橡胶填充剂白炭黑的生产及改性技术进展
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系列 必 要 的加工 过程 便 可直 接 得 到纯 度 较高 的 白 炭黑 ， 用膨润土 直接 制备 的 白炭 黑的质 量经橡 胶研 究 单位配 方研 究和橡胶 厂 生产应 用 ， 主要技术 指标
成品，若进一步进行研磨或造粒处理可得到一系 列规格 的产品。 通过控制反应过程中的物料 比例、 流量及反应的温度 、 时间， 经过滤、 涤和干燥等 洗 后处理， 可得到不同 比表面积 、 粒径、 纯度 、 形态 、 结构度 、孔隙度 的制 品 。沉 淀法 白炭 黑 的生产 技 术， 设备简单， 分散剂 以及原料易得 ， 投资规模不 大， 但能耗高， 对环境要求高， 产品活性不高， 颗 粒不易控制， 亲和力差， 补强性能低， 颗粒表面亲 水性基团键合严重， 削弱 了产 品的结合力。目前，
此之外，白炭黑在 塑料 、 纸 、 造 涂料 、 化妆 品 以及 油 墨等方 面具 有广 泛 的应用 ， 开发 利用 前景 十分
广阔。
化硅、 氧气 （ 或空气） 和氢气， 它们在高温下反应而 成。 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 人合成水解炉 。将四氯化硅
１ ２ 沉 淀法 ．
不燃烧， 具有很高的电绝缘性， 优越的稳定性， 补 强性， 增稠性和触变性。 气相法 白炭黑的生产工艺
主要为化学气相沉积 （Ａ ） Ｃ Ｖ 法， 该工艺又称热解
沉淀法 白炭黑普遍采用硅酸盐 （ 主要为硅酸 钠） 与无机酸 （ 通常使用硫酸或者盐酸 ） 中和沉淀 反应的方法来制备， 生成的水合二氧化硅沉淀后，
气相法白炭黑为白色无定形絮状半透明固体 胶状极微粒子 （ 粒径小于 ｌ Ｏｍ 、无毒 、 Ｏｎ ） 有巨大 的比表面积 （ ０ — ０ｍ／ ） １ ０４ ０ 。ｇ 、高化学纯度及高分 散性能， 在空气 中吸收水分后聚集成细粒， 能溶于 苛性钠和氢氟酸， 对其它化学药品稳定， 耐高温、
盛股份有限公司等厂家采用该方法生产 白炭黑。
１ １ 气相 法 ．
高纯白炭黑的合成。气相法制备 白炭黑的缺点是
表面存在活性硅羟基、吸附水及 制备工来自百度文库导致其 表面出现酸区， 使白炭黑呈亲水性， 在有机相中难
以浸润和分散， 应用范围小且产率低。 目前我国有 沈阳化工股份有限公司、上海氯碱化工股份有限 公司、广州吉必时科技事业有限公司以及甘肃亚
低轮胎的滚动阻力， 同时不损失其抗湿滑性。 在高 档彩色橡胶制品 中，其补强效果可以达到炭黑的 水平。 在轮胎工业中， 在胎面胶中添加 白炭黑可以
提高胎面的抗切割 、 抗撕裂性能， 减少蹦花掉块。 法国米其林公司曾全部用白炭黑作填料，制成高 级轿车配套的绿色轮胎。白炭黑填充的胶料与普 通炭黑填充的胶料 比较， 滚动阻力可降低３ ％ 在 ０。 帘布胶 中， 可大大提高帘布与胶料的粘接性能。 除
先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离
器收集，再送人脱酸炉，用含氨空气吹洗气相二 氧化硅至 ｐ 为 ４ ６ Ｈ － 即为成品。 气相法是以气体为 原料， 在气体中通过化学反应形成基本离子， 再经
过 成 核和生 长两 个 阶段 合成粒 子和 晶 体等 。气相 法 的优 点在于 易控 制反 应条 件 ， 品纯度 高 ． 产 适合
１ ０
橡胶填充剂 白炭黑的生产及改性技术进展
橡胶 填 充剂 白炭 黑的生 产及改性 技术 进展
李玉芳 李明
（ 京 江 宁， － 技 术研 究 所 ， １ Ｏ 北 Ｉｖ ｔ－ － ０ ６） Ｏ ７
摘 要：白炭黑是橡 胶 制 品的重要 补 强填 充剂 ， 具有 广 阔的应 用前 景 。 绍 了白炭黑 的生产 方 介
法、 干法 或燃烧 法 。 制备原 理是 硅 卤化合 物在 氢 其
气氧气燃烧生成的水 中进行高温 （ 高于 １ ０ ℃） ００
