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白炭黑是白色无定形粉末状硅酸和硅酸盐产品的总称,主要是指沉淀二氧化硅、气相法白炭黑、超细二氧化硅凝胶和气凝胶,也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。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(学名:气相二氧化硅)。
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,无毒,有巨大的比表面积(100-400m2/g)。气相法白炭黑全部是纳米级二氧化硅,产品纯度达到99.8%以上,原生粒径为10-40nm;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,前者是指以酸(硫酸、盐酸等)、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。
图1 气相法白炭黑和沉淀法白炭黑的结构模型的比较
二、气相法白炭黑和沉淀法白炭黑硅羟基数目上的区别
白炭黑干燥减量的差别对产品特性和产品应用性能有很大的影响。白炭黑干燥减量要求越低越好,例如,干燥减量越低,则用来做电缆的硅橡胶的绝缘性就越好。干燥减量低,能增加加入了白炭黑单组分的粘合剂和密封剂在存储期间的稳定性。其实白炭黑之间最主要的不同就在于它们的硅羟基数不一样(也就是SiOH/nm2)。亲水型气相法白炭黑的硅羟基数量在2到3之间,相比之下沉淀法白炭黑的硅羟基含量在6左右,经过表面改性的白炭黑(疏水型白炭黑)的硅羟基含量在1以下。
三、气相法白炭黑和沉淀法白炭黑硅纯度上的区别
白炭黑在纯度上的不同也是值得注意的。就阴离子来说,气相法白炭黑只含有微量的氯离子和金属氧化物杂质。而沉淀法白炭黑的阴离子包括有酸根离子、碱性离子和碱土金属离子(大约1000ppm)。工艺技术的差异导致产品纯度的不一样。
表2