是耐磨耗较小，但伸长率较低。
3、灼烧减量表现的是表面羟基过多时，易造成橡胶复合材料的结构化，使材料变脆。
白炭黑常见制备方法
白炭黑常见制备方法摘要：本文介绍了白炭黑的常见制备方法及其产品应用。
关键词：白炭黑；气相法；沉淀法；解离法基金项目：黑龙江工程学院大学生创新训练项目（202211802211）白炭黑常见的制备方法主要有三种：气相法、沉淀法和离解法。
工业上制备方法一般是这三种方法，或者是这三种方法的组合或改良。
1.气相法气相法通常称为化学气相沉积法，又被称为热解法。
一般是在高温条件下加入氧气、四氯化硅和氢气进行反应从而制备出烟雾状的白炭黑[1]。
具体步骤为：将空气和氢气通过增加压力、分离、采用冷却的方式进行脱水、再放入硅胶中进行干燥、最后经过除尘过滤等一系列的步骤后送入合成的水解炉中。
将原料SiCl4送至精馏塔精馏后，在蒸发器中使之蒸发，并用干燥、过滤后的空气用作载体，将处理后的产物送至合成水解炉中。
在高温下SiCl4被气化，将其与一定量的氢气和氧气的混合气体在高温下进行气相水解。
生成的气相SiO2颗粒非常小，与气体很容易形成气溶胶，从而不容易被捕集，因此需要使其先在聚集器中先聚集成较大颗粒，然后用旋风分离器进行收集，最后送入脱酸炉中进行脱酸处理，通过含氨空气吹洗气相二氧化硅至pH为4～6便可得到最终产品。
用这种方法生产制备的白炭黑产品，其比表面积、粒径大小、结构性能和表面性质都和三种气体的配制比例、二氧化硅核在燃烧室中处理的时间、燃烧温度等因素有关。
得到的产品一般是球形颗粒，粒径在10-40nm之间，化学纯度大，比较面积高。
气相法的优点是所得的产品纯度非常高，分散性非常好，颗粒小并呈球形，白炭黑表面具有较少的羟基，补强性能十分优异。
缺点是技术设备要求比较高，所用的原料也相对比较贵，制备工艺也比较复杂。
2.沉淀法我国市场上生产白炭黑的主要方法就是采用沉淀法来生产白炭黑[2]。
沉淀法又被称为硅酸钠酸化法，沉淀法一般是将硫酸或盐酸与水玻璃作用,第一步先生成硅酸,然后生成的硅酸进一步分解而制得白炭黑。
沉淀法之所以在我国能作为白炭黑的主要生产方法是因为沉淀法的生产技术和设备相对来说都比较简单。
沉淀法白炭黑
沉淀法白炭黑
一、产品特性：
沉淀法白炭黑（简称白炭黑）是橡胶工业常用的补强剂，它的化学名称是水合二氧化硅（Si O₂）或称胶体二氧化硅。
因为它在橡胶中有类似炭黑的补强性而且是白色粉末或细小粒子。
所以人们又称它为白炭黑。
目前白炭黑的制法大多数是采用硫酸溶液与硅酸钠溶液进行化学反应的方法。
因此法制得的白炭黑性能优良、成本也较低廉。
二、使用范围：
白炭黑在橡胶工业中应用最广，在制作胶鞋中它是彩色橡胶或透明鞋底的最佳补强剂。
在轮胎制作中常用它提高胶料对骨架材料或纤维的粘性。
在胶辊制作中它不仅能提高硫化胶的硬度和耐磨性，而且能提高胶料与金属辊芯的粘着力。
白炭黑绝大部分用于橡胶工业，只有一小部分用于其它工业，例如作农药辅料，还有油墨、油漆、塑料、日用化工产品也常用白炭黑，但用量不大。
三、参数指标（HG/T3061-1999）：。
沉淀白炭黑用途说明
沉淀白炭黑用途说明沉淀白炭黑(二氧化硅)用途说明型号应用范围一般性质WL-180、橡胶、鞋底、电缆具有特殊的物理化学性质，使之在以橡胶为基体的共混物配方中成为最佳的透明性补强的添加剂，可以大大提高硫化橡胶的拉伸强度和耐磨性，Una-180 减少了橡胶的用量，降低了成本。
WL-180具有较强的亲和力，使之在生胶中具有较大的分散能力，白炭黑的粒子与橡胶分子形成的物理性，在增强硫化橡胶的机械强度和撕力的补强性方面优于炭黑，是橡胶的高补强的填充剂。
Una-180E 饲料作为一种精选特殊饲料原材料，重金属含量符合欧洲饲料工业规定值，无毒无害，并拥有较大的比表面积和更强的吸附能力，能作为各种饲料添加剂的载体和分散剂，在转换各种水和油到固体状态时有良好的表现。
Una-700 纺织染整、消泡剂、润滑油、主要将一般亲水性二氧化硅在适当条件下与硅烷偶联剂反应而成，制得一种表面具有聚硅氧烷( polysiloxane )接枝的固体粉末状二氧化硅，不饱和聚酯树脂、粉末灭火其疏水接触角可达70至150，不仅具有良好疏水性，同时还有消泡功能。
剂、硅橡胶Una-100 饲料小颗粒白炭黑，主要用于饲料行业，增加饲料流动性，防止结块，并且颗粒外形能在生产过程中起到一定的防尘作用。
