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什么是白炭黑?白炭黑在橡胶中的重要指标应用

 平淡人生a9 2020-07-14

  很多朋友们都知道白色的二氧化硅粉体有个俗名叫白炭黑,但你是否知道它这个称呼的缘由是什么呢?


白炭黑与炭黑的关联

在了解白炭黑“WhiteCarbonBlack”之前我们应该了解一下与它的名称来源密切相关的炭黑“CarbonBlack”。

人们早在3000多年前就掌握了烧烟制墨技术,但长期以来炭黑的生产技术发展缓慢,直到1872年,世界上才首次出现了炭黑工业的规模生产,同时产生了“CarbonBlack(炭黑)”这一术语,这就是近代炭黑工业的开端。1912年英国人莫特(Mottee)发现了炭黑对橡胶的补强作用,特别是显著提高轮胎耐磨性能以后,自此炭黑的需求量迅速增长,并逐渐成为橡胶工业不可缺少的原材料。

炭黑作为橡胶工业的补强材料已有百来年历史

在第一次世界大战期间,由于生产炭黑的能源材料紧缺,德国开始使用沉淀法生产的白色二氧化硅替代炭黑,而白色的无定型二氧化硅因物性及用途与炭黑相似而得名白炭黑(WhiteCarbonBlack)。再后来,由于汽车及其运输业的高速发展、炭黑生产用原料的涨价和节能减排的要求,又使白炭黑成为橡胶行业补强材料的佼佼者。目前,白炭黑用在彩色橡胶制品中可以完全替代炭黑进行补强,满足白色或半透明产品的需要。

轿车“绿色轮胎”及冬季轮胎的制造是白炭黑的拿手好戏,白炭黑用于轮胎,使其获得更低的滚动阻力和改善轮胎的抓地力,从而提高汽车燃油效率。这些具有高燃油效能等的节能型轮也被称作“绿色轮胎”。

   如今我们所说的白炭黑已经不单纯是一种在橡胶配方中用作炭黑的替代品,而是一种X-射线无定形的硅酸和硅酸盐的白色超细粉体的总称,这类粉体材料具有非常广泛的应用,根据制备路线不同,主要分为沉淀法白炭黑及气相法白炭黑两大类。

一.白炭黑的制造 

      白炭黑的制备多采用两种方法,即煅烧法和沉淀法。 

煅烧法制备的白炭黑又称为气相法白炭黑或干法白炭黑,它是以多卤化硅(SiClx)为原料在高温下热分解,进行气相反应制得。 

      干法白炭黑粒径极小,约为15~25nm,飞扬性极大。气相法白炭黑杂质少,补强性好,但制备复杂且成本高,主要用于硅橡胶中,所得产品为透明、半透明状,产品的物理机械性能和介电性能良好,耐水性优越。 

沉淀法白炭黑普遍采用硅酸盐(通常为硅酸钠)与无机酸(通常使用硫酸)中和沉淀反应的方法来制取水合二氧化硅。

      沉淀法白炭黑粒径较大,约为20~40nm,纯度较低,补强性比煅烧法差,胶料的介电性能特别是受潮后的介电性能较差,但价格便宜,工艺性能好。可单用于NR、SBR等通用橡胶中,也可与炭黑并用,以改善胶料的抗屈挠龟裂性,使裂口增长减慢。 

.白炭黑的结构 

1.白炭黑的化学结构 

     白炭黑的95~99%的成分是SiO2,经X射线衍射证实,因白炭黑的制法不同,其结构有不同差别。气相法白炭黑内部结构几乎完全是排列紧密的硅酸三维网状结构,这种结构使粒子吸湿性小,表面吸附性强,补强作用强。而沉淀法白炭黑的结构内除了生成三维结构的硅酸外,还残存有较多的二维结构硅酸,致使结构疏松,有很多毛细管结构,很易吸湿,以致降低了它的补强活性。 

