[分享]功能助剂----无凝胶白炭黑

lorvey

神奇的功能助剂----无凝胶白炭黑  

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刘昌荣 　　上海久琛精细化工有限公司
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上海金山区第二工业区 201512

5 ?( r3 E% ^+ _% F( l; x; X关键词：无凝胶白炭黑　高分散性　水合二氧化硅

( x" w" s5 y% G( @我们这里讲是用沉淀法生产的不含硅酸凝胶的高分散性白炭黑，即水合二氧化硅(mSio2nH2o)。它是一种神奇的精细化工产品。为什么说它神奇，神奇在什么地方。
一、独特的物理化学性质
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白炭黑本身是一种无毒、无味、无臭、不燃不爆、无腐蚀性、耐高温的白色粉末。具有优良的化学惰性和生理惰性。所谓化学惰性是指它除了氢氟酸和热苛性碱外，不与任何酸和碱反应，也不与有机溶剂反应；所谓生理惰性，是指它不与人体的骨骼、组织器官及体液发生化学反应或相抗作用。这些独特的性质为它进入一些要求特殊的应用领域提供了必需的条件。例如，用于医药、食品的加工和制造、制造人造骨、人造牙、人造器官；制造医疗、食品用具和器材等特殊行业。这是讫今为止，任何一种化工产品所不具备的独特性质。

二、神奇的内部结构

在电子显微镜下，我们观察它的形态，可以看到它一、二、三次粒子的结构，就像串串葡萄粒子组成的各种形状的结合体，有许多毛细管和数不清的微孔结构。其中像葡萄粒的石英玻璃球体状微粒，就是白炭黑的一次粒子(也称原生粒子)。在不同的工艺条件下，所形成的原生粒子的粒径各不相同，但大体上都在10~50nm(纳米)之间；那些大小不等的串串葡萄状结合体是它的二次和三次聚集体。现代物理学已经证明，不可能通过机械粉碎或研磨的方法把二、三次粒子恢复到一次粒子的状态。这说明一次粒子有强大的表面能存在，将其聚集成二次粒子；二次粒子表面能有所下降，但仍能将自身聚集成三次粒子。

我们可以通过物理机械粉碎的方法将三次粒子和二次粒子粉碎成较小的二次粒子，甚至纳米级的粒子。这就为我们生产超细白炭黑提供了理论依据和技术手段。
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三、表面结构的奇特性
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水合二氧化硅内部含有3~7% 的结合水(即结晶水)；表面含有5~10%游离水，由此产生了三种表面羟基，即：双羟基，相邻羟基和隔离羟基，相邻羟基又以氢鍵连接，这说明了白炭黑分子表面既有羟基又有氢键，从而形成了极性和非极性两部份。非极性表面是-si-o-si-结构；而极性表面则是在硅原子上连接了羟基：-si-oH结构。
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$ Z, Q3 x: P' d, O: w  y上述白炭黑的独特的物理化学性质；神奇的内部结构和表面结构的奇特性，决定了它在实际应用中将会产生很多神奇的功能。例如，在绿色轮胎、纸张、牙膏、医药、食品、油墨、涂料、塑料等产品中所发挥的功能是其他任何一种化工产品所不能取代的，也是取代不了的。
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四、无凝胶白炭黑的独特功能

  S; o7 [( ]9 {9 q5 S首先，表现在高分散性方面。作橡胶补强剂是目前白炭黑的最主要的应用领域。讲到白炭黑用于橡胶，人们往往认为高比表面积，必然有高活性，因而有高补强性。其实不然，这是因为目前市场上销售的白炭黑，无论是国内生产的，还是国外进口的，其中都含有硅酸凝胶(简称凝胶)而凝胶的存在一定导致比表面积上升，上升的幅度随凝胶的含量多少而有高有低。这部份因凝胶而上升的比表面积我们称之为“假性比表面积”。为什么说它是“假性比表面积”呢？这是因为这部份比表面积的上升会导致白炭黑的分散性不良和硫化胶的物理性能和胶料加工性能下降。在混炼时，由于凝胶在胶料中有强烈的聚集作用，使白炭黑在胶料中的分散性明显下降，使混炼发生困难，必须消耗更多能量，才能使混炼进行下去。这样一来，辊温升高，甚至出现粘辊现象，门尼粘度加大，焦烧时间缩短。当外力去除后，凝胶会使白炭黑粒子重新聚集起来，从而使硫化胶中出现“结团”现象，并且使物性全面下降，使这种胶料变成次品，甚至废品。这就是凝胶的危害性；这就是因凝胶而增大的比表面积被称之为“假性比表面积”的原因所在。
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与有凝胶的白炭黑相比，无凝胶白炭黑具有无可比拟的优点。首先，表现在高分散性方面：加入胶料混炼时，混炼顺利进行，辊温低，能耗下降，门尼粘度低，焦烧时间延长，安全性能高。其次，由于与橡胶的相容性好，不会出现“结团”现象，产生结合胶的比例高，结合胶的比例高低决定 了物性的高低。这就是无凝胶高分散性白炭黑高补强性的原因所在。
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用同样的装置，同样的原料，在同样的工艺条件下，经过我们创新改进后，所生产的白炭黑的比表面积为176㎡/g。2000年全国白炭黑普查数据统计表中比表面积的平均值为225 .4㎡/g，比我们的产品比表面积高出49.4㎡/g，高出比例为28%；而拉伸强度平均值21.2Mpa，我们的无凝胶白炭黑为27.4 Mpa，高出6.2Mpa，高出比例为29.24%。其他两项物理指标：500%定伸强度和扯断伸长率也高于2000年全国普查平均值。这说明了物性全面上升。

