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白炭黑5大表面改性方法及特點

* 來源: 全球有機硅網 * 發表時間: 2020/12/15 17:19:00 * 瀏覽: 70

白炭黑雖然被稱為白炭黑,但其實與炭并沒有什么關系。只是因為在橡膠中有和炭黑相似的補強性能,而且是白色的,被稱為白炭黑。制備方法為用化學方式提取得到的二氧化硅粉體,其化學成分為“水合二氧化硅”。

 

白炭黑目前的制備方法主要有兩種,一種是沉淀法,其工藝路線大體上是:先采用燃油或燃氣在高溫下將石英砂與純堿反應制得工業水玻璃,工業水玻璃用水配制成一定濃度的稀溶液,然后在一定條件下加入某種酸,使二氧化硅沉淀出來,再經清洗、過濾、干燥、粉碎、制得產品白炭黑。沉淀法又分酸法、溶膠法、碳化法等許多不同的具體方法,我國主要是采用酸法。酸法是將可溶性硅酸鹽與硫酸(或其它酸)一起反應,當反應液到達某一pH值時停止加酸反應,進行陳化,然后過濾并用水多次反復清洗,脫除Na2SO4后,送干燥、粉碎后得到產品。

 

另一種是氣相法,化學氣相沉積(CAV)法,又稱熱解法、干法或燃燒法。其原料一般為四氯化硅、氧氣(或空氣)和氫氣,高溫下反應而成。反應式為:SiCl4+2H2+O2—>SiO2+4HCl??諝夂蜌錃夥謩e經過加壓、分離、冷卻脫水、硅膠干燥、除塵過濾后送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾后,在蒸發器中加熱蒸發,并以干燥、過濾后的空氣為載體,送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化(火焰溫度1000~1800℃)后,與一定量的氫和氧(或空氣)在1800℃左右的高溫下進行氣相水解;此時生成的氣相法白炭黑顆粒極細,與氣體形成氣溶膠,不易捕集,故使其先在聚集器中聚集成較大顆粒,然后經旋風分離器收集,再送入脫酸爐,用含氮空氣吹洗氣相二氧化硅至PH值為4~6即為成品。

 

那么,沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑有什么區別呢?


沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑區別主要在于:顆粒度大小和純度。


沉淀法二氧化硅一般是微米級,氣相法二氧化硅一般是納米級。沉淀法二氧化硅雜質含量高,純度一般在93%左右,氣相法二氧化硅雜質含量很低,純度可以達到99%以上。由于顆粒大小和純度的巨大差異,氣相法二氧化硅在增稠、觸變、防沉、補強、消光、摩擦等作用上均優于沉淀法二氧化硅。下面就跟著小編一起來看看水合二氧化硅的具體應用吧。

 

橡膠的補強
白炭黑作為補強劑廣泛應用于橡膠領域,其用量占總量的70%,特別是制造白色、彩色及淺色橡膠制品時,因白炭黑的白色容易進行著色而顯得更為適用。比如未經補強的硅橡膠的拉伸強度不超過0.4MPa,經過氣相法白炭黑補強之后,強度可提高40倍。

 

消光劑
白炭黑表面積巨大,折射指數為1.45—1.50,含有水合二氧化硅消光劑的漆膜,當光線射入時,會發生漫反射,從而形成光澤的亞光和消光外觀。氣相法二氧化硅顆粒更疏松,單位質量下的顆粒數目多于沉淀法二氧化硅,因此在相同添加量的情況下,氣相法二氧化硅有著更高的消光效果,并且透明度也更好。

 

摩擦劑
除了表面積大,水合二氧化硅的吸附能力也是十分強悍,因此水合二氧化硅是目前牙膏摩擦劑的主要品種之一,由于氣相法二氧化硅更優越的透明性、摩擦性等,很多晶瑩剔透的牙膏的配料中都有著氣相法二氧化硅的身影。

 

用于紙張的上膠、強化
水合二氧化硅擁有十分優秀的耐磨性和強度,上面也說了,它很“白”,因此水合二氧化硅用于紙張時,可以提高紙張的白度和不透明度,使紙張更耐磨耐油,光澤感更好。比如往新聞紙中加入1-2%的氣相法二氧化硅,可以使紙的重量減輕10%,還能提高強度,防止油墨滲透。


防沉降、助流作用
用于膠粘劑和密封劑時,水合二氧化硅可起到控制流變、防止沉降、防止流掛和補強作用。此外氣相法二氧化硅以更優越的性能作為流變助劑、防沉劑、分散劑廣泛應用于油漆、油墨及涂料領域。

 

化妝品、藥品中的防護、運載作用
用于化妝品時,氣相法二氧化硅可有效地反射紫外線,具有消光作用,且照射后不分解、不變色;作為載體時,還可延長藥效并促進藥物或護膚品的吸收,而沉淀法二氧化硅一般達不到這個要求。

 

 


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