Una-100Gr 浅色、彩色及透明橡胶造粒状白炭黑，具有WL-180白炭黑的所有优点，同时改变了粉状白炭黑使用中造成粉尘污染的影响。
具有高的分散性，高的粘结强度，很容易与橡胶混合。
YH-200 硅橡胶、涂料、造纸、农药更高品质、多孔、超细的二次粒子，亲水性、吸附、稀释等作用，使产品更加稳定。
Una-205 高级透明橡胶制品、涂料、具有高的比表面积和吸油值，能部分替代气相法白炭黑用于硅橡胶制品，使得产品具有很好的拉伸强度和耐磨性，而且制品的通明性好，拉伸油墨、造纸不返白不变型。
另可用于涂料、油墨、饲料、农药、洗衣粉行业。
Una-350 透明橡胶、涂料、油墨更高比表面积和吸油值，同WL-180相比较，在硫化橡胶中具有更高的透明度和物理性能，可部分替代气相法白炭黑。
沉淀白炭黑用途说明
沉淀白炭黑用途说明沉淀白炭黑(二氧化硅)用途说明型号应用范围一般性质WL-180、橡胶、鞋底、电缆具有特殊的物理化学性质，使之在以橡胶为基体的共混物配方中成为最佳的透明性补强的添加剂，可以大大提高硫化橡胶的拉伸强度和耐磨性，Una-180 减少了橡胶的用量，降低了成本。
WL-180具有较强的亲和力，使之在生胶中具有较大的分散能力，白炭黑的粒子与橡胶分子形成的物理性，在增强硫化橡胶的机械强度和撕力的补强性方面优于炭黑，是橡胶的高补强的填充剂。
Una-180E 饲料作为一种精选特殊饲料原材料，重金属含量符合欧洲饲料工业规定值，无毒无害，并拥有较大的比表面积和更强的吸附能力，能作为各种饲料添加剂的载体和分散剂，在转换各种水和油到固体状态时有良好的表现。
Una-700 纺织染整、消泡剂、润滑油、主要将一般亲水性二氧化硅在适当条件下与硅烷偶联剂反应而成，制得一种表面具有聚硅氧烷( polysiloxane )接枝的固体粉末状二氧化硅，不饱和聚酯树脂、粉末灭火其疏水接触角可达70至150，不仅具有良好疏水性，同时还有消泡功能。
剂、硅橡胶Una-100 饲料小颗粒白炭黑，主要用于饲料行业，增加饲料流动性，防止结块，并且颗粒外形能在生产过程中起到一定的防尘作用。
Una-100Gr 浅色、彩色及透明橡胶造粒状白炭黑，具有WL-180白炭黑的所有优点，同时改变了粉状白炭黑使用中造成粉尘污染的影响。
具有高的分散性，高的粘结强度，很容易与橡胶混合。
YH-200 硅橡胶、涂料、造纸、农药更高品质、多孔、超细的二次粒子，亲水性、吸附、稀释等作用，使产品更加稳定。
Una-205 高级透明橡胶制品、涂料、具有高的比表面积和吸油值，能部分替代气相法白炭黑用于硅橡胶制品，使得产品具有很好的拉伸强度和耐磨性，而且制品的通明性好，拉伸油墨、造纸不返白不变型。
另可用于涂料、油墨、饲料、农药、洗衣粉行业。
Una-350 透明橡胶、涂料、油墨更高比表面积和吸油值，同WL-180相比较，在硫化橡胶中具有更高的透明度和物理性能，可部分替代气相法白炭黑。
沉淀白炭黑生产工艺
沉淀白炭黑生产工艺
沉淀白炭黑是一种二氧化硅或碳黑的一种变体，具有高白度、细小的粒径、高吸附性能和光学性能等优点，被广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料等行业。
下面是沉淀白炭黑生产工艺的一般步骤。
1. 原料选择：沉淀白炭黑的主要原料是硅酸钠和盐酸，可以选择工业级的硅酸钠和盐酸。
2. 摩尔比计算：根据所需的硅酸钠浓度和产量目标，计算摩尔比。
一般来说，硅酸钠和盐酸的摩尔比是1:2。
3. 溶解硅酸钠：将硅酸钠逐渐加入到适量的水中，在搅拌下慢慢溶解，直到完全溶解。
4. 加入盐酸：将适量的盐酸加入到溶解好的硅酸钠溶液中，保持搅拌。
5. 沉淀过程：在搅拌的同时，缓慢加入盐酸，使反应溶液的
pH值控制在1-2之间，同时观察溶液的变化。
随着盐酸的加入，溶液中会出现白色的沉淀，即沉淀白炭黑。
6. 沉淀回收：将沉淀的白炭黑通过离心、过滤等方式进行回收，烘干后得到干燥的白炭黑产品。
7. 洗涤：将干燥的白炭黑产品进行洗涤，以去除残留的盐酸和其他杂质。
洗涤的方法可以采用酸洗、漂洗等步骤。
8. 烘干：将洗涤后的白炭黑产品进行烘干，以去除水分，并保持其稳定的化学性质。