2.白炭黑的结构 

      白炭黑的结构象炭黑,它的基本粒子呈球形。在生产过程中,这些基本粒子在高温状态下相互碰撞而形成了以化学键相连结的链枝状结构,这种结构称之为基本聚集体。链枝状结构彼此以氢键吸附又形成了次级聚集体结构,这种聚集体在加工混炼时易被破坏。 

三.白炭黑的表面化学性质 

1.表面基团 

白炭黑的表面模型 

      相邻羟基(在相邻的硅原子上),它对极性物质的吸附作用十分重要;隔离羟基,主要存在于脱除水分的白炭黑表面上。这种羟基的含量,气相法白炭黑比沉淀法的要多,在升高温度时不易脱除;双羟基,在一个硅原子上连有两个羟基。 

     白炭黑表面的基团具有一定的反应性,表面的反应包括:失水及水解反应、与酰氯反应、与活泼氢反应、形成氢键等。 

2.白炭黑表面的吸附作用 

     白炭黑表面有很强的化学吸附活性,这与表面羟基有关。它可以和水以氢键形式结合,形成多分子吸附层。除此之外,它还可与许多有机小分子物质发生吸附作用。 

     多官能团的胺类或醇类的吸附性高于单官能团的,所以SiO2胶料中常用乙醇胺、乙二醇、三乙醇胺等多官能团化合物做活性剂。 

3.热行为 

     将白炭黑加热就会放出水分,随温度升高,放出水分量增加。在150~200℃之前,放出水最多,200℃以后趋向平缓,有明显的转折点。折点以前主要是吸附水脱附,折点后是表面羟基缩水反应。

四.白炭黑对胶料工艺性能和硫化胶性能的影响 

炭黑填充的硫化胶的非均质模型 

A相—进行微布朗运动的橡胶分子链;B相—交联团相;C相—被填料束缚的橡胶相

(一)白炭黑对胶料工艺性能的影响 

1.胶料的混炼与分散 

       白炭黑由于比表面积很大,总趋向于二次聚集,加之在空气中极易吸收水分,致使羟基间易产生很强的氢键缔合,进一步提高了颗粒间的凝聚力,所以白炭黑的混炼与分散要比炭黑困难得多,而且在多量配合时,还容易生成凝胶,使胶料硬化,混炼时生热大。为获得良好的分散,就要求初始混炼时,保持尽可能高的剪切力,以便使白炭黑的这些聚集体粒子尽可能被破坏,而又不致使橡胶分子链发生过多的机械降解。为此,白炭黑应分批少量加入,以降低生热。适当提高混炼温度,有利于除掉一部分白炭黑表面吸附水分,降低粒子间的凝聚力,有助于白炭黑在胶料中的分散。 

2.白炭黑补强硅橡胶混炼胶中的结构控制 

      白炭黑,特别是气相法白炭黑是硅橡胶最好的补强剂,但有一个使混炼胶硬化的问题,一般称为“结构化效应”。其结构化随胶料停放时间延长而增加,甚至严重到无法返炼、报废的程度。对此有两种解释,一种认为是硅橡胶端基与白炭黑表面羟基缩合;另一方面认为硅橡胶硅氧链节与白炭黑表面羟基形成氢键。 

      防止结构化有两个途径,其一是混炼时加入某些可以与白炭黑表面羟基发生反应的物质,如羟基硅油、二苯基硅二醇、硅氮烷等。当使用二苯基硅二醇时,混炼后应在160~200℃下处理0.5~1h。这样就可以防止白炭黑填充硅橡胶的结构化。另一途径是预先将白炭黑表面改性,先去掉部分表面羟基,从根本上消除结构化。 

3.胶料的门尼粘度 

     白炭黑生成凝胶的能力与炭黑不相上下,因此在混炼白炭黑时,胶料的门尼粘度提高,以致于恶化了加工性能,故在含白炭黑的胶料配方中软化剂的选择和用量很重要。在IIR中往往加入石蜡烃类、环烷烃类和芳香烃类,用量视白炭黑用量多少及门尼粘度大小而异,一般可达15-30%。在NR中,以植物性软化剂如松香油、妥尔油等软化效果最好,合成的软化剂效果不大,矿物油的软化效果最低。 