水解反 应 ， 然后骤 冷 ， 过 聚集 、 酸 等后处 理工 经 脱
它能大幅提高胶料的物理性能、 减少胶料滞后、 降
序而得到产品。生产工艺主要为化学气相沉积法， 又称为热解法、 干法或燃烧法。 其原料一般为四氯
技术。 浙江广科化工有 限公司、 吉林省临江市业柱 化工有限公司用硅藻土生产 白炭黑 。 膨润土 主要成份蒙脱石 的化学式为 Ａ ， １０ ・ ４ ｉ 。 ３ 。， Ｓ Ｏ ・ Ｈ０ 蒙脱石受 热后在活化剂作用下层状 结构易被破坏 ， 将晶态硅转变为具有活性的非晶态 二 氧化 硅 （ｉ 。・ Ｈ０ 。膨 润 土经 活 化处 理 等一 Ｓ Ｏ ｎ 。）
广东橡胶 ２ １ 年 第 ５ ００ 期
根据成 品要 求 ，在 辊 筒压 滤 机 或者 板块 压 滤机 中 经过滤 ， 涤除去 多 余 的水 分 和反 应 副产 物 ， 到 洗 得 白炭 黑 滤饼 ， 再经 过 干燥 （ 常为 喷 雾干 燥 ） 通 得到 究成 功用 硅 藻 土生 产 白炭 黑和 聚 铝 的无 污染 先进
法 以及 表 面改性技 术 进展 ，指 出 了其今 后 的 发展 方 向。
关键 词 ： 白炭黑 生产 应用 表 面改性
白炭黑 是炭 黑的 一种 重要 替代 品，是 微细粉 末状 或超 细粒 子状 无水 及含 水二 氧化 硅或 硅酸 盐 类 的统称 。 白炭 黑是橡 胶 制 品的 重要补 强填 充剂 ，
１ 白炭黑的生产方法
目前，白炭黑按其制备方法可分为物理法和 化学法 两大类 。用 物理 法 制备 的 白炭 黑产品 档 次
不高， 而橡胶 行业 所需 要 的 白炭 黑填 料通 常是 采 用化学法 生产 的 。 化学法 主 要包 括气 相法 、 淀法 沉 和 离解法 ３种 ［ｅ。 １］ －
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 １ ０ ０ １ ８ ０ ０ － ０ ℃）
后，与一定 量 的氢和 氧 （ 或空气 ） １０ ℃左 右 的 在 ８０
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
成品，若进一步进行研磨或造粒处理可得到一系 列规格 的产品。 通过控制反应过程中的物料 比例、 流量及反应的温度 、 时间， 经过滤、 涤和干燥等 洗 后处理， 可得到不同 比表面积 、 粒径、 纯度 、 形态 、 结构度 、孔隙度 的制 品 。沉 淀法 白炭 黑 的生产 技 术， 设备简单， 分散剂 以及原料易得 ， 投资规模不 大， 但能耗高， 对环境要求高， 产品活性不高， 颗 粒不易控制， 亲和力差， 补强性能低， 颗粒表面亲 水性基团键合严重， 削弱 了产 品的结合力。目前，
此之外，白炭黑在 塑料 、 纸 、 造 涂料 、 化妆 品 以及 油 墨等方 面具 有广 泛 的应用 ， 开发 利用 前景 十分
广阔。
化硅、 氧气 （ 或空气） 和氢气， 它们在高温下反应而 成。 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 人合成水解炉 。将四氯化硅
１ ２ 沉 淀法 ．
不燃烧， 具有很高的电绝缘性， 优越的稳定性， 补 强性， 增稠性和触变性。 气相法 白炭黑的生产工艺
主要为化学气相沉积 （Ａ ） Ｃ Ｖ 法， 该工艺又称热解
沉淀法 白炭黑普遍采用硅酸盐 （ 主要为硅酸 钠） 与无机酸 （ 通常使用硫酸或者盐酸 ） 中和沉淀 反应的方法来制备， 生成的水合二氧化硅沉淀后，
气相法白炭黑为白色无定形絮状半透明固体 胶状极微粒子 （ 粒径小于 ｌ Ｏｍ 、无毒 、 Ｏｎ ） 有巨大 的比表面积 （ ０ — ０ｍ／ ） １ ０４ ０ 。ｇ 、高化学纯度及高分 散性能， 在空气 中吸收水分后聚集成细粒， 能溶于 苛性钠和氢氟酸， 对其它化学药品稳定， 耐高温、
盛股份有限公司等厂家采用该方法生产 白炭黑。
１ １ 气相 法 ．