9. 包装和储存：将烘干的白炭黑产品装入适当的包装袋中，并进行密封，以防止湿气和杂质的侵入。
储存在干燥、通风的环境中，避免阳光直射。
总的来说，沉淀白炭黑的生产过程主要包括原料选择、摩尔比计算、溶解硅酸钠、加入盐酸、沉淀过程、沉淀回收、洗涤、烘干和包装储存等步骤。
通过合理的控制和操作，可以得到高品质的沉淀白炭黑产品。
白炭黑生产工艺及特性质量指标
⽩炭⿊⽣产⼯艺及特性质量指标⾼分散性⽩炭⿊的性能特征和⽣产⼯艺1前⾔⽩炭⿊是橡胶⼯业重要的补强材料,因其微观结构和聚集体形态和炭⿊类似,并在橡胶中有相近的补强性能,故被称为⽩炭⿊。
⽩炭⿊按照其⽣产⽅法可分为两类,即沉淀法⽩炭⿊和⽓相法⽩炭⿊。
沉淀法⽩炭⿊作为橡胶补强原材料,主要⽤于轮胎、鞋类、和其它浅⾊橡胶制品。
本⽂只讨论沉淀法⽩炭⿊(以下简称为⽩炭⿊)。
在轮胎⾏业中,过去⽩炭⿊主要⽤于⼦午线轮胎的带束层,以增强钢丝和橡胶的粘合性。
也有些轮胎企业将⽩炭⿊⽤于⼦午线载重轮胎胎⾯,以提⾼胎⾯的抗刺扎和抗崩花性,其⽤量较少,⼀般为10～15份。
近15年来,由于欧洲和北美对环保和节能的要求⽇益严格,将⽩炭⿊⽤于轮胎胎⾯,可以显著降低轮胎的滚动阻⼒,同时能保持较好的抗冰滑性和抗湿滑性,其耐磨性仅有稍许降低。
1992年,⽶其林公司率先制造出全⽤⽩炭⿊的“绿⾊轮胎”,其滚动阻⼒较⼀般轮胎降低约30%,节油及减少汽车废⽓效果显著。
但是由于传统⽩炭⿊品种的分散性不好,配⽤⽩炭⿊的胎⾯胶,虽然滚动阻⼒⽐配⽤炭⿊的低,但其耐磨性能却⽐配⽤炭⿊的差得多。
为了适应绿⾊轮胎快速发展对⽩炭⿊的要求,国外⼏家主要制造商都已经⽣产供应、并仍在进⼀步研究开发分散性较好的⽩炭⿊产品,⽬前⽩炭⿊已经发展了以下三代产品:1.第⼀代是传统的或被称为“标准”的⽩炭⿊品种;2.第⼆代被称为“⾼分散性⽩炭⿊”(ＨｉｇｈＤｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅＳｉｌｉｃａ,简称ＨＤＳ)和“易分散性⽩炭⿊”(ＥａｓｙＤｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅＳｉｌｉｃａ,简称ＥＤＳ)。
⾼分散性⽩炭⿊是⼀种具有较⾼分散性,且⽆粉尘的⽩炭⿊产品,适⽤于绿⾊轮胎。
易分散性⽩炭⿊是90年代中期开发的⼀种性能介于ＨＤＳ和传统⽩炭⿊之间的产品,其价格较ＨＤＳ低,是⼀种性能价格⽐较⾼的替代ＨＤＳ的产品。
表1为国外主要的、已经商品化的ＨＤＳ和ＥＤＳ品种。
在轮胎⽤胶料中,如果采⽤ＨＤＳ和ＥＤＳ可以获得较⾼的拉伸强度、撕裂强度、定伸应⼒、扯断伸长率。
白炭黑各项指标在应用中的意义
白炭黑各项指标在应用中的意义一、白炭黑简介白炭黑的化学分子式为SiO2nH2O，因其用途与炭黑相似且为白色，故而得名白炭黑。
白炭黑按生产方法的不同可分为沉淀白炭黑（沉淀水合二氧化硅）和气相法白炭黑（气相二氧化硅），两种产品的生产方法不同，性质及用途也有很大区别。
气相法生产主要是使用四氯化硅和空气燃烧所得的二氧化硅，颗粒细，中值粒径可达5微米以下。
沉淀法生产是使用硅酸钠里加入硫酸后使二氧化硅沉淀出来。
中值粒径大概在7-12微米。
气相法白炭黑价格昂贵，不容易吸湿，较多的使用在涂料做消光剂。
沉淀法白炭黑价钱便宜，容易吸湿。
主要用在橡胶，塑料制品中做填充，补强剂。
以下介绍的产品是用硫酸沉淀法生产的，也即沉淀法白炭黑，以下所涉及的白炭黑均为沉淀法白炭黑。
二、沉淀法白炭黑的生产原理水玻璃和硫酸反应生成水合硅酸Na2O·mSiO2+H2SO4+nH2o-→Na2SO4+mSiO2·（n+1）H2O↓（反应过程需加热）。
反应完成液经压滤脱水，洗涤、并通过打浆制得白炭黑料浆，经喷雾干燥得白炭黑成品。
三、沉淀法白炭黑的主要用途白炭黑产品自20世纪40年代工业化生产以来，广泛应用于于橡胶制品中作补强剂，此外还可用于医药行业、农药、油墨、油漆、涂料、牙膏、纸张、食品、饲料、化妆品、蓄电池等各种行业。
现就白灰黑适用的主要应用行业作简要介绍：1、轮胎行业在轮胎胎面胶中用白炭黑，特别是高分散性沉淀法白炭黑与偶联剂并用可同时提高轮胎寿命（改善耐磨性）和安全性（改善抗湿滑性），降低燃油消耗（降低滚动阻力）。
此外，沉淀法白炭黑用于轮胎胎体和带束层中，可改善胶料与钢丝帘线的粘合力；在轮胎胎侧胶中用白炭黑部分代替炭黑可大幅度提高胶料的耐久性能，改善耐屈挠和抗冲击性。
