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白炭黑

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产品介绍

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、气相二氧化硅和细二氧化硅凝胶,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SiO2•nH2O表示,其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱,不溶于水、溶剂和酸。不燃、无嗅、具有好的电绝缘性。


白炭黑性质


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)。


  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


  3、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/kg


  DBP吸收值:2.00-3.50cm/g


  比表面积:不同用途有不同范围,一般145-165m/g(HT2) 165-185m/g(HT1)


  200-300m/g(HT3)


  3、主要物理性能(配合橡胶品)


  拉伸强度≥17.0Mpa 500%定伸强度≥6.3Mpa


  扯断伸长度≥675%


制作方法


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。


白炭黑传统方法


(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℃左右的高温下进行的气相水解;此时生成的气相二氧化硅颗粒细,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。


(2)沉淀法


沉淀法又叫硅酸钠酸化法,采用水玻璃溶液与酸反应,经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑。反应式为:


Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20


国内大部分生产企业采用沉淀法。


白炭黑新方法


新方法主要以非金属矿及其延伸物为硅源,采用沉淀法制备白炭黑。其技术关键是将结晶的二氧化硅和硅酸盐转变成非晶态二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄榄石、蛇蚊石、高岭土、硬质高岭土、煤矸石、粉煤灰等。


着重介绍以高岭土或硬质高岭土、煤矸石或粉煤灰为原料制备白炭黑的工艺技术。


(1)以高岭土或硬质高岭土为原料


先将高岭土或硬质高岭土粉碎至50~60目,然后在500~600℃高温下焙烧2小时,再将焙烧土与浓度30%的工业盐酸按1:2.5(重量)配料,在90℃左右酸浸7小时,经中和、过滤、洗涤、干燥得到白炭黑,产品质量符合GB10507-89标准;同时得到净水剂聚合氯化铝。焙烧及酸浸反应式如下:


焙烧:Al2O3•2Si02•2H20 —> Al2O3•2Si02 + 2H20


酸浸:Al2O3•2Si02 + 6HCl + 9H20 —>2AlCl3•6H20 + 2SiO2


(2)以煤矸石或粉煤灰为原料


先将煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目,然后分两步:


生产硅酸钠:将粉碎的煤矸石或粉煤灰与纯碱按重量比1:50混合均匀,经高温冶融(1400~1500℃,1小时)、水萃浸溶(100℃以上,4~5小时)、过滤去杂质、浓缩滤液到45~46波美度即得到硅酸钠。


生产白炭黑:先将硅酸钠配成水玻璃溶液(模数为2.4~3.6,SiO2含量为4~10%),然后在5~20%的硫酸中酸浸(28~32℃,8~16小时),再升温至80℃,搅拌,调节PH值为5~7,熟化20分钟,再经过滤洗涤、干燥、分选,得到白炭黑。该白炭黑为活性。


主要用途


由于白炭黑产品的一系列,使它能够广应用于许多领域。


白炭黑橡胶制品


白炭黑用在彩色橡胶制品中以替代炭黑进行补强,使白色或半透明产品的需要。白炭黑同时具有强的粘附力、抗撕裂及耐热抗老化性能,所以在黑色橡胶制品中亦可替代部分炭黑,以获得高质量的橡胶制品,如越野轮胎、工程轮胎、子午胎等。


白炭黑农业化学制品


在农业化学制品中,如农药、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wdg中使用悬浮率,建议使用含量10%左右。能保持效力,因为它的高表面积具有高吸附力,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。


白炭黑日用化工制品


用白炭黑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;它能使药物物物牙膏保持药性的稳定。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。


白炭黑胶结剂


用在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有粘着力,质高价廉。


白炭黑抗结块剂


白炭黑可用在一些产品中来有自由流动性,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。


白炭黑造纸填料


用白炭黑做纸张填料可使纸张抗油墨透过性能及机械强度,增加白度,减少单位重量。能实现纸张轻量化、减少生产成本、提升纸张使用性能。


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。

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