白炭黑的制备、表面改性及应用研究进展

白炭黑的制备、表面改性及应用研究进展

Ｉ厶。

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材料导报

２００３年１１月第１７卷第１１期

白炭黑的制备、表面改性及应用研究进展“

周良玉

尹荔松

周克省

胡照文

孔德明

赵新闻

（中南大学物理科学与技术学院，长沙４】０。７５）

摘要的方向。

’

简述了白发黑的结构、性质、制备方法，并重点综述了其表面改性的作用、改性机理、常用的改性剂厦其

近年来在工业生产中的应用情况，分析了国内外白炭黑工业的市场现状厦我国与国外的差距，提出了研究和生产发展

关键词

白炭黑特性改性应用

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０引言

自炭黑即沉淀二氧化硅，又名水台二氧化硅，分子式为ｓｔｏ： ｎＨ。０，是一种白色、无毒、无定形微细粉状物，具有多孔性、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等优异性能的重要无机硅化合物。其相对密度为２．３１９～２．６５３，熔点为１７５０。ｃ．主要用作橡胶、塑料、合成树脂以及油漆等产品的填充剂．也可用作润滑荆和绝缘材料。１、４。目前全世界７０％的

广泛地用来替换炭黑。２０００年国内涂料总量大于２００万吨，其中建筑涂料大于９０万吨。在生产建筑涂料时，常用的重要填料为钛白粉，而钛白粉价格昂贵。用白炭黑替代１５％的钛白粉．能增大涂料的粘度，且不影响其遮盖力，并能降低涂料戚本，“。气相法白炭黑的粒径仅几十纳米，具有优异的性能和广泛的用途，被誉为“工业味精”、“材料科学的原点”。表面改性气相法白炭黑的价格高达１２～２５万元／吨。因此，开发高品质的白炭黑产品具有良好的经济效益和社会效益。一。

国内外白炭黑工业正迅速发展，应用日趋广泛。本文对白炭

白炭黑用于橡胶工业，是优良的橡胶补强剂，能改善胶接性和抗

撕裂性，其性能明显优于普通炭黑的。在造纸工业中，它能提高

黑的结构、性能、生产方法作了介绍，对白炭黑表面改性的作用、

改性机理、常用的改性剂以及近年来国内外白炭黑的应用情况进行了综述，分析了国内外白炭黑市场现状、研究进展、与国外的差距，并提出了发展我国白炭黑产业的对策。

纸张白度、强度和不透明性，舔加白炭黑的纸张，其耐磨、手感、

印刷和光泽等性能优于不加白炭黑的纸张。在农药工业中，白炭黑可作为防结块剂、分散剂．提高吸收和散布性能。高级白炭黑可用作牙膏磨擦剂和药品赋形分散剂。白炭黑还可以用作油漆、油墨、化妆品、涂料、塑料等化工产品的填料ｎ卅］，而且其应用领

１

白炭黑的结构和性质

白炭黑微粒直径很小，一次粒子粒径大约在ｏ．ｏｌ～１“ｍ范

域正在不断扩大。作为遮光消光剂，白炭黑可以部分替代昂贵的

钛白粉用在涂料、油漆、化妆品等行业中，使产品价格大幅降低。２０００年国内橡胶工业总需求量大于１６０万吨，白炭黑在橡胶中已

围，其细小微粒表面有不同的羟基存在，故显示出亲水性。红外

光谱研究证实，白炭黑粒子表面羟基有３种类型０１３。”““：隔离

隔黼基

羟基、相邻羟基、硅氧基（如图１）。

相邻羟基

硅氧基

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Ｓｉ——ｏ—Ｓｉ

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——Ｏ——Ｓｉ——ｏ—ｓｉ——ｏ——ｓｉ——ｏ—Ｓｉ——ｏ——Ｓｉ——

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白炭黑的羟基类型结构周

＊湖南省科技厅资助项目（０２（；ＫＹ３０２２）

周良玉：通讯联系人，男，２８岁，中南大学铁道校区袖理学院，长沙４１。０７５

Ｅ伽】ｌ：５４３０＠ｍａｊｌ，ｃｓｕｅｄｕ．ｃｎ

万方数据　

白炭黑的制备、表面改性及应用研究进展

处于结构中心的ｓ－一（）键具有极性，结合能力大；处于微粒表

面的矧（）键活眭大，能与其他分子发生力的结合作用。白炭

黑表面的ｓ ０Ｈ基团具有很强的活性，易于与其周围离子键———一—————————————————————一

白炭黑的制备、表面改性及应用研究进展／周良玉等

白炭黑分子结构中的ｓｌ

Ｏ括性与其所处的位置有关，

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３白炭黑的表面改性

３．１白炭黑改性机理

白炭黑因表面雷有大量的硅羟基而袁现出很强的亲水性，

台而起到补强作用。就化学组成而言，自炭黑表面的特点是有一层均匀的硅氧烷和硅烷醇基团，这些基团具有强烈的吸水性叭 ，”一“ｊ。硅烷醇易于进行化学反应，从而使白炭黑表面比较

容易被改性。白炭黑的其他理化特性见表ｌ¨］。这些特殊的结构

及理化特性，使白炭黑具有优良的耐酸、耐碱、耐高温和电绝缘性、吸收性、分散性、增稠性、触变性及削光性等性能ｏ

７““”。

表１

白炭黑的理化特性

比表面积ＢＥＴ

１５０～２ｊ｛】Ｉ一／ｇ

密度（１．９～２．ｏ）×１０３ｋｇ／ｍ

３

ｐＨ值

热失重量（１０ｊ。ｃ）６％～８％挥发性（９５０。Ｃ）

４％～５％吸油性状２００～２４０ｍＬ门００９

聚真性中等对溶剂的亲和性

亲水性颜色白色透光性太

折射性

１．４５

２白炭黑的制备方法

白炭黑按其制备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

凝肚法（包括普通干燥类和气凝肢 …… 此处隐藏：7265字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……