白炭黑行业概述，带你了解白炭黑全部内容！(组图)

二氧化硅行业概览，带你了解二氧化硅的全部内容！

今天炭黑产业网小编就给大家介绍一下二氧化硅的知识。本文将介绍白炭黑的介绍、白炭黑的生产方法、白炭黑的分类、白炭黑与炭黑的区别。白炭黑的区别和用途，带你了解白炭黑的全貌。

一、二氧化硅介绍

1、简介

二氧化硅，即改性二氧化硅，是白色粉状X射线无定形硅酸和硅酸盐制品的总称，主要指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，还包括粉状合成硅酸铝和硅酸钙等.二氧化硅是一种多孔材料，其组成可以用SiO2·nH2O表示，其中nH2O以表面羟基的形式存在。溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无味、电绝缘性好。

2、成分

二氧化硅按生产方法大致分为沉淀二氧化硅和气相二氧化硅。在正常情况下，气相二氧化硅是一种白色无定形絮状半透明固体胶体纳米颗粒（粒径小于100nm），无毒且具有巨大的比表面积。气相二氧化硅全为纳米二氧化硅，产品纯度可达99%，粒径可达10~20nm，但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法二氧化硅分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、CO2和水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指利用超重力技术，溶胶-凝胶法、化学结晶法、二次结晶法 用反胶束微乳法或反胶束微乳法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀二氧化硅主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂，牙膏摩擦剂等。气相二氧化硅主要用作硅橡胶、涂料和不饱和树脂增稠剂的补强剂，超细硅胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料开膜剂等。

二氧化硅作为一种性能优良的环保添加剂，主要应用于橡胶制品（包括高温硫化硅橡胶）、纺织、造纸、农药和食品添加剂等领域。

二、制作二氧化硅的主要方法

以下内容是制作二氧化硅的主要方法，由炭黑产业网小编综合整理。

制备白炭黑的传统方法是使用硅酸钠、四氯化硅和原硅酸乙酯作为硅源。除硅酸钠外，其他成本都非常高。新方法采用廉价的非金属矿石作为硅源，大大降低了二氧化硅的生产成本。

二氧化硅按生产方法大致分为沉淀二氧化硅和气相二氧化硅。在正常情况下，气相二氧化硅是一种白色无定形絮状半透明固体胶体纳米颗粒（粒径小于100nm），无毒且具有巨大的比表面积。气相二氧化硅全为纳米二氧化硅，产品纯度可达99%，粒径可达10~20nm，但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法二氧化硅分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、CO2和水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指利用超重力技术，溶胶-凝胶法、化学结晶法、二次结晶法 用反胶束微乳法或反胶束微乳法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀二氧化硅主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂，牙膏摩擦剂等。气相二氧化硅主要用作硅橡胶、涂料和不饱和树脂增稠剂的补强剂，超细硅胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料开膜剂等。

1、气相二氧化硅

气相法又称干法或热解法，是利用四氯化硅与氧气和氢气在高温下反应制备二氧化硅。产品具有纯度高、分散性好、比表面积大等优点。但气相法生产成本高、效率低、产量低。目前主要应用于电子封装材料、树脂复合材料、药物载体和化妆品等领域。

2、沉淀二氧化硅

沉淀法又称湿法，是将硅酸盐与强酸反应制备二氧化硅。沉淀法制备的白炭黑纯度低、表面亲水、颗粒大，但其生产成本和技术要求远低于气相法二氧化钛溶胶 生产商，且原料便宜、易得。目前更适合大规模工业化生产。 , 该品类主要应用于橡胶制品、日化产品、纸张填料等领域。

具体反应式：

气相法

主要是化学气相沉积（CVD）法，又称热解法、干法或燃烧法。原料一般为四氯化硅、氧气（或空气）和氢气，在高温下反应。反应式为：

空气和氢气分别经加压、分离、冷却、脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。四氯化硅原料送入精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，以干燥过滤后的空气为载体送入合成水解炉。四氯化硅在高温（火焰温度1000~1800℃）气化后，在1800℃左右的高温下与一定量的氢气和氧气（或空气）在气相中水解；此时产生的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易被捕集，所以先在凝聚器中凝聚成较大的颗粒，再由旋风分离器收集，然后送至脱酸炉，用含氮空气吹扫气相二氧化硅，当pH值为4～6时，即为成品。

