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        沉淀二氧化硅的生產原理及應用

        * 來源: 網絡資源 * 發表時間: 2021/09/16 10:54:00 * 瀏覽: 8
        白炭黑的化學式為SiO2nH2O,因其用途與炭黑和白相近,故名白炭黑。根據生產方法的不同,二氧化硅可分為沉淀二氧化硅(沉淀水合二氧化硅)和氣相二氧化硅(氣相二氧化硅)。兩種產品的生產方法不同,其性質和用途也大不相同。氣相法生產主要是利用四氯化硅和空氣燃燒二氧化硅,顆粒細小,中值粒徑可達5微米。沉淀過程使用硅酸鈉通過添加硫酸沉淀二氧化硅。中值粒徑約為 7-12 微米。氣相二氧化硅價格昂貴,不易吸潮,多用于油漆中作為消光劑。沉淀二氧化硅價格便宜且易吸潮。主要用作橡膠和塑料制品中的填充劑和增強劑。下面介紹的產品是用硫酸沉淀法生產的,又稱沉淀白炭黑。以下涉及的白炭黑為沉淀白炭黑。
        白炭黑
        一、沉淀二氧化硅的生產原理
        硅酸鈉與硫酸反應生成水合硅酸鹽 Na2O·mSiO2+H2SO4+nH2o-→Na2SO4+mSiO2· (N +1) H2O↓
        (反應過程需要加熱)。反應終液經壓濾脫水、洗滌、打漿得白炭黑漿液,經噴霧干燥即得白炭黑成品。
        二、二氧化硅沉淀法的主要用途
        自1940年代工業化生產以來,二氧化硅產品作為補強劑廣泛用于橡膠制品,此外還有醫藥工業、農藥、油墨、油漆、涂料、牙膏、造紙、食品、飼料、化妝品、電池等行業.現簡要介紹白灰黑的主要應用行業:
        1、輪胎行業
        在輪胎胎面膠中使用白炭黑,特別是高分散沉淀法和偶聯劑,可以同時提高輪胎壽命(提高耐磨性)和安全性(提高防滑性),降低油耗(降低滾動阻力)。此外,胎體和帶束層采用二氧化硅的沉淀法,可以提高橡膠材料與鋼絲簾線的粘合力;在胎側膠中使用白炭黑部分替代炭黑,可以大大提高橡膠材料的耐久性,提高抗彎曲性和抗沖擊性。
        膠鞋及其他橡膠制品
        (1)白炭黑白,顆粒細,使用白炭黑硫化橡膠透明度高,還可以提高橡膠材料的綜合物理性能。因此,白炭黑作為主要補強填料,被廣泛應用于膠鞋生產,尤其是透明、半透明的鞋底膠料。
        (2)膠粘帶生產中,為了提高其耐磨性,大量加入白炭黑。同時,白炭黑表面的硅烷醇起到提高膠粘材料和織物的潤濕性的作用,有利于膠粘材料的擴散和滲透。除上述產品外,白炭黑還用于膠輥、膠管、膠板、電線電纜及家用電器、文具膠件等。
        3、硅橡膠
        硅橡膠的應用始于二氧化硅的出現。硅橡膠具有高耐熱性和優良的耐寒性、耐臭氧性、耐老化性和耐大氣老化性,并具有優良的電絕緣性。由于硅橡膠的上述特性,它被廣泛應用于航空航天、電子等行業。氣相二氧化硅價格較高,氣相二氧化硅可以用相對便宜的沉淀二氧化硅代替,可用于生產低檔硅橡膠。
        4、醫藥行業
        白炭黑具有生理惰性、高吸收性、分散性和增稠性,已廣泛用于藥物制劑中。例如,現在大量的偽生物E粉使用白炭黑作為載體。
        5、農藥行業
        白炭黑在農藥工業中的主要作用是作為載體,提高流動性,防止結塊,目前白炭黑主要用于各種可濕性粉劑。
        6、在油墨的應用
        油墨中的白炭黑主要增稠,用來控制油墨的流動。也用于控制打印機墨水的流動,使其不能任意流動或流掛,以獲得清晰的打印效果。
        三、二氧化硅各項指標在應用中的意義
        1、比表面積白炭黑補強效果的大小,取決于其比表面積隨比表面積的增加,一般橡膠制品的各項強度指標,但回彈性降低,撕裂強度降低,而且不磨損,混煉分散困難,高熱,橡膠門尼粘度大,容易焦燒,因此,不同的配方,不同的用途,比表面積要求也不一樣,比表面積對硫化橡膠的物理機械性能也不一致。
        2、吸油值吸油值體現在結構的高度上,吸油值大,結構小,硫化膠延伸強度一般大,抗拉強度和硬度大,特別是耐磨性小,但伸長率低。
        3、900℃燃燒還原反映了表面羥基。當表面羥基過多時,容易造成橡膠復合材料的結構變脆,使材料變脆。影響加工性能,硫化時易掉塊,硫化促進劑表面羥基有很強的吸附作用,延長硫化時間。
        4、105℃加熱減少反映了顆粒間隙中的游離水量。當它太小時,橡膠材料的結構高并且橡膠的混合變得困難。如果加熱減量為零,白炭黑就沒用了,一般控制在6%左右比較合適。
        5、PH值一般在7左右,PH值升高(酸度降低),橡膠的硫化速度增加。
        6、可溶性鹽含量越少越好,但如果可溶性鹽含量大大降低,生產成本將大大增加。
        縱觀世界范圍內,近年來新型硅化合物的數量并沒有增加多少,無機硅化合物的發展更加受到關注。從目前的趨勢看,白炭黑將大量進入輕工、食品、醫藥、建筑、電子、冶金、機械工業等諸多領域,發展前景廣闊。

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