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白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能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、无嗅、具有很好的电绝缘性。

白炭黑基本信息

中文名称：白炭黑

英文名称：Silica

CAS号：10279-57-9

EINECS号：238-878-4

白炭黑理化性质

1. 物理性质

   外观：白色粉末或粒状或不规则造块。

   真密度：约2.0g/mL

   假密度：约0.2g/mL

   耐高温、不燃烧、电绝缘性好。

2. 化学性质

   能与烧碱发生反应：SiO2·nH2O+2NaOH=Na2SiO3+(n+1)H2O

   能与氢氟酸发生反应：SiO2·nH2O+4HF=SiF4+(n+2)H2O

3. 主要化学指标

   SiO2含量（干品）≥90%

   筛余物（45μm）≤0.5%

   加热减量：4.0-8.0%

   灼烧减量：（干品）≤7.0%

   pH值：5.0-8.0

   总铜含量：≤30mg/kg

   总锰含量：≤50mg/kg

   总铁含量：≤1000mg/kg

   DBP吸收值：2.00-3.50cm/g

   比表面积：不同用途有不同范围，一般145-165m2/g（HT2） 165-185m2/g（HT1）200-300m/g（HT3）

4. 主要物理性能（配合橡胶品）

   拉伸强度≥17.0Mpa

   定伸强度≥6.3Mpa

   扯断伸长度≥675%

白炭黑成分

白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm），无毒，有巨大的比表面积。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99%，粒径可达10~20nm，但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法白炭黑又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与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂，超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。

白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，主要用于橡胶制品（包括高温硫化硅橡胶）、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。

白炭黑制备

制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯作硅源，除硅酸钠以外，其他成本都很高。新方法采用廉价的非金属矿作为硅源，大大降低了白炭黑的生产成本。 [1]

1. 传统方法

   1、气相法

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

   

   空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化（火焰温度1000~1800℃）后，与一定量的氢和氧（或空气）在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细，与气体形成气溶胶，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒，然后经旋风分离器收集，再送入脱酸炉，用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4～6即为成品。

   2、沉淀法

   沉淀法又叫硅酸钠酸化法，采用水玻璃溶液与酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑。反应式为：

   

   国内大部分生产企业采用沉淀法。

2. 新方法

   新方法主要以非金属矿及其延伸物为硅源，采用沉淀法制备白炭黑。其技术关键是将结晶的二氧化硅和硅酸盐转变成非晶态二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄榄石、蛇蚊石、高岭土、硬质高岭土、煤矸石、粉煤灰等。

   （1）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℃高温下焙烧2小时，再将焙烧土与浓度30%的工业盐酸按1:2.5（重量）配料，在90℃左右酸浸7小时，经中和、过滤、洗涤、干燥得到白炭黑，产品质量符合GB10507-89标准；同时得到高效净水剂聚合氯化铝。焙烧及酸浸反应式如下：

   焙烧：

   酸浸：

   （2）以煤矸石或粉煤灰为原料

   先将煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目，然后分两步：

   第一步生产硅酸钠：将粉碎的煤矸石或粉煤灰与纯碱按重量比1:50混合均匀，经高温冶融（1400~1500℃，1小时）、水萃浸溶（100℃以上，4~5小时）、过滤去杂质、浓缩滤液到45~46波美度即得到硅酸钠。

   第二步生产白炭黑：先将硅酸钠配成水玻璃溶液（模数为2.4~3.6，SiO2含量为4~10%），然后在5~20%的硫酸中酸浸（28~32℃，8~16小时），再升温至80℃，搅拌，调节PH值为5~7，熟化20分钟，再经过滤洗涤、干燥、分选，得到白炭黑。该白炭黑为活性，纯度高。

白炭黑用途

由于白炭黑产品的一系列优越性，使它能够广泛应用于许多领域。

1. 橡胶制品

   白炭黑用在彩色橡胶制品中以替代炭黑进行补强，满足白色或半透明产品的需要。白炭黑同时具有超强的粘附力、抗撕裂及耐热抗老化性能，所以在黑色橡胶制品中亦可替代部分炭黑，以获得高质量的橡胶制品，如越野轮胎、工程轮胎、子午胎等。

2. 农业化学制品

   在农业化学制品中，如农药、高效喷施肥料等，使用白炭黑作载体或稀释剂、崩解剂，做崩解剂在水分散粒剂WDG中使用可提高悬浮率，建议使用含量10%左右。能保持持久效力，因为它的超高表面积具有极高吸附力，易于悬浮，有良好的亲和性及化学稳定性。即使在雨水、冲洗和炎热条件下，仍能长期保持不变。

3. 日用化工制品

   用白炭黑作填料和磨蚀剂的透明彩色及不透明牙膏，这类牙膏具有良好的柔韧性、分散性，膏体光滑、柔软、磨蚀性好，不磨蚀牙膏管体；它能使药物牙膏保持药性的稳定。特别是与氟化物具有良好的配伍性，可避免钙盐作磨料产生难溶盐的弊端。

4. 胶结剂

   用在天然橡胶或合成橡胶制成的胶粘剂中，提供了触变性和补强性，同时由于其伸展性还可以提高粘着力，质高价廉。

5. 抗结块剂

   白炭黑可用在一些产品中来提高自由流动性，如草地肥料、杀真菌剂、磨轮研磨剂、洗衣漂白剂、酚醛注塑乌洛托品、酚和尿素的塑料制品、制造橡胶硫磺及抗结块混合物。

6. 造纸填料

   用白炭黑做纸张填料可提高纸张抗油墨透过性能及机械强度，增加白度，减少单位重量。能有效实现纸张轻量化、降低生产成本、提高纸张使用性能。

   此外还可用在消防剂、饲料、化妆品、消光剂、颜料、油漆等许多行业。