一、簡(jiǎn)介

白炭黑的主要成份是SiO2，因其為白色，且主要物性及用途與炭黑相似而得名。

白炭黑按生產(chǎn)方法的不同可分為沉淀白炭黑(沉淀水合二氧化硅)和氣相法白炭黑(氣相二氧化硅)，兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)方法不同，性質(zhì)及用途也有很大區(qū)別，以下介紹的產(chǎn)品是用硫酸沉淀法生產(chǎn)的，也即沉淀法白炭黑，以下所涉及的白炭黑均為沉淀法白炭黑。

二、名稱(chēng)定義及分子式

白炭黑的學(xué)名為：沉淀水合二氧化硅。

定義：沉淀水合二氧化硅是從可溶性硅酸鹽水沉液中沉淀而獲得的無(wú)定形粒子組成的材料。

化學(xué)分子式：SiO2·nH2O

三、主要性質(zhì)

1、物理性質(zhì)

外觀：白色粉末或粒狀或不規(guī)則造塊。

真密度：約2.0g/ml 假密度：約0.2g/ml(普通產(chǎn)品)。

耐高溫、不燃燒;電絕緣性好。

2、化學(xué)性質(zhì)：

能與燒堿發(fā)生反應(yīng) SiO2nH2O+2NaOH=Na2SiO3+(n+1)H2O

能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng) SiO2nH2O+4HF=SiF4+(n+2)H2O

2、主要化學(xué)指標(biāo)

SiO2含量(干品)≥90%

篩余物(4.5цm)≤0.5%

加熱減量：4.0-8.0%

灼燒減量：(干品)≤7.0%

PH值：5.0-8.0

總銅含量：≤30mg/kg

總錳含量：≤50mg/kg

總鐵含量：≤1000mg/kg

DBP吸收值：2.00-3.50cm3/g

比表面積：不同用途有不同范圍，一般145-165m2/g(HT2#) 165-185m2/g(HT1#)

200-300m2/g(HT3#)

3、主要物理性能（配合橡膠品）

拉伸強(qiáng)度≥17.0Mpa 500%定伸強(qiáng)度≥6.3Mpa

扯斷伸長(zhǎng)度≥675%

四、生產(chǎn)原理

水玻璃和硫酸反應(yīng)生成水合硅酸

Na2O·mSiO2+H2SO4+nH2o-→Na2SO4+mSiO2·(n+1)H2O↓

反應(yīng)完成液經(jīng)壓濾脫水，洗滌、并通過(guò)打漿制得白炭黑料漿，經(jīng)噴霧干燥得白炭黑成品。

五、工藝簡(jiǎn)圖

六、主要用途

白炭黑產(chǎn)品自20世紀(jì)40年代工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，以過(guò)60多年的不斷發(fā)展與完善，已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，除被廣泛應(yīng)用于橡膠制品中作補(bǔ)強(qiáng)劑外，還可用于醫(yī)藥行業(yè)、農(nóng)藥、油墨、油漆、涂料、牙膏、紙張、食品、飼料、化妝品、蓄電池等各種行業(yè)。現(xiàn)就白灰黑適用的主要應(yīng)用行業(yè)作簡(jiǎn)要介紹：

1、輪胎行業(yè)

白炭黑最初僅作成裝飾膠條用于白胎側(cè)轎車(chē)輪胎中，后來(lái)其用途逐漸擴(kuò)大，目前已在輪胎各部件中使用。一般來(lái)說(shuō)，若胎面膠的滯后損失降低，則濕抓著也降低。然而，在輪胎胎面膠中用白炭黑，特別是高分散性沉淀法白炭黑與偶聯(lián)劑并用可同時(shí)提高輪胎壽命(改善耐磨性)和安全性(改善抗?jié)窕?，降低燃油消耗(降低滾動(dòng)阻力)，因此，目前國(guó)外輪胎生產(chǎn)廠家多在胎面中并用高分散性白炭黑，可有效改善輪胎性能。此外，沉淀法白炭黑用于輪胎胎體和帶束層中，可改善膠料與鋼絲簾線(xiàn)的粘合力(例如間-甲白體系);在輪胎胎側(cè)膠中用白炭黑部分代替炭黑可大幅度提高膠料的耐久性能，改善耐屈撓和抗沖擊性，用于轎車(chē)和載重輪胎的胎 包布中可保持膠料的尺寸穩(wěn)定性，并提高其抗機(jī)械損傷的能力。