2、胶鞋及其它橡胶制品（1）白炭黑白度高、粒子细，使用白炭黑制得的硫化胶透明度高，而且可提高胶料的综合物理性能。
因此，白炭黑作为主要的补强填充剂广泛应用于胶鞋生产中，尤其是在透明及半透明鞋底胶料中。
白炭黑基本介绍
白炭黑白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和白炭黑气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。
白炭黑是多孔性物质，其组成可用S iO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。
能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。
耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。
白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。
气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm），无毒，有巨大的比表面积。
气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达９９％，粒径可达１０~２０ｎｍ，但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。
沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。
气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂，超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。
2，生产方法制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸钠以外，其它成本都很高。
新方法采用廉价的非金属矿作为硅源，大大降低了白炭黑的生产成本。
2．1传统方法（1）气相法主要为化学气相沉积（CAV）法，又称热解法、干法或燃烧法。
其原料一般为四氯化硅、氧气（或空气）和氢气，高温下反应而成。
反应式为：SiCl4＋2H2＋O2—>SiO2＋4HCl空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。
将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。
四氯化硅在高温下气化（火焰温度1000~1800℃）后，与一定量的氢和氧（或空气）在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4～6即为成品。
沉淀法白炭黑理化指标对橡胶性能的影响
沉淀法白炭黑理化指标对橡胶性能的影响沉淀法白炭黑是一种重要的橡胶填料，在橡胶工业中起到增强橡胶性能、改善加工性能和提高橡胶硬度的作用。
其理化指标的变化将直接影响到橡胶的性能。
以下将详细介绍沉淀法白炭黑的几个重要理化指标对于橡胶性能的影响。
首先，白炭黑的纯度和比表面积会对橡胶的增强效果产生很大影响。
纯度高的白炭黑通常含有较少的杂质，其表面活性也较低，能与橡胶更好地结合，增强橡胶的拉伸强度和弹性模量。
而比表面积较大的白炭黑表面积能提供更多的增强增加与橡胶之间的摩擦力，改善橡胶的耐磨性和抗裂开裂性能。
其次，沉淀法白炭黑的粒径对橡胶的性能也有一定的影响。
粒径较小的白炭黑能更好地分散在橡胶基体中，形成更为均匀的填充网络结构，增加与橡胶基体的接触面积，有效提高橡胶的增强效果和加工性能。
此外，较小的粒径还能减少填料的剪切效应，降低橡胶加工过程中的热量损失。
再次，白炭黑的结构特征对橡胶的性能也有一定的影响。
白炭黑的结构类型可以通过结构参数如结晶度、结晶度指数和等温吸附等进行表征。
结晶度高的白炭黑通常具有更高的硬度和强度，但也会降低橡胶的拉伸伸长率和韧性。
而较低结晶度的白炭黑则能改善橡胶的流动性和加工性能，使橡胶更容易填充模具，提高成型品的表面质量。
