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白炭黑各项指标在实际应用中的意义和用途

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浏览:- 发布日期:2017-02-24 11:30:27【


 一、白炭黑简介
              白炭黑的化学分子式为SiO2nH2O,因其用途与炭黑相似且为白色,故而得名白炭黑。白炭黑按生产方法的不同可分为沉淀白炭黑(沉淀水合二氧化硅)和气相法白炭黑(气相二氧化硅),两种产品的生产方法不同,性质及用途也有很大区别。

              气相法生产主要是使用四氯化硅和空气燃烧所得的二氧化硅,颗粒细,中值粒径可达5微米以下。

白炭黑,炭黑

              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。中值粒径大概在7-12微米。气相法白炭黑价格昂贵,不容易吸湿,较多的使用在涂料做消光剂。沉淀法白炭黑价钱便宜,容易吸湿。主要用在橡胶,塑料制品中做填充,补强剂。
               以下介绍的产品是用硫酸沉淀法生产的,也即沉淀法白炭黑,以下所涉及的白炭黑均为沉淀法白炭黑。
二、沉淀法白炭黑的生产原理 
              水玻璃和硫酸反应生成水合硅酸Na2O·mSiO2+H2SO4+nH2o-→Na2SO4+mSiO2·(n+1)H2O↓ 
(反应过程需加热)。反应完成液经压滤脱水,洗涤、并通过打浆制得白炭黑料浆,经喷雾干燥得白炭黑成品。
图0223-002
 三、沉淀法白炭黑的主要用途 
              白炭黑产品自20世纪40年代工业化生产以来,广泛应用于于橡胶制品中作补强剂,此外还可用于医药行业、农药、油墨、油漆、涂料、牙膏、纸张、食品、饲料、化妆品、蓄电池等各种行业。现就白灰黑适用的主要应用行业作简要介绍:
1、轮胎行业   
              在轮胎胎面胶中用白炭黑,特别是高分散性沉淀法白炭黑与偶联剂并用可同时提高轮胎寿命(改善耐磨性)和安全性(改善抗湿滑性),降低燃油消耗(降低滚动阻力)。此外,沉淀法白炭黑用于轮胎胎体和带束层中,可改善胶料与钢丝帘线的粘合力;在轮胎胎侧胶中用白炭黑部分代替炭黑可大幅度提高胶料的耐久性能,改善耐屈挠和抗冲击性。 
2、胶鞋及其它橡胶制品 
              (1)白炭黑白度高、粒子细,使用白炭黑制得的硫化胶透明度高,而且可提高胶料的综合物理性能。因此,白炭黑作为主要的补强填充剂广泛应用于胶鞋生产中,尤其是在透明及半透明鞋底胶料中。 
              (2)在胶带的生产中,为提高其耐磨性能,大量增加白炭黑,同时,白炭黑表面的硅烷醇起着改善胶料与织物湿润程度的作用,有利于胶料的扩散和渗透。  除上述制品外,白炭黑还被用于胶辊、胶管、橡板、电线电缆及家用电器、文体用品中的橡胶部件上等。 

3、硅橡胶  

硅橡胶,橡胶制品

              硅橡胶的应用是随白炭黑的出现开始的。硅橡胶具有很高的耐热性和优异耐寒性,耐臭氧性,耐老化和耐大气老化性,同时具有优良电绝缘性。由于硅橡胶上述的特性,在航空航天、电子工业等行业均有广泛应用。气相白炭黑价格高,用价格相对低廉的沉淀白炭黑代替气相法白炭黑,可用于低档硅橡胶的生产。
4、医药行业  
              白炭黑具有生理惰性,高吸收性、分散性和增稠性,在药物制剂中得到广泛的应用,例如:准生素E粉现大量使用白炭黑作载体。
5、农药行业
              白炭黑在农药行业中主要作用是作载体,提高流动性并防止结块,目前,白炭黑主要应用于各类可湿性粉剂。 
6、在油墨中的应用 
              白炭黑在油墨中主要起增稠作用,用于控制印刷油墨的流量。还用于控制打印机油墨的流量,使它不能任意流动或流挂,以获得清晰的打印。 
四、白炭黑各项指标在应用中的意义
              1、比表面积  白炭黑补强作用的大小,主要取决于它的比表面一般随比表面积增大,橡胶制品的各项强度指标均增大,但回弹性降低,撕裂强度降低,且不耐磨,混炼时分散困难,生热高,胶料门尼粘度大,易焦烧,因此,不同配方,不同用途,要求比表面积也不一样,比表面积对硫化橡胶物理机械性能的影响不是始终如一的。 
              2、吸油值  吸油值大小体现的是结构度的高低,吸油值大,结构度小,硫化胶的  伸强度一般较大,抗张强度和硬度较大,特别是耐磨耗较小,但伸长率较低。
              3、900℃灼烧减量   体现的是表面羟基。表面羟基过多时,易造成橡胶复合材料的结构化,使材料变脆。影响加工性能,并且硫化胶易掉块,且表面羟基对硫化促进剂有强烈的吸附作用,延长硫化时间。
              4、105℃加热减量   反映粒子空隙中自由水的多少,过少时,胶料结构化程度高炼胶变得困难,若加热减量为零,则白炭黑毫无用处,一般控制在6%左右较合适。
              5、PH值  一般在7左右,PH值升高(酸性减小),胶料硫化速度加快。
              6、可溶性盐  含量越少越好,但想大幅降低可溶性盐含量,会使成产成本大幅提高。
              纵观世界情况,硅化合物的新品种近些年来增加并不多,而对于无机硅化合物用途的开发则较为重视。从目前趋势看,白炭黑将会大量进入到轻工、食品、医药、建筑、电子、冶金、机械工业等许多领域,一定大有发展前途。