白炭黑的性質(zhì)、制法、質(zhì)量標準和用途
登記號：CAS[7631-86-9]
結(jié)構(gòu)式：SiO2?nH2O
性質(zhì)：
白色無定形粉末，質(zhì)輕。
原始粒徑0.3μm以下。密度2.319~2.653g/Cm?。熔點1750℃。
吸潮后形成聚合細顆粒。有很高的絕緣性。不溶于水與酸，溶于氫氧化鈉和氫氟酸。高溫不分解。有吸水性。對基質(zhì)和活性成分及添加劑顯示出化學惰性。對維生素、激素、氟化物、抗生素、酶制劑及化妝品中常用的許多活性成分都有良好的相容性。
由于具有多孔性極大的比表面積，在生膠中有較大的分散力。填充于橡膠中顯示出高的補強性。用于涂層中可以消光。
白炭黑的主要成份是二氧化硅，因其具有對橡膠的補強作用而俗稱為白炭黑。工業(yè)化生產(chǎn)的白炭黑按其生產(chǎn)技術(shù)的不同可分為兩個大的類別，一種是沉淀水合二氧化硅，另一種是氣相二氧化硅。兩類產(chǎn)品的都有成熟的工藝，通過調(diào)整工藝參數(shù)，已能生產(chǎn)出多達數(shù)十個規(guī)格的產(chǎn)品，以適應各個領(lǐng)域、行業(yè)、產(chǎn)品的個性化需求。
制法：
1.鹽酸分解法
先將密度為1.100g/Cm?的水玻璃溶液[其中Na2O與SiO2質(zhì)量比在(1：2.4)~(1：3.4)，濃度在4%~10%為宜]和密度為1.060g/Cm?的氯化鈉水溶液進行鹽析，再用31%的鹽酸(也可用硫酸，則稱硫酸分解法)分解，控制pH=6~9.5，沉淀出微粒硅膠，經(jīng)水漂洗、脫水、干燥、粉碎、過篩，制得沉淀二氧化硅。
Na2O?xSiO2+HCl+H2O → SiO2?nH2O+NaCl
2.碳化法
由硅砂與純堿高溫熔融，將熔融物溶解，通入二氧化碳氣（含CO2 30%~35%）進行碳化中和6~8h，用水洗滌，加入硫酸調(diào)節(jié)至pH值為6~8進行第二次洗滌，脫水，干燥至含水量≤6%，粉碎至200~350目得沉淀二氧化硅成品。
3.稻殼法
將稻殼在嚴格控制溫度的條件下炭化，以除去稻殼中的有機物，并使稻殼中的水合二氧化硅不被破壞。炭化后的稻殼在一定濃度的碳酸鈉水溶液中，在常壓定溫度下溶煮，使炭化后稻殼中水合二氧化硅溶出，溶出率可達90%，溶出的水合二氧化硅經(jīng)過濾，洗滌，噴霧干燥，得到沉淀二氧化硅成品。
質(zhì)量標準：GB 10517
| 二氧化硅 /% | ≥90 |
| 顏色 | 優(yōu)于或等于標樣 |
| 篩余物(45μm)/% | ≤0.5 |
| 加熱減量/% | 4.0~8.0 |
| 灼燒減量/% | ≤7.0 |
| pH值 | 5.0~8.0 |
| 總含銅量/(mg/kg) | ≤30 |
| 總含鐵量/(mg/kg) | ≤1000 |
| 總含錳量/(mg/kg) | ≤50 |
| DEP吸收值/(cm3/g) | 2.00~3.50 |
消光用二氧化硅根據(jù)生產(chǎn)工藝分為凝膠法的N類和沉淀法的C類產(chǎn)品：N類、C類產(chǎn)品分為親水型（A型）和疏水型（B型）共兩個類型的產(chǎn)品。A型二氧化硅表面沒有覆蓋有機物；B類二氧化硅由A型產(chǎn)品經(jīng)有機物表面改性制成。消光用二氧化硅的產(chǎn)品名稱以類型代號（NA/NB和CA/CB）加粒徑d50構(gòu)成。
以沉淀法二氧化硅為例，其質(zhì)量標準（GB/T 4526）如下：
用途：
沉淀法白炭黑作為橡膠補強原材料主要用于鞋類、輪胎和其它淺色橡膠制品，也可用于農(nóng)藥、飼料等行業(yè)中做載體或流動劑；在牙膏中做磨擦劑、涂料中做消光劑/防沉劑、油墨中做增稠劑；車輛及金屬軟質(zhì)拋光劑以及乳化劑中的防沉降劑；醫(yī)藥及食品等行業(yè)做吸附劑等。鞋類，包括膠鞋和運動鞋是沉淀法白炭黑的最大用戶，占約40%。還可用作農(nóng)藥載體和輕量新聞紙的填料。由于白炭黑電絕緣性好、生熱低、制品顏色淺和不污染等優(yōu)點，也廣泛用于膠管、膠帶、耐熱墊片、膠輥和醫(yī)療制品中。