此外，沉淀法白炭黑的pH值也会对橡胶性能产生一定的影响。
pH值的变化会直接影响白炭黑表面的电荷状态和溶胶的稳定性，进而影响白炭黑与橡胶基体的分散稳定性和填充效果。
一般来说，较适宜橡胶填充的白炭黑pH值为酸性或近中性，过高或过低的pH值都会对橡胶的增强效果产生不利影响。
另外，白炭黑的热稳定性也是一个重要的指标，主要用于衡量填料在橡胶复合材料加工和使用过程中的热分解性能。
热稳定性好的白炭黑通常能在高温下保持稳定的填充效果，不会发生严重的炭化和气泡产生，保持橡胶制品的性能稳定，延长使用寿命。
综上所述，沉淀法白炭黑的纯度、比表面积、粒径、结构特征、pH 值和热稳定性等理化指标都对橡胶的性能产生重要的影响。
知识：橡胶制品中的白炭黑
知识：橡胶制品中的白炭黑一．白炭黑的制造白炭黑的制备多采用两种方法，即煅烧法和沉淀法。
煅烧法制备的白炭黑又称为气相法白炭黑或干法白炭黑，它是以多卤化硅（SiClx）为原料在高温下热分解，进行气相反应制得。
干法白炭黑粒径极小，约为15~25nm，飞扬性极大。
气相法白炭黑杂质少，补强性好，但制备复杂且成本高，主要用于硅橡胶中，所得产品为透明、半透明状，产品的物理机械性能和介电性能良好，耐水性优越。
沉淀法白炭黑普遍采用硅酸盐（通常为硅酸钠）与无机酸（通常使用硫酸）中和沉淀反应的方法来制取水合二氧化硅。
Na2OnSiO2+HClSiO2nH2O+NaCl沉淀法白炭黑粒径较大，约为20~40nm，纯度较低，补强性比煅烧法差，胶料的介电性能特别是受潮后的介电性能较差，但价格便宜，工艺性能好。
可单用于NR、SBR等通用橡胶中，也可与炭黑并用，以改善胶料的抗屈挠龟裂性，使裂口增长减慢。
二．白炭黑的结构1．白炭黑的化学结构白炭黑的95~99%的成分是SiO2，经X射线衍射证实，因白炭黑的制法不同，其结构有不同差别。
气相法白炭黑内部结构几乎完全是排列紧密的硅酸三维网状结构，这种结构使粒子吸湿性小，表面吸附性强，补强作用强。
而沉淀法白炭黑的结构内除了生成三维结构的硅酸外，还残存有较多的二维结构硅酸，致使结构疏松，有很多毛细管结构，很易吸湿，以致降低了它的补强活性。
2．白炭黑的结构白炭黑的结构象炭黑，它的基本粒子呈球形。
在生产过程中，这些基本粒子在高温状态下相互碰撞而形成了以化学键相连结的链枝状结构，这种结构称之为基本聚集体。
链枝状结构彼此以氢键吸附又形成了次级聚集体结构，这种聚集体在加工混炼时易被破坏。
三．白炭黑的表面化学性质1．表面基团图3-24白炭黑的表面模型相邻羟基（在相邻的硅原子上），它对极性物质的吸附作用十分重要；隔离羟基，主要存在于脱除水分的白炭黑表面上。
这种羟基的含量，气相法白炭黑比沉淀法的要多，在升高温度时不易脱除；双羟基，在一个硅原子上连有两个羟基。
关于沉淀法白炭黑属于限制类行业的说明
一、沉淀法白炭黑的定义沉淀法白炭黑是一种重要的工业原料，广泛应用于橡胶、塑料、油墨、油漆、化工等领域。
它具有高比表面积、高吸附性能、良好的光学性能和电学性能，被称为工业颜料和增白剂的“黑钻石”。
二、沉淀法白炭黑的生产过程1. 原料准备：主要原料为甲烷、二氧化硅、二氧化碳等。
2. 气相反应：原料气体在高温条件下通过反应生成一氧化碳和硅粉末。
3. 气固分离：将生成的气体和固体分离。
4. 氧化：将硅粉末氧化形成沉淀法白炭黑产物。
5. 洗涤和干燥：对产物进行洗涤和干燥处理得到成品。
三、沉淀法白炭黑的危害沉淀法白炭黑的生产过程会释放大量一氧化碳、氮氧化物和二氧化硫等有害气体，对环境造成污染，同时也对生产工人造成一定的危害。
沉淀法白炭黑被纳入了我国的限制类行业。
四、我国对沉淀法白炭黑的管控政策1. 环保要求：生产企业需符合国家环保政策，实施资源综合利用和废水、废气的处理。
2. 安全生产要求：生产企业必须严格遵守国家安全生产规定，采取有效措施确保生产过程中的安全。
五、沉淀法白炭黑行业的发展趋势1. 技术创新：随着科技水平的不断提高，沉淀法白炭黑行业将加大技术创新力度，提高生产工艺和产品质量。
2. 环保标准：随着国家环保意识的提高，沉淀法白炭黑行业将更加重视环保，采取更加严格的环保措施。
3. 国际合作：沉淀法白炭黑行业将加强与国际企业的合作交流，引进先进技术和管理经验，提升整体竞争力。