降水

沉淀法又称硅酸钠酸化法。它利用水玻璃溶液与酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥、煅烧得到白炭黑。反应式为：

国内生产企业大多采用沉淀法。

制备二氧化硅的新方法：

新方法主要以非金属矿石及其延伸物为硅源，采用沉淀法制备二氧化硅。其技术的关键是将结晶二氧化硅和硅酸盐转化为无定形二氧化硅。主要原料有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄榄石、蛇纹石、高岭土、硬质高岭土、煤矸石、粉煤灰等。

以高岭土或硬质高岭土为原料

先将高岭土或硬质高岭土粉碎至50~60目，然后在500~600℃的高温下煅烧2小时，然后将煅烧粘土和浓度为30%的工业盐酸按1进行煅烧：2.5（重量）配料，90℃左右酸洗7小时，中和、过滤、水洗、干燥得白炭黑，产品质量符合GB10507-89标准；同时得到高效净水剂聚合氯化铝。焙烧酸浸反应式如下：

以煤矸石或粉煤灰为原料

将煤矸石或粉煤灰粉碎至粒径小于120目，然后分两步：

制备水玻璃的第一步：将粉煤矸石或粉煤灰与纯碱按1:50的重量比混合，然后高温熔融（1400~1500℃，1小时），提取浸出（100℃以上，4~5小时），过滤除去杂质，滤液浓缩至45~46波美度，得硅酸钠。

生产白炭黑的第二步：首先将水玻璃制成水玻璃溶液（模量为2.4~3.6，SiO2含量为4~10%），然后5~20%硫酸酸浸（28~32℃，8~16小时），然后升温至80℃，搅拌，调节pH值至5~7，熟化20分钟，过滤，洗涤，干燥并分选，得到白炭黑。二氧化硅活性高，纯度高。

三、二氧化硅和炭黑的区别

其实白炭黑和炭黑是两种完全不同的物质。之所以命名为白炭黑，是因为它的补强作用与炭黑有很大的相似之处。二氧化硅的主要成分是二氧化硅，但它也不同于普通二氧化硅。二氧化硅是经过物理和化学改性后活性增加的二氧化硅。

四、二氧化硅的用途

由于二氧化硅产品的一系列优势，可广泛应用于多个领域。

橡胶制品

二氧化硅用于有色橡胶制品中代替炭黑进行补强，以满足白色或半透明制品的需要。二氧化硅还具有超强的附着力、抗撕裂性和耐热性、耐老化性，因此还可以替代黑色橡胶制品中的部分炭黑，获得优质的橡胶制品，如越野轮胎、工程轮胎、子午线轮胎等。 .

农药

在农药、高效喷施肥料等农用化学品中，以二氧化硅为载体或稀释剂、崩解剂，在水分散粒剂WDG中作为崩解剂，可提高悬浮率，是推荐使用含量为10%左右。具有超高比表面积、高吸附性、易悬浮性、良好的亲和性和化学稳定性，可保持长效药效。即使在下雨、冲刷和炎热的条件下，它也能长时间保持不变。

日用化学品

以二氧化硅为填充剂和研磨剂的透明有色不透明牙膏，这种牙膏具有良好的柔韧性和分散性，膏体光滑、柔软、有磨蚀性，不磨损牙膏管；它可以使药物牙膏保持药性的稳定性。特别是与氟化物的相容性好，避免了钙盐作为磨料产生不溶性盐的弊端。