（1）胎面

胎面是輪胎與路面接觸的部位，因此，對(duì)其提出三個(gè)基本要求：一是具有較高的濕路面的抓著力或較好的牽引性，以確保車(chē)輛行駛及人員的安全;二是滾動(dòng)阻力小，以節(jié)省燃油。一般來(lái)講，輪胎滾動(dòng)阻力降低3-4%，耗油量可減少1%。基于胎面的滾動(dòng)阻力約為輪胎的50%，降低期滾動(dòng)阻力則是節(jié)省燃油的重要途徑;三是耐磨耗，使用壽命長(zhǎng)。

a、乘用輪胎胎面

已發(fā)現(xiàn)，將具有高分散性的淀白炭黑與特種溶液聚合物及硅烷偶聯(lián)劑并用，再加上最佳的混煉工藝能克服胎面膠的滯后損失降低，濕抓著力降低的缺陷。完全以白炭黑作為填充劑的胎面膠可使輪胎滾動(dòng)阻力降低20%，這意味著胎面滯后損失降低了約50%，燃油消耗至少降低30%。

目前，沉淀法白炭黑在乘用輪胎胎面中的用量一般在65份。

b、載重胎胎面

白炭黑用于載重輪胎旨在提高胎面的抗刺穿能力和耐撕裂性。沉淀法白炭黑特別適用于其胎面，因不僅可減少滾動(dòng)阻力，且行駛溫度低。對(duì)載重輪胎來(lái)說(shuō)，行駛溫度低或低生熱是極其重要的。

c、越野輪胎胎面

沉淀法白炭黑用于越野輪胎胎面的目的是減少其生熱，提高耐熱性和抗崩花掉塊的能力，將含有沉淀法白炭黑的越野胎胎面與純炭黑填充胎面相比，前者的耐割口增長(zhǎng)性及撕裂強(qiáng)度較后者的有很大提高，全部使用高分散性沉淀法白炭黑的天然橡膠工程機(jī)械輪胎胎面可獲得低生熱性，較好的抗撕裂性和花紋塊耐疲勞撕裂性的效果。

（2）胎側(cè)

胎側(cè)是一層能夠保護(hù)胎體免受氣候侵蝕的外層膠，它應(yīng)當(dāng)具有耐 性好，抗氧老化，耐磨耗、耐撕裂、耐周向及徑向龜裂、疲勞壽命長(zhǎng)等性。為此，輪胎胎側(cè)一般都采用含防老劑、抗臭氧劑和石蠟的天然橡膠/聚丁二烯橡膠并有的膠料。但防老劑消耗盡后，胎側(cè)會(huì)變硬和龜裂;耐抗臭氧劑和石蠟會(huì)使其褪色，且抗臭氧劑具污染性，此時(shí)若用沉淀法白炭黑，可使上述現(xiàn)象明顯減弱。

（3）鋼絲簾線(xiàn)粘合

沉淀法白炭黑被廣泛應(yīng)用于鋼絲帝線(xiàn)掛膠。它既可與間苯二酚甲醛樹(shù)胎并用構(gòu)成RFS粘合體系，增加鍍鋼絲與橡膠的粘合，也可與有機(jī)鉆鹽并用構(gòu)成白炭黑/鈷和白炭黑/樹(shù)脂/鈷粘合體系。這兩個(gè)粘合體系在熱。濕氣和鹽水老化前后的粘合力均隨白炭黑用量的增加而呈現(xiàn)堿性增加。

綜上所述，白炭黑已越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于輪胎中，以“綠色輪胎”為代表的各種輪胎越來(lái)越青睞白炭黑，因此，開(kāi)發(fā)更加改善和輪胎性能的白炭黑將是重要的一環(huán)。

2、膠鞋及其它橡膠制品

(1)白炭黑白度高、粒子細(xì)，使用白炭黑制得的硫化膠透明度高，而且可提高膠料的綜合物理性能。因此，白炭黑作為主要的補(bǔ)強(qiáng)填充劑廣泛應(yīng)用于膠鞋生產(chǎn)中，尤其是在透明及半透明鞋底膠料中。目前，青島地區(qū)大部分韓資制鞋企業(yè)都在使用高透明及透明白炭黑。

