沉澱法生產白炭黑主要設備

A. 沉澱法白炭黑在哪個工序添加改性劑最合適

傳統的沉澱法白炭黑在進行生產時，有專門設有一個改性流程，像硅烷偶聯劑就是在改性工藝中添加的，而新一代的粉體改性劑，不需要加熱，在常溫中能直接進行濕法和干法改性，可以直接在洗滌工藝和粉碎工藝添加。最重要一點的就是，採用新的粉體改性劑，能有效的跟白炭黑表面羥基結合，降低羥基，另有雙親基團，改性後的白炭黑粉體能做到親水親油的效果，能有效的拓展產品的應用領域，而且也能增加下游製品的相容性，例如在輪胎行業，最終能有效的提升輪胎的拉伸性能和抗壓性能。當然所有的產品還是要經過試驗才能確定是否可用的，實踐才是檢驗產品是否可行的標准。我們澳達的白炭黑改性劑經得起檢驗，選擇澳達環保新材料，您不會失望的。

B. 沉澱法納米二氧化硅粒子是透明的嗎

1.1 二氧化硅的種類 二氧化硅也稱硅質原料，不僅包括天然礦物，也包括各種合成產品，其產品可分為結晶態和無定形態兩類。 二氧化硅天然礦物通常包括結晶態二氧化硅礦物石英砂、脈石英、粉石英和無定形硅礦物硅藻土。 合成產品主要是白炭黑（無定形二氧化硅），包括氣相白炭黑（氣相二氧化硅）、沉澱白炭黑（沉澱二氧化硅）。 石英是二氧化硅天然礦物的主要礦物組分，化學成分為SiO2，玻璃光澤，斷口呈油脂光澤。貝殼狀斷口，莫氏硬度7，密度2.65～2.66 。顏色不一，無色透明的叫水晶，乳白色的叫乳石英。按其結晶習性分，三方晶系的為低溫石英，又叫 -石英；六方晶系的為高溫石英，又稱 -石英。 石英砂是一個礦產品的專門名詞，它泛指石英成分佔絕對優勢的各種砂，諸如海砂、河砂、湖砂等。地質學按成因將它們劃分為沖積砂、洪積砂、殘積砂等。石英砂的礦物含量變化很大，以石英為主，其次包含各類長石、岩屑、重礦石（石榴子石、電氣石、輝石、角閃石、榍石、黃玉、綠簾石、鈦鐵礦等）以及雲母、綠泥石、黏土礦物等。 石英砂岩，是一種固結的砂質岩石，常簡稱為砂岩，是自然界最常見、最普通的硅質礦物原料之一，其石英和硅質碎屑含量一般在95%以上，副礦物多為長石、雲母和黏土礦物，重礦物含量很少。常見的重礦物有電氣石、金紅石、磁鐵礦等。 石英岩是由石英砂岩或其他硅質岩石經過變質作用而形成的變質岩。脈石英是與花崗岩有關的岩漿熱液礦脈，其礦物組成幾乎全部為石英。 粉石英是一種顆粒極細、二氧化硅含量很高的天然石英礦。粉石英這一詞過去叫法很多，它既包括天然的粉石英，同時也包括了由硅質礦物原料（石英岩、脈石英）加工而成的石英細粉。 硅砂是以石英為主要成分的砂礦飛總稱。以天然顆粒狀態從地表或地層中產出的硅砂，以及石英岩、石英砂岩風化後呈粒狀產出的砂礦稱為「天然硅砂」（或簡稱「硅砂」）。與此對應，將塊狀石英岩、石英砂岩粉碎成粒狀則稱「人造硅砂」。 1.2 二氧化硅的性質 1.2.1 性質 二氧化硅在自然界分布很廣，如石英、石英砂等。白色或無色，含鐵量較高的是淡黃色。密度2.65～2.66 。熔點1670℃（鱗石英）；1710℃（方石英）。沸點2230℃。不溶於水微溶於酸，微粒時能與熔融和鹼類起作用。 二氧化硅的化學式SiO2，式量60.08，也叫硅石，是一種堅硬難溶的固體。它常以石英、鱗石英、方石英三種變體出現。從地面往下16千米幾乎65％為二氧化硅的礦石。天然的二氧化硅分為晶態和無定形兩大類，晶態二氧化硅主要存在於石英礦中。純石英為無色晶體，大而透明的稜柱狀石英為水晶。二氧化硅是硅原子跟四個氧原子形成的四面體結構的原子晶體，整個晶體又可以看作是一個巨大分子，SiO2是最簡式，並不表示單個分子。無定形二氧化硅為白色固體或粉末。 