白炭黑生产工艺及应用

氢合金,研究了制备工艺参数对微观结构的影响以及对氢-镍二次电池电化学性能的影响。还在研究氢-镍电池用高效纳米添加剂。
几种硅微粉产品简介及市场应用
结晶硅微粉是利用高品位的天然石英,通过独特的无铁研磨工艺生产加工而成,其白、质纯。因其工艺成熟而具有稳定的物理、化学特性及合理、可控的粒度分布。结晶硅微粉可分为高纯度结晶硅微粉、电子级结晶硅微粉及一般填料级结晶硅微粉。结晶硅微粉使用范围十分广泛,如光学玻璃、电子封装、电气绝缘、油漆涂料、硅橡胶等行业。
熔融硅微粉是选用优质的天然石英,通过独特处理工艺加工而形成的粉末,通过高温处理,其分子结构排列由有序排列转为无序排列。其白,纯度较高并具有以下特性:极低的线膨胀系数;良好的电磁辐射性;耐化学腐蚀等稳定的化学特性;合理有序、可控的粒度分布。熔融硅微粉使用范围十分广泛,如电子封装、熔模铸造、高档电气绝缘、油漆涂料、硅橡胶等行业。
方石英硅微粉是选用优质天然石英,运用独特工艺特殊处理加工而成的粉末。经过高温煅烧后获得的高纯度硅石,通过快速冷却,可以稳定改变后的晶体结构,由于其稳定的化学性质,合理有序、可控的粒度分布。而被广泛的应用于化工、涂料、精密铸造等行业。
通过其独特的工艺,采用硅烷等材料对硅微粉颗粒表面进行改性处理,增强了硅微粉的憎水性能,提高了混合料及填充系统的机械、电子和化学特性。对硅微粉颗粒表面处理主要是提高填充系统的性能,在众多聚合物-填料混合物中,只有有效地将无机材料与聚合物结合在一起,才能提高系统的全部性能。
白炭黑生产工艺及应用
白炭黑即水合二氧化硅,是微细粉末状或超细粒子状的二氧化硅,高纯度者SiO
含量达99.8%,质轻,原始粒径<0.0003mm,比重2.319~2.653,熔点1750℃。 白炭黑经典的制造方法分3类:气相法、沉淀法和离解法。工业上的制备方法都是这3种方法的组合或改良。
1 气相法
1.1气相法白炭黑的生产:气相法白炭黑是硅的氯化物四氯化硅或三氯一甲基硅烷在空气和氢气混合气流中经高温水解生成的一种无定型粉末,往往是球形颗粒,表面带有羟基和吸附水,粒径在7~40nm之间,比表面积大,化学纯度高,SiO
>99.8%。气相法白炭黑根据是否进行过表面处理可分为亲水型和疏水型,根据比表面的大小又可分为不同的型号。国内气相法白炭黑市场几乎被国外的几个大公司如德固萨、卡博特、瓦克所垄断,我国仅有几套小规模装置。如国内公司在吸收消化国外先进技术的基础上,进行大胆的技术创新,率先在国内建成了一条利用有机硅副产物生产气相法白炭黑的生产线,单机年产量达到500t,目前有4个型号的亲水型产品;吉林化工研究院用有机硅单体副产品生产气相法白炭黑等。国外气相法白炭黑单套装置能力都在年产4000t以上,美国卡博特公司单套装置规模最大可达年产9000t。国外气相法白炭黑品种全、牌号多。美国卡博特公司非处理型气相法白炭黑共有十多个品种(包括3个压缩品种),处理型白炭黑主要有TS-720,TS-610,TS-530。与之相比,我国亲水型白炭黑系列牌号少,改性白炭黑系列刚刚起步发展,气相法白炭黑单套装置能力和品种牌号与世界先进水平相比有差距。但我国已攻克世界级化工课题——纳米白炭黑技术,打破了德、美、日等少数发达国家在这一领域的垄断地位。华东理工大学的超细材料制备与应用重点实验室的“纳米二氧化硅气相燃烧制备技术与设备研制”的成功开发,有效地推动我国有机硅等行业的发展。
1.2 气相法白炭黑的应用:气相法白炭黑广泛应用于硅橡胶、电缆料与不饱和聚酯树脂、胶粘剂、油漆涂料、油墨和复印机墨粉、食品和化妆品,可起到补强、增稠、抗结块、控制体系流变和触变等作用。
1.2.1在硅橡胶中的应用:气相法白炭黑大量地应用于室温硫化硅橡胶和高温硫化硅橡胶,它们往往是以附聚体的形式分散在基体中形成三维网状结构,和硅橡胶基料的接触面大,在硫化过程中形成的交联点多,从而对硅橡胶起到增稠和补强作用。气相法白炭黑形成的三维网状结构具有相对稳定性,处于一种“弹性”的状态,在外力的作用下,会暂时受到破坏,使体系的粘度降低,呈现良好的流动性;当外界的剪切力撤除后,三维网状结构会迅速恢复到受力前的状态,使体系具有良好的触变性。
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中国粉体工业 NO.2 200742