固井剂

用于天然橡胶或合成橡胶制成的胶粘剂，具有触变性和补强作用，同时由于其延展性好，质优价廉，可提高粘合力。

防结块剂

二氧化硅可用于某些产品以提高自由流动性，如草坪肥料、杀菌剂、砂轮磨料、洗衣漂白剂、酚醛注射成型乌洛托品、苯酚和尿素塑料，制造橡胶硫磺和防结块混合物。

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填纸

使用二氧化硅作为纸张填料可以提高纸张的抗油墨渗透性和机械强度，增加白度，降低单位重量。可有效实现纸张轻量化，降低生产成本，提高纸张性能。

此外，还可用于消防剂、饲料、化妆品、消光剂、颜料、油漆等诸多行业。

五、气相应用

气相二氧化硅是最重要的高科技超细无机新材料之一。因其粒径小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高，分散性能好，耐热性、耐热性等方面都有特定的性能。以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科和领域中具有独特的特性，具有不可替代的作用。气相法二氧化硅俗称“纳米二氧化硅”，广泛应用于各行业作为添加剂、催化剂载体、石油化工、脱色剂、消光剂、橡胶补强剂、塑料填料、油墨增稠剂、金属软磨料、光亮剂、绝缘绝缘填料、高级日用化妆品填充剂及喷涂材料、医药、环保等领域。并为相关产业领域的发展提供了新的物质基础和技术保障。与常规材料相比，它在磁性、催化、光吸收、热阻和熔点等方面的特殊功能引起了人们的广泛关注。以下是气相二氧化硅在各行业的应用[3]

电子包装材料

有机电致发光器件（OLED）是目前新开发的一种新型平板显示器件。开启和驱动电压低，可采用直流电压驱动，可与大规模集成电路匹配，易于实现全彩。 、发光亮度高（>105cd/m2)等优点，但OLED器件的使用寿命不能满足应用要求，需要解决的技术难点之一是器件的封装材料和封装技术目前，国外（日本、美国、欧洲等）广泛使用有机硅改性环氧树脂，即通过两者的共混、共聚或接枝反应，不仅可以降低环氧树脂的内应力还能形成分子内增韧，提高耐高温性，也能提高硅胶的防水、防油、抗氧化等性能，但需要较长的固化时间（数小时至数天）。 100℃或更高）或增加固化剂用量，不仅增加了成本，而且难以满足大型器件生产线对包装材料（短时间、常温包装）的要求。充分分散在有机硅改性环氧树脂灌封胶基体中，可大大缩短灌封材料的固化时间（2.0-2.5h），固化温度可降至室温，因此表明OLED器件的密封性能显着提高，OLED器件的使用寿命得到了提高。

树脂复合材料

树脂基复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特点。然而，当前的材料工业和国民经济的支柱产业对树脂基材料的性能要求越来越高。如何合成高性能的树脂基复合材料，已成为当前材料界和企业界的重要课题。气相二氧化硅的问世为树脂基复合材料的合成提供了新的契机，也为传统树脂基材料的改性提供了新途径，只要气相二氧化硅颗粒能够充分均匀地分散在树脂中可以达到全面提高树脂基材料性能的目的。

1、增加强度和伸长率。环氧树脂是基础树脂材料。在环氧树脂中添加气相二氧化硅与添加粗晶二氧化硅（二氧化硅等）的环氧树脂基复合材料完全不同。粗晶SiO2 一般作为补强剂添加，主要分布在高分子材料的链中，气相二氧化硅具有表面严重缺乏配位、比表面积大、表面缺氧等特点。使其表现出极强的性能。活泼，易与环氧环状分子的氧结合，提高分子间的结合力。相比较而言，它表现出较高的流动性，使添加气相二氧化硅的环氧树脂材料的强度、韧性和延展性大大提高。

2、提高耐磨性并改善材料表面光洁度。气相二氧化硅颗粒比SiO2小100-1000倍，将其添加到环氧树脂中有利于拉丝。由于气相二氧化硅的高流动性和小尺寸效应，材料表面更加致密清洁，摩擦系数变小，纳米粒子的高强度大大增强了材料的耐磨性。

3、抗衰老特性。环氧树脂基复合材料使用的一个致命弱点是抗老化性能差。主要原因是太阳辐射280-400nm波段紫外线的影响，对树脂基复合材料的破坏非常严重。 ，聚合物链的降解导致树脂基复合材料的快速老化。气相二氧化硅能强烈反射紫外线，将其加入环氧树脂中可大大减少紫外线对环氧树脂的降解，从而达到延缓材料老化的目的。