二氧化硅的化學性質很穩定，不溶於水也不跟水反應，是酸性氧化物，不跟一般酸反應。二氧化硅的性質不活潑，它不與除氟、氟化氫和氫氟酸以外的鹵素、鹵化氫和氫鹵素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。 氟化氫(氫氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶於水的氟硅酸。反應式如下所示： SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑ ＋ 2H2O 二氧化硅與鹼性氧化物 SiO2 ＋ CaO =（高溫） CaSiO3 二氧化硅能溶於濃熱的強鹼溶液： SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋ H2O （盛鹼的試劑瓶不能用玻璃塞而用橡膠塞） 在高溫下，二氧化硅能被碳、鎂、鋁還原： SiO2＋2C=Si＋2CO↑ 1.2.2 二氧化硅結構 在大多數微電子工藝感興趣的溫度范圍內，二氧化硅的結晶率低到可以被忽略。盡管熔融石英不是長范圍有序，但她卻表現出短的有序結構，它的結構可認為是4個氧原子位於三角形多面的腳上。多面體中心是一個硅原子。這樣，每4個氧原子近似共價鍵合到硅原子，滿足了硅的化合價外殼。如果每個氧原子是兩個多面體的一部分，則氧的化合價也被滿足，結果就成了稱為石英的規則的晶體結構。在熔融石英中，某些氧原子，成為氧橋位，與兩個硅原子鍵合。某些氧原子沒有氧橋，只和一個硅原子鍵合。可以認為熱生長二氧化硅主要是由人以方向的多面體中國絡組成的。與無氧橋位相比，有氧橋的部分越大，氧化層的粘合力就越大，而且受損傷的傾向也越小。干氧氧化層的有氧橋與無氧橋的比率遠大於濕氧氧化層。因此，可以認為，SiO2與其說是原子晶體，卻更近似於離子晶體。氧原子與硅原子之間的價鍵向離子鍵過渡。 二氧化硅是製造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維和耐火材料的原料。 當二氧化硅結晶完美時就是水晶；二氧化硅膠化脫水後就是瑪瑙；二氧化硅含水的膠體凝固後就成為蛋白石；二氧化硅晶粒小於幾微米時，就組成玉髓、燧石、次生石英岩。 物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源，晶體屬三方晶系的氧化物礦物，即低溫石英（α-石英），是石英族礦物中分布最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英（β-石英）。石英塊又名硅石， 主要是生產石英砂(又稱硅砂)的原料， 也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。 1.3 應用領域和用途 （1）玻璃 平板玻璃、浮法玻璃、玻璃製品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光學玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導電玻璃、玻璃布及防射線特種玻璃等的主要原料 （2）陶瓷及耐火材料 瓷器的胚料和釉料，窯爐用高硅磚、普通硅磚以及碳化硅等的原料 （3）冶金 硅金屬、硅鐵合金和硅鋁合金等的原料或添加劑、熔劑 （4）建築 混凝土、膠凝材料、築路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗材料（即水泥標准砂）等 （5）化工 硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，無定形二氧化硅微粉 （6）機械 鑄造型砂的主要原料，研磨材料（噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等） （7）電子 高純度金屬硅、通訊用光纖等 （8）橡膠、塑料 填料（可提高耐磨性） 在PVC地板中，粉石英主要作為填料，細度在320目，填充量為16%～18%；在PVC耐酸板管中，粉石英填料細度為400目，填充量為10%～15%，在塑料薄膜中，粉石英填料細度在600目以上，填充量為10%～12%。 （9）油漆、塗料 （可提高塗料的耐候性） 硅藻土由於具有不同的粒子形狀和結構特徵，再加上極高的吸油量，塗料中用它作為消光劑，主要用於平光乳膠漆和清漆、底漆及某些混凝土塗料中，它還在塗料中用作增加遮蓋性顏料遮蓋力的填料。 2.1 白炭黑 白炭黑是一種人工合成的無定形二氧化硅超微粒子填料，白炭黑是多孔性物質，化學名稱水合二氧化硅，分子式SiO2•nH2O（其中nH2O是以表面羥基的形式存在），是微細粉末狀或超細粒子狀的二氧化硅，粒徑小於100nm，通常為20~60nm，化學純度高（高純者SiO2達99.8%）。分散性好，比表面積大，密度2.319~2.653g/cm3，熔點1750℃。能溶於苛性鹼和氫氟酸，不溶於水、溶劑和酸（氫氟酸除外）。耐高溫、不燃、無味、無嗅、具有很好的電絕緣性。 白炭黑按製造工藝大體分為：氣相法（氣相法白炭黑、氣相二氧化硅）；沉澱法（沉澱法白炭黑、沉澱法二氧化硅）。 氣相法白炭黑是利用氯硅烷經氫氧焰高溫水解製得的一種精細、特殊的無定形粉體材料，制備工藝復雜，價格昂貴。氣相法白炭黑常態下為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子（粒徑小於100nm），無毒，平均原生粒徑為7~40nm，有巨大的比表面積，可達400m2/g。產品純度高，SiO2含量不小於99.8%，是一種多功能的添加劑，廣泛用於塗料，可起到增稠、觸變、消光等作用。 沉澱法白炭黑又分為傳統沉澱法白炭黑和特殊沉澱法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產的二氧化硅，後者是指採用超重力技術、溶膠-凝膠法、化學晶體法、二次結晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產的二氧化硅。沉澱白炭黑屬於含水二氧化硅，SiO2含量90%左右，市場需求量大。沉澱白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補強劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補強劑、塗料和不飽和樹脂增稠劑，超細二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作塗料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開口劑等。 白炭黑比表面積研究是非常重要的，白炭黑的比表面積檢測數據只有採用BET方法檢測出來的結果才是真實可靠的，目前國內外比表面積測試統一採用多點BET法，國內外製定出來的比表面積測定標准都是以BET測試方法為基礎的，請參看我國國家標准（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測定固態物質比表面積的方法。 