补强填充剂-白炭黑
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白炭黑又称水合二氧化硅、活性二氧化硅和沉淀二氧化硅,它为高度分散状的无定形粉末或絮状粉末,质轻,具有很高的电绝缘性、多孔性和吸水性。
其原始颗粒粒径小于3μm,故表面积大,具有很好的补强和增粘作用以及良好的分散、悬浮和振动液化特性,已广泛应用于塑料、橡胶、造纸、涂料、染料和油墨等十几个领域,尤其在橡胶行业,白炭黑以其优越的补强性和透明性居于首位。但是,由于白炭黑表面存在着活性硅羟基、吸附水及由制备工艺导致其表面出现的酸区,使白炭黑呈亲水性,在有机相中难以浸润和分散,在橡胶硫化体系中不能与聚合物很好地相容,从而降低了硫化效率和补强性能,使其在某些特殊领域无法使用。改性后的白炭黑因提高了表面活性,改善了在有机相中的分散性和相容性,从而大大拓宽了产品的应用领域,提高了白炭黑的高附加值。
白炭黑按其帝临方法可分为物理法和化学法。用物理法制备的白炭黑产品档次不高,而橡胶行业所需的白炭黑填料通常是采用化学法生产的。化学法可分为干法热解法(包括气相法和电弧法)和湿法,湿法按其生成特征又可分为沉淀法(包括硫酸沉淀法、盐酸沉淀法、硝酸沉淀法、二氧化碳沉淀法和水热法)和凝胶法(包括普通干燥类和气凝胶类)。目前,国内外白炭黑的生产工艺主要有两种,一种是以四氯化硅为原料的气相法,把四氯化硅气体置于氢气、氧气流中,于高温条件下水解,制得烟雾状的二氧化硅,再使其凝结成絮状,然后分离、脱酸,制得产品。用气相法生产的白炭黑是高纯度小粒径的高品质产品,一般用作精细填料。但由于其原料价格高、反应流程长、生产过程能耗大、产品价格高而受到限制。另一种是以水玻璃为原料的酸沉淀法,即由水玻璃通过酸化获得疏松、细分散、以絮状结构沉淀出来的Si2粉体。用酸沉淀法制备白炭黑,生产工艺简单、产品成本低,但产品粒径大、活性较低、产品品质低。
除了用白炭黑作为轿车轮胎胎面胶的主填充剂以外,将白炭黑用于胎体胶也可以进一步降低生热和滚动阻力。通过使用专用高分散性白炭黑,再配合高结构细粒子炭黑可扩大白炭黑的用途,将它们用于载重汽车轮胎。采用这种最佳的填充体系,可以满足载重汽车轮胎的主要性能要求,即降低轮胎的滞后损失,进而减少滚动阻力,同时,保持耐磨性能。