4.胶料的硫化速度 

     白炭黑粒子表面有大量的微孔,对硫化促进剂有较强的吸附作用,因此明显地迟延硫化。为了避免这种现象,一方面可适当地提高促进剂的用量;另一方面可采用活性剂,使活性剂优先吸附在白炭黑表面,这样就减少了它对促进剂的吸附。 

     活性剂一般是含氮或含氧的胺类、醇类、醇胺类低分子化合物。对NR来说胺类更适合,如二乙醇胺、三乙醇胺、丁二胺、六亚甲基四胺等。对SBR来说,醇类更适合,如己三醇、二甘醇、丙三醇、聚乙二醇等。活性剂用量要根据白炭黑用量、PH值和橡胶品种而定,一般用量为白炭黑的1~3%。 

橡胶大分子滑动学说补强机理模型 

1—原始状态;2—中等拉伸,AA再滑移,BB也发生滑移,全部分子链高度取向,高定伸,缓解应力集中,应

力均匀,滑动耗能;4—恢复,炭黑粒子间的分子链有相等的长度,应力软化

(二)白炭黑对硫化胶性能的影响 

       白炭黑对各种橡胶都有十分显著的补强作用,其中对硅橡胶的补强效果尤为突  出。 

       白炭黑是一种补强效果仅次于相应炉法炭黑的白色补强剂。含一定量白炭黑的硫化胶与相应炉法炭黑(如HAF)补强的硫化胶相比,具有强度高、伸长率大,撕裂强度高、硬度高、绝缘性好等优点。通常将炭黑和白炭黑并用,可以获得较好的综合性能。 

五.白炭黑的发展与应用方向 

1.存在的问题

(1)加工性能;

(2)静电问题; 

(3)价格问题 

2.白炭黑的发展与应用方向 

     当前,白炭黑的发展向高分散性、精细化、造粒化和表面改性化等方面发展。

 补强剂之所以能提高橡胶制品的硬度和机械强度是因为补强剂粒子表面与橡胶大分子接触产生物理吸附作用, 而补强剂粒子的活性表面与橡胶分子链又结合成牢固的化学键 , 生成“结合橡胶”,既有物理作用 , 也有化学作用。

      沉淀法白炭黑粒子含有多种硅醇基。红外光谱图表明在白炭黑表面存在三类羟基:硅氧基、隔离轻基、氢键连结。白炭黑分子结构中心的一 Si一O一键具有极性, 有很大的结合能力 , 这就使白炭黑微粒表面活性大 , 能与橡胶分子发生作用, 炼胶过程中高分子的橡胶烃基断裂生成自由基 ,与白炭黑表面层一 OH 作用。

       另外, 白炭黑微粒的无定形状态 , 结晶混乱 , 致使表面层形成静电场 , 对橡胶高分子的不饱和双键发生诱导效应,促使两者结合。

1. 粒径的影响

沉淀法白炭黑粒径分原始粒径和二次结构粒径。一般来说 , 白炭黑在胶料混炼过程中二次结构破裂 , 因此影响橡胶胶料性能最主要的是原始粒径。沉淀法白炭黑原始粒径在 8-110nm,粒径细 , 则分散性能好 , 与橡胶接触的有效面积也大 ,对橡胶补强显然有利。从橡胶补强作用机理看来,白炭黑表面层一 OH 的多少 , 直接关系到补强效果。

      美国化学家 R·K·ILer在对水凝胶一次粒子的大小与羟基数的关系的研究中总结出以下规律,这种规律性揭示了白炭黑粒径对橡胶胶料强度的影响(见表 1)。可见d越小, 活性基团越多 , 粒子与橡胶之间作用越强 , 强度越大。

