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白炭黑5大表面改性方法及特点

* 来源: 全球有机硅网 * 发表时间: 2020/12/15 17:19:00 * 浏览: 70

白炭黑虽然被称为白炭黑,但其实与炭并没有什么关系。只是因为在橡胶中有和炭黑相似的补强性能,而且是白色的,被称为白炭黑。制备方法为用化学方式提取得到的二氧化硅粉体,其化学成分为“水合二氧化硅”。

 

白炭黑目前的制备方法主要有两种,一种是沉淀法,其工艺路线大体上是:先采用燃油或燃气在高温下将石英砂与纯碱反应制得工业水玻璃,工业水玻璃用水配制成一定浓度的稀溶液,然后在一定条件下加入某种酸,使二氧化硅沉淀出来,再经清洗、过滤、干燥、粉碎、制得产品白炭黑。沉淀法又分酸法、溶胶法、碳化法等许多不同的具体方法,我国主要是采用酸法。酸法是将可溶性硅酸盐与硫酸(或其它酸)一起反应,当反应液到达某一pH值时停止加酸反应,进行陈化,然后过滤并用水多次反复清洗,脱除Na2SO4后,送干燥、粉碎后得到产品。

 

另一种是气相法,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;此时生成的气相法白炭黑颗粒极细,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。

 

那么,沉淀法白炭黑和气相法白炭黑有什么区别呢?


沉淀法白炭黑和气相法白炭黑区别主要在于:颗粒度大小和纯度。


沉淀法二氧化硅一般是微米级,气相法二氧化硅一般是纳米级。沉淀法二氧化硅杂质含量高,纯度一般在93%左右,气相法二氧化硅杂质含量很低,纯度可以达到99%以上。由于颗粒大小和纯度的巨大差异,气相法二氧化硅在增稠、触变、防沉、补强、消光、摩擦等作用上均优于沉淀法二氧化硅。下面就跟着小编一起来看看水合二氧化硅的具体应用吧。

 

橡胶的补强
白炭黑作为补强剂广泛应用于橡胶领域,其用量占总量的70%,特别是制造白色、彩色及浅色橡胶制品时,因白炭黑的白色容易进行着色而显得更为适用。比如未经补强的硅橡胶的拉伸强度不超过0.4MPa,经过气相法白炭黑补强之后,强度可提高40倍。

 

消光剂
白炭黑表面积巨大,折射指数为1.45—1.50,含有水合二氧化硅消光剂的漆膜,当光线射入时,会发生漫反射,从而形成光泽的亚光和消光外观。气相法二氧化硅颗粒更疏松,单位质量下的颗粒数目多于沉淀法二氧化硅,因此在相同添加量的情况下,气相法二氧化硅有着更高的消光效果,并且透明度也更好。

 

摩擦剂
除了表面积大,水合二氧化硅的吸附能力也是十分强悍,因此水合二氧化硅是目前牙膏摩擦剂的主要品种之一,由于气相法二氧化硅更优越的透明性、摩擦性等,很多晶莹剔透的牙膏的配料中都有着气相法二氧化硅的身影。

 

用于纸张的上胶、强化
水合二氧化硅拥有十分优秀的耐磨性和强度,上面也说了,它很“白”,因此水合二氧化硅用于纸张时,可以提高纸张的白度和不透明度,使纸张更耐磨耐油,光泽感更好。比如往新闻纸中加入1-2%的气相法二氧化硅,可以使纸的重量减轻10%,还能提高强度,防止油墨渗透。


防沉降、助流作用
用于胶粘剂和密封剂时,水合二氧化硅可起到控制流变、防止沉降、防止流挂和补强作用。此外气相法二氧化硅以更优越的性能作为流变助剂、防沉剂、分散剂广泛应用于油漆、油墨及涂料领域。

 

化妆品、药品中的防护、运载作用
用于化妆品时,气相法二氧化硅可有效地反射紫外线,具有消光作用,且照射后不分解、不变色;作为载体时,还可延长药效并促进药物或护肤品的吸收,而沉淀法二氧化硅一般达不到这个要求。

 

 


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