总结：沉淀法白炭黑作为一种重要的工业原料，在我国属于限制类行业。
生产企业需严格遵守环保和安全生产要求，加强技术创新，提高产品质量，努力推动行业健康发展。
六、对于沉淀法白炭黑行业的新的政策和发展趋势作为限制类行业的一部分，沉淀法白炭黑行业受到监管越来越严格，政策法规也在不断更新。
我国政府提出了更加严格的环保标准和安全生产要求，对企业的排放和生产工艺提出了更加严苛的要求。
新的政策要求企业必须全面考虑生产过程中的环境影响，并采取有效措施减少废弃物的排放，加强环境监测和治理。
气相法白炭黑与沉淀法白炭黑的不同之处
气相法白炭黑与沉淀法白炭黑的不同之处
气相法白炭黑与沉淀法白炭黑都是白炭黑的一种，只是在生产白炭黑的时候采用的生产工艺不同，而且气象法生产的白炭黑和沉淀法生产的白炭黑本质上没有区别，化学名都是二氧化硅。
气相法白炭黑与沉淀法白炭黑的目数不同：气相法生产是使用四氯化硅和空气燃烧所得的二氧化硅，细度达1000目以上。
沉淀法生产是使用硅酸钠里加入硫酸后使二氧化硅沉淀出来，细度只有300-400目。
气相法白炭黑与沉淀法白炭黑用途不同：气相法白炭黑生产的白炭黑价格昂贵，不容易吸湿，使用在涂料做消光剂。
沉淀法白炭黑价钱便宜，容易吸湿，只能用在橡胶，塑料制品填充，补强等。
不过现在的市场上又出现了一种新型的白炭黑，细度是纳米级的，被称为纳米白炭黑，其价格比气相法的便宜，适用面也广，涂料、橡塑什么的都能用。
气相法白炭黑与沉淀法白炭黑的应用技巧：气相法的白炭黑在表面积上要大于沉淀法，所以气相法白炭黑的增稠性要好于沉淀法。
如果硅胶要求透明度很高的话，只能选择比表面积400的气相法白炭黑，颜色和透明图要求不高的硅胶常用的是比表面积200的国产气象法白炭黑。
使用气相法的白炭黑在涂料和硅胶上做出来的产品品质上要好得多，在使用的量上来说也相对要少。
看似多花钱，其实综合性价比来看，没有什么不好的地方。
白炭黑生产工艺及特性质量指标
高分散性白炭黑的性能特征和生产工艺1前言白炭黑是橡胶工业重要的补强材料,因其微观结构和聚集体形态和炭黑类似,并在橡胶中有相近的补强性能,故被称为白炭黑。
白炭黑按照其生产方法可分为两类,即沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。
沉淀法白炭黑作为橡胶补强原材料,主要用于轮胎、鞋类、和其它浅色橡胶制品。
本文只讨论沉淀法白炭黑(以下简称为白炭黑)。
在轮胎行业中,过去白炭黑主要用于子午线轮胎的带束层,以增强钢丝和橡胶的粘合性。
也有些轮胎企业将白炭黑用于子午线载重轮胎胎面,以提高胎面的抗刺扎和抗崩花性,其用量较少,一般为10～15份。
近15年来,由于欧洲和北美对环保和节能的要求日益严格,将白炭黑用于轮胎胎面,可以显著降低轮胎的滚动阻力,同时能保持较好的抗冰滑性和抗湿滑性,其耐磨性仅有稍许降低。
1992年,米其林公司率先制造出全用白炭黑的“绿色轮胎”,其滚动阻力较一般轮胎降低约30%,节油及减少汽车废气效果显著。
但是由于传统白炭黑品种的分散性不好,配用白炭黑的胎面胶,虽然滚动阻力比配用炭黑的低,但其耐磨性能却比配用炭黑的差得多。
为了适应绿色轮胎快速发展对白炭黑的要求,国外几家主要制造商都已经生产供应、并仍在进一步研究开发分散性较好的白炭黑产品,目前白炭黑已经发展了以下三代产品:1.第一代是传统的或被称为“标准”的白炭黑品种;2.第二代被称为“高分散性白炭黑”(ＨｉｇｈＤｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅＳｉｌｉｃａ,简称ＨＤＳ)和“易分散性白炭黑”(ＥａｓｙＤｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅＳｉｌｉｃａ,简称ＥＤＳ)。
高分散性白炭黑是一种具有较高分散性,且无粉尘的白炭黑产品,适用于绿色轮胎。
易分散性白炭黑是90年代中期开发的一种性能介于ＨＤＳ和传统白炭黑之间的产品,其价格较ＨＤＳ低,是一种性能价格比较高的替代ＨＤＳ的产品。
表1为国外主要的、已经商品化的ＨＤＳ和ＥＤＳ品种。
在轮胎用胶料中,如果采用ＨＤＳ和ＥＤＳ可以获得较高的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、扯断伸长率。