表1 一次粒子大小与羟基数关系

      白炭黑的结构类似于炭黑 , 呈球形 , 单个粒子之间以面相接触 , 呈枝链状联结, 此结构称为“二次结构”。链枝结构又以氢键力相作用 , 形成一团团的聚集体结构 , 此结构受到外力的破坏是可逆的 , 其结构性大小用吸油值来反映(吸油值系指 1克白炭黑吸附邻苯二甲酸二丁酯( DBP)的毫升数)。吸油值越大 , 结构性越高。结构越大 , 表明白炭黑呈聚集状态的枝链结构越多 , 对橡胶的补强效果也好。但吸油值高的沉淀法白炭黑在胶料中混炼时要破环这种枝链结构就须消耗更多的功和能 ,使其在橡胶中分散均匀 , 这显然须延长胶料混炼时间。白炭黑吸油值为 2.0-3.5cm3 /g均能满足轮胎要求。

       沉淀法白炭黑的比表面积也是反映产品结构性的重要指标。尽管现行国家标准考虑到各生产厂的测试条件未对比表面积这一指标作出具体规定 , 只是依据数值高低划分成 A、B、C、D、E、F 六大类。从历年的全国橡胶用沉淀法水合二氧化硅(白炭黑)质量普查表明,其胶料综合物性以 B类(161-190m 2 /g)白炭黑为最佳 , 不过只考虑“补强”,则比表面积更高的 A类(≥190m2 /g )更好。但是, 在生产使用实践中也常常碰到高比表面积的自炭黑其胶料物理性能却很差 ,这是白炭黑生产过程中产生了许多硅凝胶所致。

      沉淀法白炭黑的比表面积对胶料物性的影响 , 从机理上讲 , 比表面积大 , 就能让胶料及促进剂等获得更好的渗透机会 , 从而进行一系列理化反应 , 获得较好的透明性和物理性能。但比表面积大的白炭黑又有极大的吸附率和高活性 , 能吸附较多的促进剂 , 加快促进剂的分解 , 因此对胶料硫化有较强烈的迟延作用 , 由此需适当增加促进剂用量来提高硫化速度。实际生产中还常用增加活性剂来减少白炭黑表面层上一 OH基对促进剂分子强烈的吸附作用。另外 , 比表面积过大的沉淀法白炭黑在胶料加工过程中生热高 , 胶料易发粘。

3. 表面性质的影响

(1)水份

     沉淀法白炭黑的水份包括:游离水和结合水。白炭黑表面的游离水在受热情况下易除去。游离水太少 , 说明白炭黑表面轻基不多 ,降低了白炭黑的活性 , 混炼时促使白炭黑聚集 , 很难分布在胶料内。表面水少 , 不但使硫化速度受到影响 ,补强效果也相应降低。游离水稍高 , 混炼胶操作性能好 , 吃粉速度快粉尘飞扬少 ,包辊性也好 , 硫化速度略快。但含水量过高 , 生热大 , 易焦烧、结团 , 分散不均 ,硫化胶表面易起气泡 , 物理机械性能也相应下降。一般, 表面水在 6一8% 能对白炭黑分子起最好的隔离作用 , 从而防止颗粒的再次聚集, 混炼时能均匀分布在胶料内,利于性能改进,加快硫化速度。结合水是白炭黑 “ 内部”的,比较稳定,高于400℃才能脱去。一般含量在 4.0-7.0%。若结合水过多 , 说明反应过程中生成的凝胶含量高 , 干燥后的成品活性就小 , 对橡胶的补强作用也小。而结合水过少 ,说明反应过程中脱水过重 , 砂化倾向大 , 同样对补强不利。

(2)PH值

      白炭黑的酸碱性对胶料的硫化影响较大 , 酸性白炭黑迟延胶料硫化 , 碱性则促进硫化 , 但碱性过高对补强不利。PH呈微酸性的白炭黑 , 对胶料及制品的抗张 ,耐磨等有利 ,所以橡胶用沉淀法白炭黑 PH值一般为 6一8, 接近中性。