2.2 白炭黑的制備工藝 2.2.1 氣相白炭黑（氣相二氧化硅）的制備工藝 主要為化學氣相沉積（CAV）法，又稱熱解法、干法或燃燒法。氣相白炭黑的制備原理是硅鹵化合物在氫氣、氧氣燃燒生產的水中進行高溫（大於1000攝氏度）水解反應；然後聚冷，經過聚集、脫酸等後處理工藝而獲得產品。 空氣和氫氣分別經過加壓、分離、冷卻脫水、硅膠乾燥、除塵過濾後送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾後，在蒸發器中加熱蒸發，並以乾燥、過濾後的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）後，與一定量的氫和氧（或空氣）在1800℃左右的高溫下進行氣相水解；此時生成的氣相二氧化硅顆粒極細，與氣體形成氣溶膠，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成較大顆粒，然後經旋風分離器收集，再送入脫酸爐，用含氮空氣吹洗氣相二氧化硅至PH值為4～6即為成品。 其化學反應式如下： SiCl4(g)＋ 2H2(g)＋ O2(g)—> SiO2(g)＋4HCl(g) 2CH3SiCl3(g)＋ 2H2(g)＋5O2(g)—> 2SiO2(g)＋6HCl(g)+ 2CO2(g)+ 2H2O(g) 其中，CH3SiCl3是直接法合成甲基氯硅烷生產過程中不可避免的副產物，其比例約占單體總產量的10%~15%。由於Si原子上多出一個甲基，用其合成白炭黑的機理要比用SiCl4復雜得多。 在20世紀60~70年代，氣相白炭黑主要以四氯化硅為原料，生產工藝較易控制，但成本較高。目前氣相白炭黑製造公司與有機硅單體生產公司密切合作，利用廉價的有機硅副產物為主要原料，生產氣相法白炭黑；而氣相法白炭黑生產過程中副產的鹽酸，則返回有機硅單體廠用於有機硅單體的合成，同時用於有機硅產品的後加工，形成一個資源循環利用，相互促進發展的良性循環，具有極好的社會經濟效益。德國迪高沙（Degussa）公司和美國卡伯特（Cabot）公司的氣相法生產技術全球領先。他們的生產裝置規模大，自動化程度高，產品成本低，牌號（尤其是應用於特殊領域的功能性專用產品牌號）多，品質好，如表面積分布均勻、含水量低。我國沈陽化工股份有限公司及上海氯鹼化工股份有限公司也採用氣相法生產，但在生產規模、生產技術、自動化程度及產品牌號等方面遠不及國外大公司。廣州吉必盛科技實業有限公司是目前國內產量最大，牌號最全，技術最先進的氣相二氧化硅供應商，是氣相二氧化硅國家標准GB20020-2005負責起草單位。 2.2.2 沉澱白炭黑（沉澱二氧化硅）的制備工藝 沉澱二氧化硅由水玻璃（硅酸鈉）與硫酸或鹽酸反應製得。其中反應式如下： SiO2+ Na2CO3—>SiO2•Na2O + CO2 (SiO2•Na2O)ag+ H2SO4—> SiO2+ Na2SO4+ H2O 沉澱白炭黑所用的原料水玻璃，又名泡花鹼，無色、青綠色或棕色的固體或黏稠液體，是由硅石（石英砂）、純鹼（土鹼）在熔化窖中共熔、冷卻、粉碎製得，其燃料為煤、天然氣、煤氣均可。水玻璃生產工藝可分為干法和濕法兩種，通常所用的是干法生產固體水玻璃，再溶解轉換成所需要規格的液體水玻璃。 沉澱法的生產技術、設備簡單，產品活性不高，顆粒不易控制，親和力差，補強性能低，顆粒表面水性羥基鍵合嚴重，消弱了產品的結合力。