国内外沉淀法白炭黑现状和发展趋势
国内外沉淀法白炭黑现状和发展趋势白炭黑是由烃类或天然气等碳源在炉内进行高温加热，燃烧产生的炭黑，为无机非金属材料之一。
白炭黑是一种极细的无色或微黄的粉末，容易分散，表面积大，是一种重要的增强填料、助剂等功能材料。
由于白炭黑具有优异的物理化学性能和广泛的应用前景，在国内外多个领域得到了广泛的应用。
本文主要探讨了国内外沉淀法白炭黑的现状和发展趋势。
目前，国内外沉淀法白炭黑工艺中，湿法沉淀法和溶剂沉淀法是常用的两种方法。
以湿法沉淀法为例，该方法通过将氯化钙、硫酸铵等化合物加入稀硫酸中，并控制PH值和温度等因素进行反应，产生白色沉淀物。
然后通过过滤、干燥、研磨等工艺步骤，得到白炭黑。
而溶剂沉淀法则是将碳源在有机溶剂中加入一种盐类，控制PH值，产生无机沉淀物，进而得到白炭黑。
在国内，白炭黑制备技术水平已有长足的进步，企业生产规模不断扩大，技术研发和质量保障体系逐步完善。
近年来，各大企业通过技术创新和优化工艺，不断提高白炭黑产量和质量，推动产业发展。
例如，申鑫集团广西山河化工公司开发了高反射率白炭黑，其反射率高达98%以上，可以广泛应用于增白、去污剂、防晒等行业。
目前，国内的白炭黑主要应用于制造橡胶制品、涂料、油墨、塑料、纺织、建筑材料等行业，尤其是橡胶行业，其对白炭黑的需求量很大，而且随着科技的发展，其应用领域还将不断扩展。
在国外，白炭黑的生产和研发水平更为成熟，欧美、日本等发达国家的企业占据着市场主导地位。
相关技术也更加先进，如美国赛尔勒斯公司开发的VIPER®高纯度白炭黑，拥有极高的比表面积、良好的分散性和操作性能。
欧洲白炭黑协会（INEOS）也提出了一套新的工艺路线，采用新的生产设备以降低生产成本。
此外，白炭黑在国外的应用领域也更加广泛，如制造食品、医药、化妆品等领域。
其中，医药行业应用领域的研究和开发具有巨大的市场潜力。
总的来说，随着国内外科技的不断进步，白炭黑制备技术和应用领域正在不断扩展和深入。
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Silica A Silica B Silica C
N 774
N 550 N 220 N 110
沉淀法白炭黑真实光学显微照片
( X60倍放大)
微珠状 => 具有良好的分散性 & 较低的作用力
标准的粉未状 => 具有较小的阻力 & 较高的污染
沉淀白炭黑结构模型与真实电镜照片
电镜照片
模型
沉淀白炭黑的比表面积
38 16.5 14 14
79 56 21 18
初始颗粒大小
DBP-值 g/100g
170 205 180 240
72 121 114 113
湿度 %
5.5 5.5 5.5 6.0
<1 <1 <1 <1
商标名
Ultrasil 360 Ultrasil VN2 GR Ultrasil VN3 GR Ultrasil 7000 GR
白碳黑表面 硅胶偶联剂
RO
OH RO Si RO
4－乙氧基硅烷
丙基链
橡胶偶联剂 橡胶
S–X
含S功能团
共混时交联
硫化时交联
白碳黑与硅烷偶联剂共混
偶联反应机理
RO
O RO Si R' S i OH RO
白炭黑 = 沉淀法水合二氧化硅
外观, 结构和组成 比表面积 多孔性 表面化学 颗粒度 分散性
沉淀白炭黑特征性能
外观, 结构和组成: 粉状, 大颗粒, 微珠 比表面积: CTAB, BET 多孔性: BET-CTAB 表面化学: -H, -OH 基团, 水分, 灼烧减量 颗粒度: 颗粒大小, (基本粒子, 聚集体, 附聚体) 和分布 分散性: 传统, 高分散 白炭黑
• 分六个等级；(BET) 比表面积g/m2
•A
201—260
•B
166—200
•C
136—165
•D
101—135
•E
51—100
•F
20—30
白碳黑比表面积对橡胶产品性能
的影响
粘度
硫化速率
拉伸
表面积 耐磨性
表面积 模量
表面积 制品透明度
表面积
表面积
表面积
沉淀白炭黑的表面化学和水份
表面化学性能
沉淀法白炭黑的基本特征性能 1) 比表面积
比表面积决定于基本粒子的尺寸大小
基本粒子: 球形 (半径 R)
半径 R
表面积 : S = 4 p R 体积 : V = 4/3 p R3