(3)表面改性处理

     白炭黑的表面改性处理是指在白炭黑中添加偶联剂以达到其疏水性的目的。加入偶联剂后 , 偶联剂一端的 CH 3 O一(甲氧基)易同白炭黑表面层上的硅醇基反应, 另一端与像胶分子反应 , 也即偶联剂在白炭黑与橡胶之间 “ 架桥”作用。白炭黑表面改性处理途径很多 , 目前最通用的是用硅烷偶联剂(如 Si一69)进行处理。

(4)杂质的影响

        沉淀法白炭黑在制备过程中容易带入 Cu、Fe、Mn等杂质 , 这些微量杂质尽管对胶料物性影响不大 , 但为了使橡胶制品具有优良的抗氧化和耐老化性能 , 仍要求 Cu、Fe、Mn含量降到一定的限度。对此 ,GB 10517对沉淀法白炭黑规定 :Cu≤30 mg/kg,Mn ≤50 mg/kg,Fe≤1000 mg/kg 。

     沉淀法白炭黑生产中的钠盐是生产中难以避免的 , 但钠含量过高不宜作天然或合成橡胶的补强填料 , 而且胶料透明性明显不好。不过在生产过程中控制好反应合成工序 , 防止包裹过多 Na+ 的凝胶生成以及加强半成品浆料的漂洗 , 钠盐含量可下降到 0.5 % 以下,这样的沉淀法白炭黑对胶料性能无甚影响 ,

结论

1.沉淀法白炭黑的理化指标直接影响橡胶胶料的各种性质 , 补强性取决于它

的粒径、结构、表面性质和杂质种类与含量。

2. G B 10517 橡胶用沉淀水合二氧化硅 (白炭黑)技术条件中不作出具体规定的比表面积、 粒径指标影响胶料物性作用显著 , 生产企业应严格稳定生产操作并逐渐改善测控手段。

3.沉淀法白炭黑生产过程中应特别注意“防凝胶化” , 只有“凝胶” 成份极低的白炭黑才能有好的活性和满意的理化指标。

2、白炭黑的制备方法

当前,白炭黑的制备方法主要包括沉淀法、气相法、非金属矿法、禾本科植物法等。

2.1沉淀法制备白炭黑

沉淀法白炭黑又可分为传统沉淀法白炭黑的制备和其它制备白炭黑的方法。但两种方法都是用盐酸、硫酸、二氧化碳与水玻璃为基本原料。

传统沉淀法生产白炭黑方法:此方法的工艺较多,但其基本原理几乎相同,即将一定浓度硅酸钠溶液与酸进行反应,生成硅酸微粒,再进行脱水、干燥、粉碎、筛分则得到成品[3]

2.1.1 硅酸钠与硫酸反应制备白炭黑

反应原理为:当把酸加入到以偏硅酸钠(化学式为 Na2O·mSiO2)为主要成分的水玻璃中时,酸中的氢离子与水玻璃中的氧化钠发生反应可生成水和钠离子,与此同时沉淀出水合硅酸(又名白炭黑),其化学反应式如下:

硫酸沉淀法制备白炭黑,在反应过程中需要引入一种晶型控制剂,控制白炭黑粒子的微观结构,这样可提高白炭黑在橡胶中的补强作用。此工艺可以实现,操作条件非常稳定。此方法与气相法相比投资少、设备较简单、成本低;与硝酸、盐酸沉淀法相比原料成本低;与碳化法相比白炭黑的质量好、工艺相对简单。但是该法的控制过程相对复杂,很难得到高性能稳定的高端白炭黑产品。

2.1.2 硅酸钠与盐酸反应制备白炭黑

反应原理:在硅酸钠溶液中加入定量的盐酸,可得到硅酸胶体溶液,即:

硅酸胶体溶液是一种不溶于水的酸,气可以聚集成胶核,胶核表面吸附的硅酸分子可以离解为离子,HSiO3-将留在胶核的表面,故硅酸胶体溶液显电负性,从硅酸胶体电负性溶液当中能够析出 SiO2,其可以缩合成胶团并聚结成细分散絮状疏松的结构,并会沉淀出白炭黑颗粒。反应式下,工艺流程图如图2。

此盐酸沉淀法生产白炭黑工艺具有工艺简单,流程短,操作条件便于控制,但此法的生产成本较硫酸法高。

2.1.3 硅酸钠与 CO2气体反应制白炭黑

反应原理:工业水玻璃经加水调浓、过滤精制后,将其加入到混合器中,再向混合器中加入助剂进行配料,然用泵将混合后的物料打入到碳化塔中,然后向塔中通入含有CO2的混合气体进行碳化反应,反应后的尾气由塔顶放空阀放空。碳化反应结束后的浆液自塔底放液口放入到储槽中,浆液经离心机脱水,再经过水洗、陈化、离心甩干后将白炭黑滤饼放入烘箱中进行干燥,筛分后即可得到白炭黑产品。化学反应式如下:

该工艺生产具有高补强性能的白炭黑产品,具有生产成本低、产品补强性能好、经济性合理、社会效益与环境效益显著等优点。

2.1.4 碳酸氢铵法制白炭黑反应分成两步:

第二步反应生产的NaCl可供第一步用,其工艺流程图如图 4。

此碳酸氢铵法生产白炭黑,可副产纯碱和氨气,氨气可加工成氨水和液氨,此法生产白炭黑在很大程度上降低了生产成本并可生产以氨为原料的副产品,以此增加工厂效益。

2.1.5 以尿素和水玻璃为原料均相沉淀法制备白炭黑

反应原理:尿素水溶液在常温下是稳定的,当温度升高到55℃以上开始逐步发生水解,并随着水溶液的pH值的不同而产生不同的水解产物,在碱性条件下,尿素水解反应为:  

当反应温度在80~90℃范围内,上述反应速度很快。故,水玻璃溶液同尿素在较高温度下按下式进行反应: 

工艺流程图如图 5。 

由水玻璃溶液同尿素进行均相沉淀反应,可以直接制备高质量的白炭黑产品。其平均比表面积可达到 220m2∙g-1,反应中产生的钠盐可以进行有效的回收,进行重复利用,碳酸钠平均回收率达到93%~94%,采用本方法制备白炭黑避免了传统酸法生产中排出的大量废液,减轻了对环境的污染,可以实现节能、降耗、减排的目的[3]

2.1.6 采用酸性硅溶胶两步法制白炭黑工艺

在室温、剧烈搅拌下,将精制后水玻璃溶液与一定浓度盐酸混合,待混和溶液中二氧化硅含量在3%~15%,pH值在2~4时则得到酸性硅溶胶。在反应釜内加入一定量稀释后的水玻璃,用盐酸进行调整溶液pH为碱性,加热到沸腾并保持一段时间。

调整介质温度保持在50~93℃,维持pH值在8~10,在均匀搅拌下,加入酸性硅溶胶溶液,并加入调节剂,反应结束后保温陈化一定时间,再用浓盐酸调整釜内溶液至酸性,然后进行过滤洗涤至滤液中无Cl-为止,将滤饼置于温度为150℃的干燥箱中静置干燥6h后取出,最后经粉碎筛分则可得到白炭黑产品。制备工艺流程如图6。

酸性硅溶胶两步法制高补强性白炭黑的技术路线是可行的,实验重复性良好,此工艺能得到补强性能和物化性能与 VN3相当的白炭黑产品。

2.1.7 磷酸沉淀法制备白炭黑绿色工艺

基本原理:磷酸与水玻璃反应生成沉淀二氧化硅,将母液与滤液浓缩,调节pH,使n(Na2HPO4)/[n(Na2HPO4)+n(NaH2PO4)]=0.667,产物全部为三聚磷酸钠(Na5P3O10 )和二氧化硅。工艺流程如图7。

