白炭黑生产工艺之气相法、沉淀法和离解法

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    白炭黑属于硅系白色补强型粉体材料,是合成水合硅酸和硅酸盐的总称。

    白炭黑生产工艺主要包括:气相法、沉淀法和离解法：

    一，气相法白炭黑生产工艺

    气相法白炭黑广泛应用于硅橡胶、电缆料与不饱和聚酯树脂、胶粘剂、油漆涂料、食品和化妆品,可起到补强、增稠、控制体系流变等作用。

    例如,气相法白炭黑大量地应用于室温硫化硅橡胶和高温硫化硅橡胶,它们往往是以附聚体的形式分散在基体中形成三维网状结构,和硅橡胶基料的接触面大,在硫化过程中形成的交联点多,从而对硅橡胶起到增稠和补强作用。

（图为卡博特普拉斯 （印度）有限公司气相法白炭黑生产现场）

    气相法白炭黑也常常应用于塑料和弹性体以及不饱和聚酯树脂中。在塑料混炼时除加入传统的填料外,再加入少量的气相法白炭黑,会产生明显的补强作用。

    气相法白炭黑生产工艺的优缺点：气相法白炭黑是将四氯化硅气体在氢-氧气流中于高温下水解制得,产品纯度极度,性能优异,但对设备要求较高,原料稀少极贵,技术控制复杂,投资规模很大。因此此类白炭黑价格较高,限制了其更加广泛的应用。

    二，沉淀法白炭黑生产工艺

    沉淀法白炭黑生产工艺普遍采用硅酸盐(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,生成水合二氧化硅沉淀后,根据成品要求,在辊筒压滤机或板块压滤机中经过滤,洗涤除去多余的水分和反应副产物,得到白炭黑滤饼,再经干燥(通常为喷雾干燥)得到成品,若进一步进行研磨或造粒处理可得到一系列规格的产品。

    沉淀法白炭黑生产工艺的优缺点：沉淀法白炭黑的生产技术、设备简单、分散剂、原料易得,流程简单,投资规模不大,但能耗高,对环境要求较高,产品活性不高,颗粒不易控制,亲和力差,补强性能低,颗粒表面亲水性集团键合严重,削弱了产品的结合力。

    三，离解法白炭黑生产工艺

    离解法白炭黑生产工艺可分为非金属矿物法,禾本科埴物法和副产品回收法。

    非金属矿物法：可用于生产白炭黑的非金属矿物很多,如膨润土,高岭土,硅灰石,硅藻土。除此之外,还有蛇纹石、煤矿石、海泡石、凹凸棒石、粉煤灰、锆英石、黄磷矿等也可制取白炭黑。

    例如:膨润土主要成份蒙脱石的化学式为Al2O3・4SiO2・3H2O,蒙脱石受热后在活化剂作用下层状结构易被破坏,将晶态硅转变为具有活性的非晶态二氧化硅(SiO2nH2O)。膨润土经活化处理等一系列必要的加工过程便可直接得到纯度较高白炭黑。该法附加值大,副产品可作净水剂,成本远低于传统工艺,因此是一条比较可行的新方法。

    禾本科植物法：利用稻壳、谷壳灰为原料生产的白炭黑介于沉淀法和气相法中间。它的成本核算不但远远低于气相法,而且也低于沉淀法:它的质量远远高于沉淀法,接近气相法。

    副产品回收法：用黄磷炉渣制取白炭黑;用氟硅酸钠制取白炭黑;用煤灰可制取白炭黑;由磷肥厂副产品四氟化硅一步水解法制取白炭黑;利用生产NaF的副产品SiO2制备白炭黑;利用生产净水剂的废渣制备白炭黑;利用废硅溶胶制备白炭黑。 （来源：全球有机硅网）

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