塑料

使用具有透光性和小粒径的气相二氧化硅可以使塑料更加致密。在聚苯乙烯塑料薄膜中加入气相二氧化硅，不仅提高了其透明度、强度、韧性，而且防水性能和耐老化性能也显着提高。在普通塑料PVC中加入少量气相二氧化硅生产的塑钢门窗，其硬度、光滑度和抗老化性能都有很大提高。用气相二氧化硅对普通塑料聚丙烯进行改性，主要技术指标（吸水率、绝缘电阻、压缩残余变形、抗弯强度等）均达到或超过工程塑料尼龙6的性能指标，实现了聚丙烯铁路。使用辅料代替尼龙6，产品成本大大降低，经济效益和社会效益非常显着。

油漆

我国是涂料生产和消费大国，但目前国内涂料普遍存在性能不足，如悬浮稳定性差、触变性差、耐候性差、耐擦洗性差等，导致每年都需要进口大量优质涂料。上海、北京、杭州、宁波等地一些涂料生产企业敢于创新，成功实现了气相二氧化硅在涂料中的应用。这种纳米改性涂料改变了以往产品的不足，其主要性能指标已经过测试。除了相同的对比度外，其余都得到了很大的提升。例如，外墙涂料的耐擦洗性从1000次以上提高到10000次以上，人工加速风化和人工辐照老化时间从原来的250小时提高（粉化1级，变色级） 2）提高到600小时（不粉化，漆膜不变色，色差值4.8)，另外，漆膜与墙体的结合强度大大提高，涂膜硬度显着提高，表面自洁能力也有所提高。

橡胶

橡胶是一种弹性体，具有极好的拉伸性，但其综合性能却不尽如人意。在生产橡胶制品的过程中，通常在胶料中加入炭黑，以提高强度、耐磨性和耐老化性。但由于添加了炭黑，产品全黑，档次不高。我国气相二氧化硅的问世，为生产颜色新颖、性能优良的新一代橡胶制品奠定了物质基础。在普通橡胶中加入少量气相二氧化硅后，产品的强度、耐磨性和耐老化性达到或超过高档橡胶制品，颜色可长期保持不变。纳米改性彩色三元乙丙防水卷材，其耐磨性、抗拉强度、耐折性、抗老化性能显着提高，色泽鲜艳，保色效果极佳。彩色轮胎的开发也取得了一些进展。例如，胎侧胶的抗弯强度从10万次提高到50万次以上。有望在不久的将来实现国产汽摩轮胎的彩色化。

色（染）料

虽然有机颜料（染料）色泽鲜艳，着色力强，但其一般的耐光性、耐热性、耐溶剂性和耐迁移性往往不如无机颜料。添加气相二氧化硅对有机颜料（染料）进行表面改性处理，不仅大大提高了颜料（染料）的抗老化性能，而且在一定程度上提高了亮度、色相和饱和度。与进口高端产品相媲美，大大拓宽了有机颜料（染料）的档次和应用范围。

陶瓷

使用气相二氧化硅代替纳米Al2O3添加到95瓷中，不仅可以起到纳米粒子的作用，同时又是第二相粒子，不仅提高了陶瓷材料的强度和韧性，同时也改善了材料的性能。硬度、弹性模量等性能比添加Al2O3更理想。用气相二氧化硅复合陶瓷基体，不仅提高了基体的致密性、韧性和光洁度，而且大大降低了烧结温度。此外，气相二氧化硅在陶瓷过滤器、刚玉球等陶瓷制品中的应用效果也非常显着。

密封胶、粘合剂

密封胶和胶粘剂是用量大、范围广、应用范围广的重要产品。它需要产品粘度、流动性和固化速度的最佳条件。我国在该领域的产品相对落后，高档密封胶和胶粘剂均依赖进口。该领域的国外产品已使用纳米材料作为改性剂，气相二氧化硅是首选材料。主要是在气相二氧化硅表面包覆一层有机物质，使其具有疏水性。密封胶中迅速形成二氧化硅结构，即纳米SiOx小颗粒形成网状结构，抑制胶体流动，加快固化速度，提高粘接效果。渗透性。

玻璃纤维制品

玻璃钢制品虽然具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，但硬度低，耐磨性差。相关专家通过超声分散法在胶衣树脂中加入气相二氧化硅，与不含气相二氧化硅的胶衣做了性能对比实验，发现其莫氏硬度由原来的2.2级（相当于石膏硬度提高到2.8~2.9（3级是天然大理石的硬度），耐磨性提高1~2倍。材料，因此抗拉强度和冲击强度提高了一倍以上，耐热性也大大提高。

