白炭黑的基本性质及制备方法.docx

白炭黑的基本性质及制备方法 白最黑即非晶态二氧化硅，又字水合二氧化畦，化学式邑6四氏6是一种 白色、无毒"无定形徽细粉状机 相对密度为2.3如溢53,帽点175此白畿 黑微粒咒控很小，一次粒子直径大却在O』l-lnni苑围内，具有多孔性、高分散 性、质轻、化学恩定性好、附高温、不燃烧利电艳缘性好等忧异性能。H炭黑表 印Si-QK基团具存很强的活性*易町周围离子倒?合』红外光谱研究证案「门炭 黑粒子表面羟基有3种类型叫 隔离羟基、相邻羟基、硅氧基. 相邻羟基,对械性物质其有吸附作用，由于相用较近，故能彼此H组键形式结 ■ ■■■ n a g腐择基」因堑原子的正*H性比较强，容易与负电性的璋子发生氢键作用， (3谁氧基：卜一要存在亍脱水的白农眼表面信，它不易在升粗加热时脱除’ 门炭黑分『结构中心的-SLO健具有极性，有很大的酷合能力，这就使白猿 黑微粒表而活性大.能与其他分于发生作用。「I炭黑分子的这些特殊结构,使它 具有忧良的耐酸、酎碱，耐高温制电线嫁性、吸收性、分散性、增㈱性、般变性 及消光性等. 脚鬲片基 相邻轻基 硅算基 阁］-I白建其姑构图 1.2白症黑的制备方法 目前，门炭果制备方袱可分为物理法和化学法两大美，物理法制备的白炭黑 产品挡次不高,填料用白演弟通常是用化学法生产的°化学法卞要包括气相法、 沉淀法、非金属矿法、禾本科植物法等'七 1.2.1气相法 1941年德国速高沙公司开发成功由此或有机硅的制化物务氧焰水解法制造 白炭黑的技术，称为“Acrosil”法.此法是目前发达国家工业化生产纳米级氧化 物的主要方法。其反应式为：以四筑化硅为原料，采用四级化硅气体在氢?氧气 流高温下水解制得烟雾状的二氧化硅。反应式为： 2H2+O2 —>2H2O SiC14+2H2O—? SiQz+4HCl 2H：+ 6+ SiCU-> SiO2+4HCl 其工艺流程为将空气和氧气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除 尘过滤后送入合成水解炉。将四氛化硅原料送至精馋等精18后，在汽化器中汽化, 并以干燥、过滤后的空气为我体，送至合成水解炉。四氛化硅在高温下汽化（火 焰温度100A1200C）后，与一定R的氛和氧（或空气）在1800C左右的高温下进行 气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集， 故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 氨空气吹气相二氧化硅至pH值Z即为成品。生产工艺流程见图1.2。 图1-2九粕法制备白炭黑的主要工艺赫图 气相白炭黑根据是否进行过表面处理可分为亲水型和疏水型，根据比表面的 大小又可分为不同的型号。广泛应用于硅橡胶、油漆涂料、油墨和复印机墨粉、 粘胶剂.电缆料与不饱和聚脂树脂、植物保护、食品和化牧品。可起到补强、增 稠、抗饮块、控制体系流变和触变等作用。该方法优点是产品纯度极高，分敢度 高，粒子细而成球形，表面羟基少，因而具有优异的补强性能，国内有关气相法 制备白炭果的报到较多且已有大规模的生产基地。徐洁明等⑶研究了利用粉煤灰 与氛化钙等反应，用气相法直接制备纳米级SiOrxFhO的工艺条件。通过控制酸 解和水解的速度，并在水解过程中加入乙醇作为分散剂，制备纳米白炭黑，借助 红外光谱，XRD、TEM等技术对产物进行表征。结果表明，使用乙醉作为分散 剂可以有效防止对纳米颗粒的团聚，制备出的白炭黑粒径可控制在1A20 nm, 纯度高达99.95%,赵宜新等〔句采用气相法制备白炭黑，以四氯化硅、氛气、空 气（以氧气计）为原料，并以一定的体积比连续地投入到水解炉中进行水解反应， 反应温度为1 OOAllOOC,反应生成二氧化硅一次粒子；该反应物经聚集器聚集 成聚集态粒子，经旋风分离，双级空气喷射脱酸、沸腾床筛选、真空压缩包装即 为成品。该发明保证了脱酸过程的连续化，使产品质黄更加稳定，该工艺装置设 备简单、操作方便、安全可靠、便于维修、运行稳定。由于采取了连续双级喷射 脱酸，实现r自动化控制，提高效率，减轻了操作强度。李远志⑶以四氟化硅为 原料，一步水解法制备出活性白炭黑。该方法为将除尘净化后的四氧化硅气体， 直接通入含适量的表面活性剂的去离子水中，同时快速搅拌，净化除尘的四氯化 硅气体水解的温度可以在2A85C之间，尤其以4A75C之间为宜，控制最后所 得含二氧化硅的浆状液中二氧化碓的质量百分含量以0.2?15%为宜。该发明工 艺简单，生产成本低，产品的一些重要性能接近价格昂贵的气相法白炭黑。同时 采用该方法又消除了磷肥厂副产物四氟化硅对环境造成的污染。 2009年，万州工业园区管委会与重庆广旺投资有限公司签订了 “1万吨气相 法fl炭黑项目"投资协议叫标志若这个“变废为宝”的工程正式落户重庆万州。 这个总投资3亿元的项目选址万州盐气化工业园，占地面