另外,由于气相法白炭黑的粒径很小,颗粒又呈球mide008
形,分散在基料中形成均匀的体系,往往具有良好的光学性能,可制造白透明的硅橡胶制品。用气相法白炭黑为填料生产的室温硫化酸性硅酮胶,具有宽广的稠度范围和有效的硫化性能,对各种涂有底漆或不涂底漆的基材均具有优良的粘接能力,在常温下具有优异的储藏稳定性,广泛地应用于建筑行业。
1.2.2在塑料和不饱和聚酯树脂中的应用:气相法白炭黑也常常应用于塑料和弹性体以及不饱和聚酯树脂中。在塑料混炼时除加入传统的填料外,再加入少量的气相法白炭黑,会产生明显的补强作用,大大提高材料的硬度和机械性能,从而改善加工工艺和制品的性能。而在不饱和聚酯树脂中加入少量的气相法白炭黑可以赋予树脂极佳的透明度和优异的物理性能,这些特性都有助于提高下游制品的质量。 气相法白炭黑在工业发展中有着不可替代的作用,但由于价格较高,往往限制了其更加广泛的应用,如橡胶行业目前还在大量使用沉淀法白炭黑。
2 沉淀法反渗透浓水
沉淀法就是将水玻璃与硫酸或盐酸作用,生成硅酸,再分解而制得白炭黑。SiO
含量在90%左右,市场需求量大,主要用作橡胶补强填料。我国的白炭黑生产厂主要采用这种方法生产白炭黑。 沉淀法白炭黑的生产技术、设备简单,产品活性不高,颗粒不易控制,亲和力差,补强性能低,颗粒表面亲水性集团键合严重,削弱了产品的结合力。二次结晶生产超细白炭黑便是在沉淀法生产技术前提下,进行了二次晶种处理的改良性技术。采用二次结晶新工艺,可以
全自动控制工业化生产。其SiO
含量在94%以上,比表面积达269~320m2/g,粒径最大为1000目,最细可达纳米级。沉淀法白炭黑广泛用作橡胶、塑料的填充补强剂、合成树脂(聚脂树脂、弹性聚氨脂)的添加剂、聚丙烯、无毒聚氯乙烯塑料薄膜的开口剂、电子电气业绝缘绝热填料等。孔板波纹规整填料
3 离解法
3.1非金属矿法:用非金属矿制取白炭黑所用原料有硅藻土、蛋白土、蛇纹石、膨润土、高岭土、硅灰石、石英砂、海泡石、凹凸棒石、粉煤灰、锆英石、煤矸石、黄磷矿等。利用非金属矿制取白炭黑,在技术上是可行的,经济效益也好,为非金属矿的深加工和综合利用提供了一条新路。用粘土矿物煅烧转化也可制备白炭黑。第三军医大学研究成功用硅藻土
生产白炭黑和聚铝的无污染先进技术。若由非金属
矿先制取水玻璃,再由水玻璃制取白炭黑的技术仍
是沉淀法。
3.2禾本科植物法:利用稻壳、谷壳灰为原料生
产的白炭黑介于沉淀法和气相法中间。它的成本不
但远远低于气相法,而且也低于沉淀法;它的质量远
远高于沉淀法,接近气相法。如果以稻壳、谷壳灰为
原料,经碱浸后得水玻璃,水玻璃与酸反应得沉淀
物,经过滤、水洗、干燥得白炭黑,此技术仍是沉淀
法。
3.3副产品回收法:方法有用黄磷炉渣制取白炭
黑;用氟硅酸钠制取白炭黑;用煤灰可制取白炭黑;
由磷肥厂副产品四氟化硅一步水解法制取白炭黑;
利用生产NaF的副产品SiO
制备白炭黑;利用生产
草坪卷
净水剂的废渣制备白炭黑;利用废硅溶胶制备白炭
黑。
无机纳米粒子复合塑料的
抗菌特性研究进展
徐瑞芬等提出采用一般的挤出母粒和拉膜方法,
纳米TiO
即可方便地分散到聚乙烯塑料膜中,呈现
较好的透明性。该抗菌塑料膜对大肠杆菌、金黄葡
萄球菌、枯草芽孢杆菌黑变种都具有很强的抗菌
龙芯3b能力,
纳米ZnO或者Ag、TiO
等无机粒子加入到塑料
中或者制成涂层应用于家电外壳,具有永久性的抗
菌性能和良好的应用前景。70年代末80年代初,日
本科学家将银化合物直接添加到树脂中,当接触水
时银离子易析出,有人将纳米粒子嵌入具有纳米孔
洞结构的沸石中,再添加入塑料中制备抗菌纳米塑
料。徐瑞芬等提出采用一般的挤出母粒和拉膜方法,
纳米TiO
即可方便地分散到聚乙烯塑料膜中,呈现
较好的透明性。该抗菌塑料膜对大肠杆菌、金黄葡
萄球菌、枯草芽孢杆菌黑变种都具有很强的抗菌
能力,因此可以作为包装膜使用。将该产品纳米TiO
以30%浓度比例简单混合到聚乙烯、ABS等树脂中,
通过双螺杆机一次挤出,先制得母粒,再制成1%纳
米TiO
含量的塑料制品,对枯草芽孢杆菌黑变种
电厂巡检机器人
的杀菌效果测定ABS盘与PE袋,也显示出较好的杀
菌效果。
由此可见,该纳米抗菌剂采用常规加工方法可以
满足纳米复合材料的制备,并且获得很好的抗菌功
能。
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