硅橡膠制品材料分析，了解白炭黑的成分嗎？

發(fā)表時間：2018-12-18

白炭黑作為硅膠制品原材料最主要的補強劑除此之外它還是橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨、造漆等工業(yè)不可缺少的原料，所以在質(zhì)量上自然不可被忽略，而我們常用的很多硅膠用品必須來源于它，所以對材質(zhì)要求與產(chǎn)品的性能都有一個詳細解析，那么白炭黑到底是由什么加工，又是如何制取的呢？

　　白炭黑多數(shù)由國外供應(yīng)，國外不僅產(chǎn)量大，而且還在向各種各樣無機精細化工產(chǎn)品發(fā)展。國內(nèi)生產(chǎn)廠家十多個，生產(chǎn)的白炭黑大多用于硅膠與橡膠補強劑占據(jù)多數(shù)。近年來，隨著人民生活水平的提高，橡膠工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了新的變革，黑色橡膠的用量日益減少，代之而起的淺色、彩色、透明或半透明硅橡膠制品需求量與日俱增，因而市場對白炭黑的需求量增加很快。

　　谷露硅華酸浸提銫后的浸出渣，由于浸出鐵錳等元素，白度提高；由于浸出各種堿性成分，SiO2含量亦比硅華有所提高，使其更接近于制取水玻璃、白炭黑、活性白炭黑對SiO2原料高硅低鐵的要求。為了利用硅華中的硅資源，我們進行了硅渣制白炭黑的試驗。

　　制備白炭黑必須使用硅酸鈉（俗名水玻璃），因此，首先由硅渣制備硅酸鈉溶液。本實驗采用氫氧化鈉溶液加壓浸出硅渣制取硅酸鈉溶液的濕法工藝。制備白炭黑的工藝路線是：采用鹽酸加水玻璃制溶膠，然后再與水玻璃反應(yīng)制取白炭黑，經(jīng)洗滌、干燥、粉碎而得白炭黑產(chǎn)品。

　　一、由硅渣制水玻璃

　　試驗在21高壓釜中進行，硅渣與NaOH溶液在一定溫度和壓力下，經(jīng)過一定時間反應(yīng)制得水玻璃。經(jīng)酸浸后的硅渣含SiO2 85%，NaOH 采用化學(xué)純試劑，每次試驗取硅渣300g，按模數(shù)m=SiO2/Na2O=3.3配加NaOH，進行了溫度、壓力、時間、SiO2過量百分?jǐn)?shù)的條件試驗。

　　在試驗條件下，硅渣SiO2的浸出率波動在50% ~ 60%，也就是說，硅渣中活性SiO2為60%左右，其它SiO2屬于惰性成分，不易被堿溶出。根據(jù)試驗結(jié)果，選定硅渣濕法制水玻璃的條件為：時間2h，溫度160℃，NaOH濃度18%，硅過量率20%。在此條件下做大樣試驗，水玻璃模數(shù)2.5左右。

　　二、白炭黑試劑

　　由硅渣制得的多個水玻璃試驗樣品混合后經(jīng)化學(xué)分析：Na2O含量8.86%，SiO2 21.2%，模數(shù)2.47，濃度35’Be，比重1.32。本試驗用水玻璃為原料制取白炭黑。

　　1. 溶膠的制備

　　先將自制的水玻璃（濃度35’Be，m=2.47）稀釋為15’Be，然后以12’Be的鹽酸為底液，在機械攪拌下加入稀釋好的水玻璃，控制好投料速度，直到溶液的pH=3 ~ 3.5時便得溶膠。

　　在白炭黑的制備過程中，溶膠的制備是重要的一步。產(chǎn)品透明度的好壞和橡膠物理性能的優(yōu)劣在很大程度上取決于溶膠的質(zhì)量。而溶膠的濃度、pH值、成膠溫度，放置時間對溶膠的穩(wěn)定性又有很大影響；因而溶膠的制備需要嚴(yán)格操作。經(jīng)過試驗，選擇溶膠的 SiO2含量為6.5% ~ 8.5%，pH為3 ~ 3.5，在此條件下制得的溶膠穩(wěn)定性好，不易凝結(jié)成塊，且清澈透明。

　　2. 反應(yīng)工藝

　　反應(yīng)工藝是整個白炭黑制備過程中關(guān)鍵的一步，反應(yīng)pH值的控制在很大程度上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。我們在pH 6 ~ 9的范圍內(nèi)進行了大量的試驗比較，確定和選擇了反應(yīng)pH值為7.8 ~ 8.2，反應(yīng)溫度為70℃，在此條件下制得的白炭黑，其細度、視比容、吸油值等項指標(biāo)均好。另外，反應(yīng)加料速度不宜太快，加料速度快，易在局部產(chǎn)生凝膠，而導(dǎo)致白炭黑視比容、吸油值等項指標(biāo)下降，故應(yīng)緩慢加料。

　　3. 洗滌

　　將反應(yīng)沉淀物與溶液過濾分離后，先用自來水洗滌，再用少量純水洗滌，使NaCI含量小于1.5%，因為氯化鈉殘留量過大會影響產(chǎn)品純度和硫化橡膠的性能。

　　4. 干燥

　　白炭黑吸水性強，不易干燥，洗滌后的沉淀物在150℃下靜態(tài)干燥6h，使白炭黑中的水分降到6%以下。

　　三、白炭黑產(chǎn)品質(zhì)量

　　本試驗試制的白炭黑產(chǎn)品質(zhì)量可達通用級白炭黑的部頒標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)項目質(zhì)量達到活性白炭黑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，SiO2含量、折光率稍低于活性白炭黑質(zhì)量要求，這可能與硅渣硅含量較低，引入水玻璃雜質(zhì)較多有關(guān)，還需進一步研究，方可達到活性白炭黑標(biāo)準(zhǔn)。

　　硅渣中的SiO2與石英砂中的SiO2比較，優(yōu)點為活性高，易浸??；缺點為SiO2含量低，雜質(zhì)含量高。至于將來是否開發(fā)利用硅華中的硅資源，用以制水玻璃和白炭黑，應(yīng)視當(dāng)?shù)毓栀Y源情況和西藏地區(qū)對硅產(chǎn)品的需求而定。若有市場，且缺石英砂，開發(fā)硅華中的硅制水玻璃和白炭黑無疑是合理的；若優(yōu)質(zhì)石英砂資源豐富，則應(yīng)為硅華中的硅尋求其它更好的用途。

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