我们用简单的测试方法检测了国内外十种白炭黑产品，其中九种都含有凝胶，包括德国迪高沙公司产品中也含有凝胶，只有我们的产品没有凝胶。(见下表)
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国内外白炭黑企业白炭黑中白点和黑点数据
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序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

: S9 g# t3 c2 v+ D生产企业 德国迪高沙 江西南吉 福建晶联 泰国 福建嘉联 无锡恒亨 台湾VN3 湖南兴隆 福建三明 上海久琛
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白点 数 160 120 98 135 120 135 26 175 272 0

4 _. a/ `2 N$ K2 A7 Z$ w黑点数 4 2 21 75 1 6 4 2 6 0
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2 C5 Y9 m0 J/ I备注 每10克白炭黑样品中所含白点数和黑点数(用户处取样)
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) m  C0 Z/ O/ x　　 　另一方面，从用户那里也证实了我们的产品中不含凝胶，其方法是：把硫化胶切开的断面放大500倍后观察，从日本SILICA公司进口的白炭黑VN3补强的硫化中有“白点”。而用我们的无凝胶白炭黑补强的胶料中没有“白点”。被“台湾羽鲜化学工业股份有限公司”称之为全国最好的白炭黑。

此外，要看重强调的是，我们的无凝胶高分散性白炭黑与国外的高分散性白炭黑有本质的区别：第一，无凝胶高分散性白炭黑是在万吨级生产装置上一次性合成的；而国外是在合成含有凝胶产品的基础上，再经过表面化学处理，克服了其表面聚集性后的产品，这是工艺上的区别；第二，无凝胶白炭黑中只含有水合二氧化硅，而国外产品既含有水合二氧化硅又含有凝胶和表面处理剂，这是化学组成的区别。第三，无凝胶白炭黑作补强剂时，在硫化胶切开断面放大后找不到白点，哪怕是很小的白点也找不到；而国外高分散性白炭黑作补强剂时，在硫化胶切开断面，仍找到“白点”，不过是这种白点较小而已。这就是两者在分散性方面和补强性方面的区别。
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五、无凝胶白炭黑的应用
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前面介绍了无凝胶白炭黑，它具备一般白炭黑的奇特功能，又有自己的独特功能。即有独特的基本物化性质；神奇的内部结构；奇特的表面结构和特有的高分散性，高补强性产生的一系列神奇功能，并在实际应用中表现出来，在不同的产品中表现出不同的功能和特性。

( @. Y1 l5 V1 f2 \! E到底有哪些特性呢？有吸附性、触变性、增稠性、流动性、防粘性、高分散性、透明性、不透明性、消光性、高补强性、绝缘性、绝热性、摩擦抛光性、高速渗透性等等。例如，用于橡胶、硅橡胶、牙膏它显示出透明性，而用于纸张，使纸张薄而不透明；用于粉状食品具有流动性和分散性，用于油墨、涂料又具有增稠性、防沉性、触变性；用于液体食品加工具有助滤性，用于粘结剂有增粘性，用于塑料薄膜又有防粘性等等。一种产品具有这么多特性，只有白炭黑。
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由于无凝胶白炭黑具备了上述诸多特性，决定了它的用途的广泛性和被添产品功能的奇特性。因此，它可作干燥剂、消泡剂、消光剂、平光剂、上胶剂、防结块剂、助滤剂、澄清剂、助留剂、增稠剂、赋形剂、摇滚性赋于剂、吸附剂、透明剂、不透明剂、补强剂、分散剂、防粘剂、紫外线，红外线，雷达波的吸收剂、摩擦剂、抛光剂、催化剂等等。有些地方只能用高分散性白炭黑，如绿色轮胎的制造。若硬要用含凝胶的普通白炭黑，其结果只能生产出劣质轮胎。
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六、结束语
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! f: T" k' [5 G3 k3 B有关白炭黑的用途有千千万，讲也讲不完，说也说不清，实在是太多了。凡涉及到工业、农业、国防军工及高科技领域，到处都有它的身影；凡用它作助剂的产品或加工过程，都能产生许多特殊的功能和奇特的作用，使产品的质量提高，功能增加，性能提升。到目前为止，还没有哪种化工产品的应用领域有白炭黑这么广，所产生的作用那么大，所发挥的功能那么多，那么奇特。它已成为诸多产品，特别是橡胶工业（包括轮胎工业）产品升级换代提高质量，提升性能，增加功能和出口创汇不可缺少的神奇的功能助剂。

胶大

楼主说说目前各厂白炭黑产品

starsea126

请问楼主:白炭黑在做补强时往往会出现硫化速度慢,混炼工艺差的情怳,有什么好的办法解决?

龙行天下

这上面的广告是免费的------呵呵

zwrjt

价位多少，有联系方式吗

lorvey

呵呵，让大家了解一下啊，各厂白碳黑的产品就太多了，不好说啊
* }5 X0 g0 I8 h& H2 C3楼的问题可以回答，
- I- g' [4 D! S* f5 L8 B1、白炭黑在做补强时往往会出现硫化速度慢，你可以加些甘油、三乙醇胺、PEG，就可以了，
( V- G- l9 s. D: F) u" r- N2、混炼工艺差的情怳,密炼机应该不存在混炼差的问题，开炼的话，一般也不会单独填加白碳黑的，可以和其他填料油一起混炼添加，

nyjs

白炭黑添加入CR会加剧粘辊

Eric_Song

呵呵，学习了。

纳米郎

白碳黑表面呈现酸性， 会延迟硫化
不知道谁用这个东西，我也想把我的产品和它对比对比,哈哈.看看怎么样

halley88

好个白炭黑。。免费的广告