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。但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。
沉淀白炭黑外特性,粘接,抗老化,防结块,凝聚,可控释放,载体,助流动,提高印刷效果,机械作用,特殊添加剂,增强热塑性塑料,流变控制,增白。疏水性白炭黑易溶于油,用于橡胶和塑料中作为增强填料,提高了制品的机械强度和抗撕裂指数。由于制造方法的不同,其理化性能和微观结构也存在一定的差异,因而其应用领域和应用效果也各不相同。
沉淀白炭黑的介绍
沉淀白炭黑,又称水合硅酸、轻质二氧化硅,化学表达式通常写为·mSiO2·nH2O,白色高度分散的无定形粉末的外观,还加工成颗粒作为一种商品。比例为2。319~2。653,熔点为1750度。不溶于水和大多数酸,在空气中吸收时,变成浓缩的细颗粒。
能溶于烧碱和氢氟酸。其他化学品稳定,耐高温分解,不燃烧。电绝缘性高,孔隙率大,内表面积大,吸水性好,无毒。
白炭黑的憎水性和疏水性易溶于油,用作橡胶补强剂,可提高制品的机械强度和抗撕裂指数。由于不同的制备方法,白炭黑的理化性能和显微结构存在一定的差异,因此其应用领域和应用效果也不同。
沉淀法白炭黑和气相法白炭黑的区别:
其一、就是生产工艺的不同。
其二、就是适应面广否的不同。
其三、就是颗粒大小和使用效果的差异。
第四、当然最最最主要的是价格,企业成本核算上的区别。
橡胶补强填充剂:白炭黑的种类和特性
白炭黑分为气相白炭黑和沉淀白炭黑。
a、气相白炭黑粒子的大小、比表面积、表面性质、结构等与原料气体的比例、燃烧速度、SiO2核在燃烧室中停留时间等因素有关。
气相白炭黑粒子越细,它的比表面积就越大,则补强效果就越好,但操作性能就越差。反之它的粒子粗些,比表面积也小,补强效果就差,但操作性就要好一些。
气相白炭黑为硅橡胶最常用的补强剂之一,由它补强的胶料其硫化胶的机械强度高,电性能好。气相白炭黑并可与其它补强剂或弱补强剂并用,以制取不同使用要求的胶料。
b、沉淀白炭黑
沉淀白炭黑的性能受沉淀条件如酸度、温度等的影响。
与用气相白炭黑补强的硅橡胶胶料相比,用沉淀白炭黑补强的胶料机械强度稍低,介电性能,特别是受潮后的介电性能较差,但耐热老化性能较好,混炼胶的成本要低得多。当对制品的机械强度要求不高时,可用沉淀白炭黑或使之与气相白炭黑并用。
白炭黑可以通过适宜的化合物对其进行处理而制成一种表面疏水的物质。处理的方法主要有液相法和气相法二种。液相法的条件易于控制,产品质量稳定,处理效果好,但工艺复杂,溶剂需要回收;气相法处理工艺简单,但产品的质量不够稳定,处理效果较差。
用作表面处理剂的物质原则上为能与白炭黑表面的羟基发生作用的物质,有以下几种。
1、醇类;2、氯硅烷类;3、烷氧基硅烷;4、六甲基二硅醚;5、硅氮烷。
白炭黑的补强机理和表面化学白炭黑对硅橡胶的补强机理被认为有以下二种。
a.橡胶被填料粒子吸附填料粒子吸附聚合物,使橡胶分子链段直接固定在填料粒子的附近或者沿着填料表面定向或被填料聚集体滞留。
b.橡胶与填料粒子结合填料粒子与聚合物链段结合产生有效的交联以及聚合物缠结了填料粒子。
基于上述二种作用,使白炭黑对硅橡胶起到补强作用。
白炭黑由于其生产方法不同,其酸碱性是不同的。气相白炭黑呈酸性,沉淀白炭黑呈碱性。最纯的无HCL的气相法白炭黑的pH值为6,这是由于白炭黑表面的羟基在水中离解产生了H+所致。pH值低于4.6时,则是由于高温水解留存下来的HCL引起的。
白炭黑物理化学性能的测定方法
1、白炭黑的物理化学性能直接反映质量情况,因而准确进行测定对不同的使用要求是十分重要的。目前国外各厂家的指标不尽相同,但公认的一些重要指标各家都要测定。最重要的指标是:反映其初级结构的指标,如粒径尺寸和分散度,比表面积;反映其二次结构的指标,如吸油值等;反映其表面化学情况的指标,如表面各种羟基的浓度等。