二次結晶生產超細白炭黑便是在沉澱法生產技術前提下進行了品種處理的改良技術。採用二次結晶新工藝，可以全自動工藝化生產。其SiO2含量在94%以上，比表面積達269~320m2/g，粒徑最粗為1000目，最細可達納米級。 白炭黑用量最大的領域是在橡膠行業中作為最佳白色補強填料。近年來，由於國內膠鞋及輪胎工業的發展，刺激了作為橡膠補強劑的白炭黑生產的快速增長。目前國內外填料用白炭黑，主要以石英砂為原料製成水玻璃後，再以沉澱法生產白炭黑。該生產工藝耗費大量純鹼和酸，生產成本較高。不少研究者正在探討用硅藻土、蛇紋石、硅灰石、高嶺土、膨潤土等非金屬礦物和其他原料生產白炭黑的工藝。第三軍醫大學研究成功用硅藻土生產白炭黑和聚合氯化鋁。浙江廣科化工有限公司、吉林省臨江市業住化工有限公司用硅藻土生產白炭黑。宜賓五糧液集團精細化工有限公司是國內唯一一家用植物（如稻殼、谷殼灰為原料）生產白炭黑（二氧化硅）的廠家，年產白炭黑4000t。 2.3 白炭黑的應用 白炭黑由於其耐酸、耐鹼、耐高溫及良好的電絕緣性能和分散性，因而被廣泛地用於橡膠、塑料、塗料、造紙、日用化工等行業中作為最佳的白色補強填料。氣相法白炭黑制備復雜，成本高，主要用於特殊用途。 2.3.1 氣相法白炭黑的應用 氣相白炭黑廣泛地用於硅橡膠、油漆塗料、油墨和復印機墨粉、膠黏劑、電纜料與不飽和聚酯樹脂、植物保護、食品和化妝品，可起到補強、增稠、抗結塊、控制體系流變和觸變等作用。 氣相白炭黑大量的應用於室溫硫化硅橡膠和高溫化硅橡膠，它們往往是以附聚體的形式分散在基體中形成三維的中國狀結構，與硅橡膠基料的接觸面大，在硫化過程中形成的交聯點多，從而對硅橡膠起到增稠和補強作用。 在液態塗料和油漆中，氣相白炭黑兼有流變助劑、防沉劑、助分散劑、消光劑的功能。在配方中加入氣相白炭黑，可以控制體系的流變性和觸變性，既防止塗料和油漆在施工過程中的流掛現象，又可保證塗層厚薄均勻，獲得高品質的塗刷效果。氣相白炭黑在液態塗料和油漆中，能夠提高顏料和填料的懸浮性，改善顏料的分散性，從而有效防止顏料和填料在體質中沉降，使其具有良好的儲存性。氣相白炭黑作為消光劑，其作用是調整漆膜的表面光澤，並賦予漆膜表面良好的油膩感。另外，氣相白炭黑在油漆和塗料體系中，能夠提高塗層的抗刮擦和耐磨性能，加強了防腐蝕的作用。 粉末塗料中也常常用到氣相白炭黑。在粉末塗料中，氣相白炭黑可以改善粉末塗料的自由流動、防結塊和流動特性。 氣相白炭黑也常常應用於塑料和彈性體以及不飽和聚酯樹脂中。在塑料的混料中加入傳統的填料外，再加入少量的氣相白炭黑就會產生明顯的補強作用，大大提高材料的強度和力學性能，從而改善加工工藝和製品的性能。而在不飽和聚酯樹脂中加入少量的氣相白炭黑可以賦予樹脂極佳的透明度和優異的物理性能，這些特性都有助於提高下游製品的質量。 氣相白炭黑是一種重要的無機化工原料，在工業發展中有著不可替代的作用，除了傳統的應用行業外，還必將應用於新的領域，但由於其價格較高，往往限制了其更廣泛的應用，如在橡膠行業中目前還是大量使用沉澱白炭黑。 2.3.2 沉澱白炭黑的應用 沉澱白炭黑又稱沉澱水合二氧化硅。它是一種具有高比表面積、高結構、高活性的補強填充改性材料，因其具有特殊的表面結構和顆粒形態結構以及獨特的物理、化學特性，應用領域廣泛，是一種重要的補強填充劑。在淺色和彩色產品中更具有炭黑所無法比擬的優點，表面活性和補強性能比其他無機淺色填料（如碳酸鈣、陶土、高嶺土、雲母等）更優異。 通過控制沉澱白炭黑制備反應過程中物料的比例、流量以及反應的壓力、溫度、時間，經過濾、洗滌和乾燥等後處理，可得到不同比表面積、粒徑、純度、結構度、孔隙度的製品。