高纯白炭黑的合成。气相法制备 白炭黑的缺点是
表面存在活性硅羟基、吸附水及 制备工来自百度文库导致其 表面出现酸区， 使白炭黑呈亲水性， 在有机相中难
以浸润和分散， 应用范围小且产率低。 目前我国有 沈阳化工股份有限公司、上海氯碱化工股份有限 公司、广州吉必时科技事业有限公司以及甘肃亚
低轮胎的滚动阻力， 同时不损失其抗湿滑性。 在高 档彩色橡胶制品 中，其补强效果可以达到炭黑的 水平。 在轮胎工业中， 在胎面胶中添加 白炭黑可以
提高胎面的抗切割 、 抗撕裂性能， 减少蹦花掉块。 法国米其林公司曾全部用白炭黑作填料，制成高 级轿车配套的绿色轮胎。白炭黑填充的胶料与普 通炭黑填充的胶料 比较， 滚动阻力可降低３ ％ 在 ０。 帘布胶 中， 可大大提高帘布与胶料的粘接性能。 除
先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离
器收集，再送人脱酸炉，用含氨空气吹洗气相二 氧化硅至 ｐ 为 ４ ６ Ｈ － 即为成品。 气相法是以气体为 原料， 在气体中通过化学反应形成基本离子， 再经
过 成 核和生 长两 个 阶段 合成粒 子和 晶 体等 。气相 法 的优 点在于 易控 制反 应条 件 ， 品纯度 高 ． 产 适合
１ ０
橡胶填充剂 白炭黑的生产及改性技术进展
橡胶 填 充剂 白炭 黑的生 产及改性 技术 进展
李玉芳 李明
（ 京 江 宁， － 技 术研 究 所 ， １ Ｏ 北 Ｉｖ ｔ－ － ０ ６） Ｏ ７
摘 要：白炭黑是橡 胶 制 品的重要 补 强填 充剂 ， 具有 广 阔的应 用前 景 。 绍 了白炭黑 的生产 方 介
法、 干法 或燃烧 法 。 制备原 理是 硅 卤化合 物在 氢 其
气氧气燃烧生成的水 中进行高温 （ 高于 １ ０ ℃） ００
水解反 应 ， 然后骤 冷 ， 过 聚集 、 酸 等后处 理工 经 脱
它能大幅提高胶料的物理性能、 减少胶料滞后、 降
序而得到产品。生产工艺主要为化学气相沉积法， 又称为热解法、 干法或燃烧法。 其原料一般为四氯
技术。 浙江广科化工有 限公司、 吉林省临江市业柱 化工有限公司用硅藻土生产 白炭黑 。 膨润土 主要成份蒙脱石 的化学式为 Ａ ， １０ ・ ４ ｉ 。 ３ 。， Ｓ Ｏ ・ Ｈ０ 蒙脱石受 热后在活化剂作用下层状 结构易被破坏 ， 将晶态硅转变为具有活性的非晶态 二 氧化 硅 （ｉ 。・ Ｈ０ 。膨 润 土经 活 化处 理 等一 Ｓ Ｏ ｎ 。）
广东橡胶 ２ １ 年 第 ５ ００ 期
根据成 品要 求 ，在 辊 筒压 滤 机 或者 板块 压 滤机 中 经过滤 ， 涤除去 多 余 的水 分 和反 应 副产 物 ， 到 洗 得 白炭 黑 滤饼 ， 再经 过 干燥 （ 常为 喷 雾干 燥 ） 通 得到 究成 功用 硅 藻 土生 产 白炭 黑和 聚 铝 的无 污染 先进
法 以及 表 面改性技 术 进展 ，指 出 了其今 后 的 发展 方 向。
关键 词 ： 白炭黑 生产 应用 表 面改性
白炭黑 是炭 黑的 一种 重要 替代 品，是 微细粉 末状 或超 细粒 子状 无水 及含 水二 氧化 硅或 硅酸 盐 类 的统称 。 白炭 黑是橡 胶 制 品的 重要补 强填 充剂 ，
１ 白炭黑的生产方法
目前，白炭黑按其制备方法可分为物理法和 化学法 两大类 。用 物理 法 制备 的 白炭 黑产品 档 次
不高， 而橡胶 行业 所需 要 的 白炭 黑填 料通 常是 采 用化学法 生产 的 。 化学法 主 要包 括气 相法 、 淀法 沉 和 离解法 ３种 ［ｅ。 １］ －
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 １ ０ ０ １ ８ ０ ０ － ０ ℃）
后，与一定 量 的氢和 氧 （ 或空气 ） １０ ℃左 右 的 在 ８０
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