a、粒径大小和粒径分布由于生成条件、粒子增长的情况存在差别,故白炭黑的粒子直径并不均一,平常所说的粒子直径,只具有统计平均的意义。
b、比表面积的测定比表面积是反映粉料物质的外表面积大小的指标,对于一种多孔隙性的粉料物质来说,其比表面积为孔隙内的表面积和外表面积之和。
一般来说,粉料物质的粒径与其比表面积呈反比关系,所以比表积的测定可定性地反映粉体的粒径大小。由于电子显微镜并非所有工业单位都能具备,粉体的粒径就无法获得,因而比表面积的测定就具有重要的实际应用价值。
c、表面羟基的测定白炭黑的表面存在着硅醇基团,而白炭黑的许多应用直接与这种基团有关,因此,定量地测定表面羟基是十分重要的。
白炭黑表面羟基的测定的数据,一般包括总羟基、相邻羟基、隔离羟基等。后两种是以Si-OH的形式结合在白炭黑表面的,统称为结合羟基;总羟基则是结合羟基与吸附在白炭黑表面上的水分子中的羟基之和,这几种羟基数据可分别在不同条件下测定。测定条件为:
1)由白炭黑袋中直接取样测得的羟基为总羟基量;
2)将白炭黑于110℃下烘干3小时后测定的羟基为结合羟基;
3)将白炭黑于600℃下烘干3小时后测定的羟基为隔离羟基;
4)结合羟基和隔离基之差则为相邻羟基。
d、二次结构的测定国外一般认为二次结构的程度直接影响填料的补强行为,所以测定二次结构也很重要。但迄今还没有一种很好的测定方法,目前应用最广的方法有二种:一是测定在压缩下的表观比容;二是测定吸油值。
白炭黑的应用领域:
白炭黑用在天然橡胶或合成橡胶制成的胶粘剂中,提供了触变性和补强性,同时由于其伸展性还可以提高粘着力,质高价廉。
橡胶及合成橡胶:最重要的用途之一是合成硅橡胶。经过补强后的硅橡胶,其强度最高可提高到几十倍,抗高温性和耐化学性也大大提高,使硅橡胶应用领域更加广泛。
胶粘剂:在密封胶、粘合剂中。被看作一种触变剂,用来控制物质沉淀。此外它也被看作一种补强材料。对于那些采用高速生产的工业用胶方法,有着特殊用途。它使自动化系统适应于更大范围的温度变化。
白炭黑在农业化学制品中,如农药、高效喷施肥料等,使用白炭黑作载体或稀释剂、崩解剂,做崩解剂在水分散粒剂,中使用可提高悬浮率,建议使用含量10%左右。能保持持久效力,因为它的超高表面积具有极高吸附力,易于悬浮,有良好的亲和性及化学稳定性。即使在雨水、冲洗和炎热条件下,仍能长期保持不变。
油漆涂料:是一种添加剂,防止颜料沉淀起稳定性的作用。通常用它来改变触变性、调节粘稠度。在清漆中它呈无色透明状态。在许多涂料中可提高流平性,阻止其结皮,影响静电喷涂效果。还可控制些涂料的光泽度,如尿烷抛光处理。
聚酯树脂和凝胶层(胶衣):大量使用在聚酯树脂中,这些聚酯树脂是用来生产船艇、卡车顶蓬等其它层状物。在层状树脂中作为加固剂可阻止树脂排流。在凝胶层方面,这种加固效应可阻止物质沉淀,提高薄膜层的厚度和外表。在油灰和修复抛光剂中可控制增稠度,流量和搅溶性以适应各种不同需要。
白炭黑在日用品作填料和磨蚀剂的透明彩色及不透明牙膏,这类牙膏具有良好的柔韧性、分散性,膏体光滑、柔软、磨蚀性好,不磨蚀牙膏管体;它能使药物牙膏保持药性的稳定。特别是与氟化物具有良好的配伍性,可避免钙盐作磨料产生难溶盐的弊端。
白炭黑抗结块剂用在一些产品中来提高自由流动性,如草地肥料、杀真菌剂、磨轮研磨剂、洗衣漂白剂、酚醛注塑乌洛托品、酚和尿素的塑料制品、制造橡胶硫磺及抗结块混合物。
白炭黑造纸做纸张填料可提高纸张抗油墨透过性能及机械强度,增加白度,减少单位重量。能有效实现纸张轻量化、降低生产成本、提高纸张使用性能。
此外还可用在消防剂、饲料、化妆品、消光剂、颜料、油漆等许多行业。