白炭黑生產工藝不同，其物理、化學特性也各不相同，如表3-7所示。 表3-7 不同規格的白炭黑的物理、化學特性 項目 Zeosil175 Zeosil15 Zeosil175Gr Zeosil125Gr Tixosil383 二氧化硅質量分數 0.93 0.92 0.93 0.93 0.93 PH值 6.8 6.9 6.8 6.7 6.9 水分質量分數（105℃，2h） 0.055 0.060 0.060 0.060 0.070 灼燒減量（1000℃/% 4.0 4.5 4.0 4.0 4.5 CTAB比表面積/（m2/g） 162 160 165 120 160 BET比表面積/（m2/g） 165 240 168 125 260 DOP吸油值/(ml/100g) 280 250 250 230 250 壓緊密度/（mg/m3） 0.28 0.30 0.30 0.30 0.17 干基篩余物質量分數（10目） — — 0.80 0.85 — 325目濕篩余物質量分數 — — — — 0.005 不同比表面積、不同粒徑大小的白炭黑可滿足不同用途和性能要求。沉澱白炭黑廣泛用於橡膠、塑料的填充補強劑、油漆增稠劑、油漆塗料添加劑、合成潤滑脂和硅脂稠化劑、製革業平光劑、農葯分散劑、造紙填充劑、合成樹脂（聚酯樹脂、彈性聚氨酯）的添加劑、電子電氣業絕緣絕熱填料及日用化工原料等行業。同時用於聚丙烯、無毒聚氯乙烯塑料薄膜的開口劑和食品、農葯醫葯的防結塊劑和載體。 沉澱白炭黑用量最大的領域是在橡膠工業中作為最佳的白色補強填料，在白色和淺色填料中補強性能和表面活性優異，廣泛用於橡膠鞋底、輪胎、膠管、膠帶、膠輥、橡膠密封件等產品。 生產橡膠製品過程中通常需要在膠料中加入炭黑來提高強度、耐磨性和抗老化性，但由於炭黑的加入使得製品均為黑色且檔次不高。將白炭黑作為補強劑，在普通橡膠中添加少量白炭黑後，產品的強度、耐磨性和抗老化性等性能均達到或超過傳統高檔橡膠製品，而且能生產出新穎、性能優異的新一代橡膠製品，如白炭黑改性的橡膠材料，並且可以保持顏色長久不變。彩色輪胎側面膠的抗折性能由原來的10萬次提高到50萬次以上且有望在不久的將來，實現國產汽車、摩托車輪胎的彩色化。 將白炭黑加入到聚氯乙烯、環氧樹脂、乙烯基樹脂等可加工樹脂材料中，能明顯提高產品質量，方便加工成型，提高生產效率，增加品種，擴大應用范圍。在聚氯乙烯塑料薄膜中添加白炭黑後，不但提高其透明度、強度、韌性，而且抗老化性能也明顯提高。在普通塑料聚氯乙烯中添加少量白炭黑後生產出的塑料門窗硬度、粗糙度和抗老化性能均大幅度提高。利用白炭黑對塑料聚丙烯進行改性，主要技術指標（吸水率、絕緣電阻、壓縮殘余變形、繞曲強度等）均達到或超過工程塑料尼龍6的性能指標，可實現聚丙烯工程塑料製件替代尼龍6使用，產品成本大幅度下降，其經濟效益十分顯著。 我國是塗料生產消費大國，但目前國產塗料普遍存在著性能方面的不足，諸如懸浮穩定性、觸變性、耐磨性、耐洗刷性能較低等問題，致使每年需進口大量高檔塗料。在塗料中，白炭黑可發揮防止結塊和懸浮、增稠、觸變性等功能。白炭黑在塗料中成功應用，一改過去產品的不足，其主要性能指標大幅度提高，如外牆塗料的耐洗刷性由原來的1000多次提高到1萬多次；人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時間由原來的250h（粉化1級、變色2級）提高到600h（無粉化、漆膜無變色，色差值4.8）。此外，塗膜與牆體結合強度大幅度提高，塗膜硬度顯著增加，表面自潔能力也獲得改善。