此法生产白炭黑的同时能够副产磷肥,大大提高了工厂的经济效益,减少了废液的排放。以上是目前阶段常用的沉淀法制备白炭黑的方法,每种方法都有其各自的优点与缺点。各个企业可以根据本企业的需求及本企业的自然情况选择适合的生产方法进行生产白炭黑[3]

2.2非金属矿法

非金属矿法是以含二氧化硅或硅酸盐的非金属矿物(如硅灰石、高岭土、蛋白石、硅藻土、煤矸石、云母、蛇纹石等)为硅源制备白炭黑,具体方法有直接法、酸浸法、水玻璃法、氟化法等[4]

2.2.1直接法

直接法是以自然界中天然的非晶态二氧化硅矿物为原料,如硅藻土、蛋白石等,经简单的物理化学技术处理而直接加以利用的方法。

2.2.2酸浸法

酸浸法是利用盐酸、硫酸等溶解非金属矿物中的金属阳离子,如Fe、Al、Ca、Mg等,使其进入溶液,剩下含Si-O的溶浸残渣,达到去除杂质,制备白炭黑产品的目的。

2.2.3水玻璃法

水玻璃法是利用硅酸盐矿物和NaOH容易反应的特点,先制备中间产物水玻璃,然后酸化制取白炭黑。

2.2.4氟化法

氟化法制备白炭黑是利用二氧化硅与氟化铵反应,生成氟化硅酸铵,然后在过量氨水作用下,氟硅酸铵分解为氟化铵与二氧化硅沉淀,即白炭黑。该反应过程中NH3和NH4F在系统中可循环使用,补充一定能量,就可实现加入硅砂得到白炭黑的目的。

2.3禾本科植物法

禾本科植物法如水稻等,干稻壳灰中二氧化硅含量可达60%~90%,而矿物杂质含量极微,是生产精细化工产品白炭黑的理想原料。禾本科植物制备白炭黑的具体方法主要有焙烧酸化法、间接碱熔法、纯碱提浸法等[4]

2.3.1焙烧酸化法

该方法是将禾本科植物稻壳等经稀盐酸浸、蒸馏水清洗、干燥后在马弗炉中焙烧、研磨即可得白炭黑成品。用该方法制取白炭黑,不需生成水玻璃等中间产品,大大节约酸碱原料,生产成本低、工艺简单、白炭黑产品中有害杂质含量少。该过程中焙烧温度过低、过高都会影响白炭黑产品性能,因此关键是焙烧温度的控制。

2.3.2间接碱熔法

间接碱熔法是将稻壳等禾本科植物炭化后碱煮,生成水玻璃溶液,然后进行酸化中和反应,过滤、洗涤、干燥,即得白炭黑产品。该法所得白炭黑产品杂质含量低、产品质量较好,但炭化温度控制不当易造成产品性能下降。

2.3.3纯碱提浸法

 纯碱提浸法是利用碳酸钠水溶液提取稻壳灰中的二氧化硅来制备白炭黑产品的方法。碳酸钠溶液与稻壳灰在常压条件下溶煮、过滤,滤液在冷却过程中由于溶液过饱和而沉淀析出水合二氧化硅。

2.4白炭黑制备的其他方法

针对传统沉淀法白炭黑粒径较大、产品性能差的特点,国内外研究者及企业对传统沉淀法制备白炭黑产品进行不断的研究与改进,提出如以金属醇盐为原料,通过溶胶凝胶法制备白炭黑;利用乳化剂和表面活性剂以避免硅酸一次粒子聚合的乳液法制备白炭黑;利用超重力反应沉淀法制备优质白炭黑等工艺技术等,使沉淀法白炭黑产品工艺性能不断提高。

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