质量 : M = Vxd (d : density = 2)
比表面积就是每克白炭黑的表面积:
SSA
1 =
3
dR
SSA = S M
Na2O•SiO2 + CO2
Stage 2 : 白碳黑 Na2O•SiO2 + H2SO4
SiO2 + Na2SO4 + H2O
沉淀法白炭黑工业生产工艺
硫酸
石英砂 碳酸钠
混合
1400°C
泡花碱
溶解
稀释
液体泡花碱
水
沉淀反应
料浆 过滤 洗涤
SiO2 + H2O 滤饼
液化
粉状SiO2
干燥
储存
橡胶用白炭黑的性能特点
(m2/g)
沉淀白炭黑的比表面积
特别对于橡胶来说, 比表面积是指白炭黑的外比表面积(CTAB)或总比表面积 (BET)
---BET
总比表面积
橡胶不能延伸 至而橡胶助剂 可以进入的表 面
....CTAB 外比表面积 橡胶分子可触表面
内孔度 = BET - CTAB m²/g
国际标准ISO/DIS5794/3
白炭黑的聚集体粒径与炭 黑的对比
品名
Silica A Silica B Silica C Silica D
N 774 N 550 N 220 N 110
BET比表面积 CTAB 比表面积
/ m²/g
/ m²/g
50
50
125
120
170
165
170
160
29
29
42
42
119
111
138
127
粒径 / nm
沉淀白炭黑表观特征, 颗粒结构和组成
外观
大颗粒
500 µm to few mm
MP 微珠
附聚体 :
高剪切应力下可以分 散开
结构
聚集体: 机械力不能分散
基本粒子 单个纳米级粒子
50 à 300 µm
研磨颗粒
1 à 100 µm
1 à 50 µm
50 à 200 nm
5 à 25 nm
组成
SiO2 (不定型) , 表面含水合基团
n
失重 (%)
物理吸附水
H
H
O
HH
OO
缩合水
HH H OOO
O
HO
Si OH
自由水
O
Ca+ Si Na Na
H
H
O OOOOO
HO Al+
O
O
TGA分析显示水分分两步蒸发
Si Si Si Si Si Si Si Si Si Al Si Si Si Si
O O O O O O O O O O O O O OO OO OO OO OOOO OO OO
BULK
缩合水
自由水和物理吸附水
10
9
8
7
6
5
4
3
5°C/min.
2 1
0
0
200
400
600
800
1000
温度 (°C)
表面形态
各类硅羟基及水合过程
O HH
Si
间位
独立
邻位
沉淀法白炭黑的 多孔性
cumulated porous volume (ml/g)
通过水银孔容计测量
3.5
内孔容
3
2.5
2
1.5
对补强来说,只有第二 步吸附是有效的
(小于1 µm的孔)
1000
100
粒子间孔容
10
1
0.1
0.01
孔直径 (µm)
1
0.5
0 0.001
用表面活性剂进行配方优化调整
➢ 目的
▪ 补偿因白炭黑多孔性(BET - CTAB)被吸附的橡胶助剂,特别是促进 剂. ▪ 降低填料间的相互作用 ▪ 提高填料-橡胶间的相互作用
沉淀法白炭黑介绍
沉淀法白炭黑生产-- SiO2的形态变化
➢将二氧化硅从结晶态转变为无定型态
纯净结晶石英砂
沉淀白炭黑
沉淀白炭黑 的来源
结晶二氧化硅
agglomerate
aggregate
无定型水合二氧化硅
沉淀法白碳黑化学反应式
Stage 1 : 水玻璃 SiO2 + Na2CO3
> 1000 oC
白炭黑与橡胶的润湿/相容性 -活化剂的作用
Rubber SiO2
用 PEG 4000改性的橡胶包容白 炭黑
Rubber SiO2
橡胶与白炭之间的相 互作用不是物理作用
Rubber
.. .
SiO2
..
...
产生的化学界面作用
用硅烷偶联剂改性白碳黑
Si 69
硅胶－硅烷－橡胶偶联剂作用机理
➢ 可以达到
✓提高工艺性能 ✓优化硫化性能 ✓提高补强性能
白炭黑与橡胶基体的润湿合相容性
白炭黑
相容
相容
差
聚合物
佳
用 PEG, RT1987, 作为白炭黑的表面必改性剂
能改善白炭黑表面与聚合物的相容性。
能更好地改善白炭黑与橡胶的亲和性，降低白炭黑与白炭黑 之间的作用力。
能降低白炭黑的亲水性，减少白炭黑对促进剂的吸符作用， 从而使橡胶的硫化速度加快。