白炭黑是一種高科技無機精細化工產品
2021-09-15
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白炭黑，又名二氧化硅，科學名稱沉淀水合二氧化硅。是一種高科技無機精細化工產品，主要成分為SiO2。性能和炭黑類似于白色高度分散的無定形粉末或絮狀粉末的外觀，而且還加工成顆粒作為商品。重量輕，原來粒徑0.3μm以下的相對密度為2.319-2.653，熔點為1750℃，不溶于水和大部分酸，與空氣中的水吸收會變成吸水的微細粒子。可溶于苛性鈉和氫氟酸。其他化學品不會反應，高溫不分解，不燃燒。對底物和活性成分和添加劑是化學惰性的，并且與通常用于維生素，激素，氟化物，抗生素，酶制劑和化妝品中的許多活性成分具有良好的相容性。具有高電絕緣性。由于其孔隙率和大的比表面積，它在生橡膠中具有大的分散能力，并且在橡膠中顯示出高的補強性能。疏水性二氧化硅的表面改性容易溶解在油，橡膠和塑料中作為增強填料，將使其機械強度和耐撕裂性指標顯著提高。由于制造方法不同，二氧化硅的物理和化學性質，微結結構會有一些差異，因此應用領域和應用效果也不同。
白炭黑按生產方法大體分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑
白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產品的總稱，主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅和超細二氧化硅凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。
白炭黑按生產方法大體分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑。氣相法白炭黑常態下為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子（粒徑小于100nm），無毒，有巨大的比表面積。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產品純度可達99%，粒徑可達10~20nm，但制備工藝復雜，價格昂貴；沉淀法白炭黑又分為傳統沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產的二氧化硅，后者是指采用超重力技術、溶膠-凝膠法、化學晶體法、二次結晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補強劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補強劑、涂料和不飽和樹脂增稠劑，超細二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作涂料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開口劑等。
得益于輪胎制造業、硅橡膠產業、涂料工業、新能源等領域的需求增長，預計未來我國沉淀法白炭黑(二氧化硅)的年均需求增長速度約為10%。2015年，亞洲將成為高分散白炭黑大市場，其需求增速將遠高于全球平均9%的增速，達到15%或更高。中國占亞洲市場的40%，將成為全球大的單一市場。
制備白炭黑的傳統方法有哪些？
制備白炭黑的傳統方法是利用硅酸鈉、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸鈉以外，其它成本都很高。新方法采用廉價的非金屬礦作為硅源，大大降低了白炭黑的生產成本。
傳統方法
（1）氣相法
主要為化學氣相沉積（CAV）法，又稱熱解法、干法或燃燒法。其原料一般為四氯化硅、氧氣（或空氣）和氫氣，高溫下反應而成。反應式為：
SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl
空氣和氫氣分別經過加壓、分離、冷卻脫水、硅膠干燥、除塵過濾后送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾后，在蒸發器中加熱蒸發，并以干燥、過濾后的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）后，與一定量的氫和氧（或空氣）在1800℃左右的高溫下進行氣相水解；此時生成的氣相二氧化硅顆粒細，與氣體形成氣溶膠，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成較大顆粒，然后經旋風分離器收集，再送入脫酸爐，用含氮空氣吹洗氣相二氧化硅至PH值為4～6即為成品。
（2）沉淀法
沉淀法又叫硅酸鈉酸化法，采用水玻璃溶液與酸反應，經沉淀、過濾、洗滌、干燥和煅燒而得到白炭黑。反應式為：
Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20
國內大部分生產企業采用沉淀法。
白炭黑按生產方法大體分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑
白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產品的總稱，主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅和超細二氧化硅凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。
白炭黑按生產方法大體分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑。氣相法白炭黑常態下為白色無定形絮狀半
透明固體膠狀納米粒子（粒徑小于100nm），無毒，有巨大的比表面積。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產品純度可達99%，粒徑可達10~20nm，但制備工藝復雜，價格昂貴；沉淀法白炭黑又分為傳統沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產的二氧化硅，后者是指采用超重力技術、溶膠-凝膠法、化學晶體法、二次結晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補強劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補強劑、涂料和不飽和樹脂增稠劑，超細二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作涂料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開口劑等。
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