(2)在膠帶的生產(chǎn)中，為提高其耐磨性能，大量增加白炭黑，同時(shí)，白炭黑表面的硅烷醇起著改善膠料與織物濕潤(rùn)程度的作用，有利于膠料的擴(kuò)散和滲透。

除上述制品外，白炭黑還被用于膠輥、膠管、橡板、電線(xiàn)電纜及家用電器、文體用品中的橡膠部件上等。

3、硅橡膠

硅橡膠具有很高的耐熱性和優(yōu)異耐寒性，耐臭氧性，耐老化和耐大氣老化性，同時(shí)具有優(yōu)良電絕緣性?？稍?60℃-250℃范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，且隨溫度變化，強(qiáng)度等物理指標(biāo)變化甚微。另外，硅橡膠的吸水性小，可長(zhǎng)期在潮濕地方貯存，含水率≤0.015%，正由于硅橡膠上述的特性，在航空航天、電子工業(yè)及儀器具儀表等行業(yè)均有廣泛應(yīng)用，但硅橡膠的應(yīng)用是隨白炭黑的出現(xiàn)開(kāi)始的，尤其是氣相白炭黑價(jià)過(guò)高，近期，開(kāi)始用沉淀白炭黑代替氣相法白炭黑，但現(xiàn)國(guó)產(chǎn)的沉淀白炭黑只能用于低檔硅橡膠的使用中。

4、醫(yī)藥行業(yè)

白炭黑具有生理惰性，高吸收性、分散性和增稠性，在藥物制劑中得到廣泛的應(yīng)用，例如：準(zhǔn)生素E粉現(xiàn)大量使用白炭黑作載體。

5、農(nóng)藥行業(yè)

白炭黑在農(nóng)藥行業(yè)中主要作用是作載體，提高流動(dòng)性并防止結(jié)塊，目前，白炭黑主要應(yīng)用于各類(lèi)可濕性粉劑。

6、在油墨中的應(yīng)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。還用于控制打印機(jī)油墨的流量，使它不能任意流動(dòng)或流掛，以獲得清晰的打印。

7、油漆及涂料的消光劑

白炭黑廣泛應(yīng)用于水性和溶劑型透明木器涂料(木器清漆)、高固體分涂料、建筑涂料、墻紙涂料等中作消光劑，用高分子蠟處理的二氧化硅消光劑副縣長(zhǎng)于水性透明木器涂料，其涂膜具優(yōu)異的光學(xué)性能，在使用中只有軟沉淀。

由于白炭黑產(chǎn)品的功能多，已成為許多工業(yè)部門(mén)不可缺少的添加劑，特別是生產(chǎn)環(huán)境污染小，具有廣闊的發(fā)展前景。

七、各指標(biāo)在應(yīng)用中的作用
1、比表面積

白炭黑補(bǔ)強(qiáng)作用的大小，主要取決于它的比表面一般隨比表面積增大，橡膠制品的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)均增大，但回彈性降低，撕裂強(qiáng)度降低，且不耐磨，混煉時(shí)分散困難，生熱高，膠料門(mén)尼粘度大，易焦燒，因此，不同配方，不同用途，要求比表面積也不一樣，比表面積對(duì)硫化橡膠物理機(jī)械性能的影響不是始終如一的。

2、吸油值

吸油值大小體現(xiàn)的是結(jié)構(gòu)度的高低，吸油值大，結(jié)構(gòu)度小，硫化膠的 伸強(qiáng)度一般較大，抗張強(qiáng)度和硬度較大，特別是耐磨耗較小，但伸長(zhǎng)率較低。

3、900℃灼燒減量

表現(xiàn)的是表面羥基過(guò)多時(shí)，易造成橡膠復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)化，使材料變脆。影響加工性能，并且硫化膠易掉塊，且表面羥基對(duì)硫化促進(jìn)劑有強(qiáng)烈的吸附作用，延長(zhǎng)硫化時(shí)間。

4、105℃加熱減量

反映粒子空隙中自由水的多少，過(guò)少時(shí)，膠料結(jié)構(gòu)化程度高煉膠變得困難，若加熱減量為零，則白炭黑毫無(wú)用處，一般控制在6%左右較合適。

5、PH值

一般在7左右，PH值升高(酸性減小)，膠料硫化速度加快。

6、可溶性鹽

越少越好，但越少，成本越高。