药物载体

在当前城市生活垃圾大量增加、环境污染日益严重的情况下，加大“四害”防治力度，防止疾病蔓延刻不容缓。在树干上刷石灰和往垃圾箱里喷洒药水几乎没有效果。目前，大城市已采用喷洒中枢神经系统麻醉剂等杀虫剂来消灭蚊子、苍蝇、蟑螂等害虫。但这些杀虫剂大多是从国外进口的，价格较高，喷药后有效期短（只有一个月）。采用气相二氧化硅为载体吸附该类杀虫剂，起到了很好的缓释效果。经实测，喷洒后有效期为一年以上。

化妆品

对于化妆品，要求有很强的紫外线屏蔽能力，最好能保护人体免受紫外线中波（UVB）和紫外线长波（UVA）的伤害。本质上，紫外线屏蔽包括两个方面，一是如上所述的对紫外线的吸收，二是对紫外线的反射。以往防晒产品中常使用有机化合物作为紫外线吸收剂，但存在增加添加量以尽可能保护皮肤免受紫外线照射等问题，这会增加皮肤癌的发生率和化学过敏。无机成分，易与化妆品的其他成分混合，无毒、无味，不存在上述问题，而且本身为白色，易着色，特别有价值的是气相二氧化硅具有很强的紫外线反射能力和良好的稳定性。紫外线照射后不分解、不变色、不与配方中的其他成分发生化学反应。气相二氧化硅的这些突出特性，为防晒化妆品的升级换代奠定了良好的基础。

抗菌材料

利用气相二氧化硅巨大的比表面积、表面介孔结构、超强的吸附能力和奇特的理化性质，将银离子等功能性离子均匀地设计到气相二氧化硅表面的介孔中，并实现为稳定，高效、耐用、耐高温、广谱抗菌的纳米抗菌粉体研制成功（粒径仅为70纳米左右）。经测试，当纳米抗菌粉在水中的浓度仅为0.315%时，对革兰氏阳性代表菌和革兰氏阴性代表菌的抑菌能力可以非常明显。菌圈出现2-3mm，随着纳米抗菌粉在水中浓度的增加，抑菌圈明显增加。经测定，当水中Ag+0.01mg/L时，可完全杀灭水中大肠杆菌二氧化钛溶胶 生产商，最长可保持90天无新菌群。将纳米抗菌粉应用于搪瓷釉中，制成具有防霉抗菌功能的滚筒洗衣机，其抗菌率高达99%。需要指出的是，搪瓷釉中纳米抗菌粉的使用条件比较苛刻，在强碱性和高温（约900℃）的液体中烧结后必须保持较强的抗菌性能。这是其他抗菌粉末。高不可攀。将纳米抗菌粉添加到内墙涂料中，生产出具有长效抗菌防霉功能的内墙涂料。纳米抗菌粉用于女性内衣洗涤剂、羊毛、羊绒洗涤剂、洗洁精、洗手液，经卫生防疫部门检测，其抗菌性能非常显着。可以预见，随着人们健康意识的增强，纳米抗菌粉体将逐渐被相关应用企业的大众所接受，并在票据、医疗卫生、化工建材、家电、功能纤维等行业崭露头角。 、塑料制品等行业。

其他

在光学领域的应用 纳米粒子主要用于红外反射材料，制成薄膜和多层膜。纳米粒子薄膜材料在灯泡行业具有良好的应用前景。摄影、摄影用的高压钠灯和各种碘弧灯都需要强光，但灯丝受热后69%的能量转化为红外光，可见相当多的电能转化为热能而消耗，而且只消耗少量的能量。其中一部分转化为光能用于照明。同时，灯管的发热也会影响灯管的寿命。如何提高发光效率，增加照度一直是亟待解决的关键问题。纳米粒子的诞生为解决这一问题提供了新的途径。 1980年代以来，科研人员和技术人员利用纳米SiOx和纳米TiO2颗粒制作了总厚度为微米的多层干涉膜，衬在灯泡罩的内壁上。结果不仅透光率好，而且红外反射能力强。 据专家测算，在相同的光照亮度下，这种灯比传统卤素灯可节省15%的电能。

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