C. 生產沉澱法白炭黑的原材料是哪些

硅酸鈉 硫酸鋇

硅酸鈉溶液與稀硫酸溶液在特製裝置中發生反應，生成偏硅酸與硫酸鈉。
利用工藝去除硫酸鈉雜質，偏硅酸不穩定分解成二氧化硅與水，將水烘乾，剩餘二氧化硅即為白炭黑

D. 氣象法白炭黑和沉澱法白炭黑有什麼主要區別

氣相法生產的白炭黑和沉澱法生產的白炭黑本質上沒有區別，化學名都是二氧化硅。但氣相法生產是使用四氯化硅和空氣燃燒所得的二氧化硅，細度達1000目以上，沉澱法生產是使用硅酸鈉里加入硫酸後使二氧化硅沉澱出來。細度只有300-400目。氣相法白炭黑生產的白炭黑價格昂貴，不容易吸濕。使用在塗料做消光劑。沉澱法白炭黑價錢便宜，容易吸濕。只能用在橡膠，塑料製品填充，補強

E. 關於沉澱法白炭黑活性和分散性的一些問題

的二氧化硅的水合二氧化硅細粉末或如二氧化硅，高純度的SiO 2含量為99.8％，重量輕，一次粒徑<0.0003毫米，比重2.319至2.653，熔點1750℃的超微粒。白炭經典的製造方法分為三類：氣相法，沉澱法和關閉解。的工業制備方法是三種方法或它們的組合的改進。 1 - 憤怒

1.1煅制二氧化硅生產
煅制二氧化硅氯化硅的四氯化硅或三氯甲基硅烷在空氣和氫氣的混合氣體流中所產生的無定形粉末的高溫水解的往往是球形顆粒，具有羥基基團的表面和吸附的水，粒徑為7?40nm的，大的比表面積，高的化學純度，二氧化硅> 99.8％之間。煅制二氧化硅的基礎上是否可以根據具體的表面的大小劃分的親水性和疏水性的表面處理，可以分為不同的模型。
國內氣相法白炭黑市場幾乎被外國公司所壟斷，如卡博特，德固賽，瓦克，我們唯一的一組小規模的設備。廣州吉時科技實業有限公司大膽技術創新的基礎上，吸收國外先進技術，硅的副產品生產氣相法白炭黑生產線，率先在國內建立獨立年產量達到500噸有四個的親水性的產品的模型;吉林科學院有機硅單體的副產品，生產煅制二氧化硅，等。國外氣相法白炭黑單套裝置能力在年產4000噸，卡博特公司，美國最大的集設備年產9000噸。外商氣相法白炭黑的品種，檔次和更多。一共有十幾壓縮品種（包括3個品種），卡博特公司非處理氣相法白炭黑，二氧化硅加工TS-720，TS-610，TS-530。與此相反，親水性二氧化硅系列牌號少修飾的二氧化硅系列剛開始發展，氣相法白炭黑單套裝置的功能和品種檔次與世界先進水平相比差距。但中國已經克服了世界級的化工主題 - 納米二氧化硅，打破的壟斷，德國，美國，日本和其他一些發達國家在這一領域。超細材料制備與中國大學技術與應用重點實驗室，上海氯鹼股份公司共同承擔完成的開發和推廣的納米二氧化硅氣相燃燒制備技術及設備研製成功形成10億元的產值，有力地促進有機硅產業在中國的發展。 2004年2月，中國藍星（集團）總公司和卡博特公司簽署了一份合同，雙方將投資約3000萬美元打造中國最大，世界一流的氣相二氧化硅生產廠 - 卡博特藍星（江西）化工有限公司。預計將完成於2005年，年生產能力5000噸。

1.2氣相二氧化硅氣相二氧化硅廣泛應用於硅橡膠，電纜和不飽和聚酯樹脂，膠粘劑，油漆和塗料，油墨，復印機墨粉，食品和化妝品，可起到補強，增稠，抗結塊的控制系統的流變學和觸變作用。
1.2.1
應用
使用的RTV硅橡膠和高溫硫化的硅橡膠中??有大量的在硅橡膠中的煅制二氧化硅，它們往往在附聚物的形式分散的大的接觸表面，以形成一個三維網路結構，和硅橡膠基體材料，在基體中，在固化過程中形成的交聯點，因此硅橡膠播放增稠和補強效果。形成三維網狀結構由具有相對穩定的煅制二氧化硅，「彈性的」狀態中，在外力作用下，它會暫時被破壞，降低了系統的粘度，顯示出良好的流動性，當剪切力外除去將迅速恢復，三維網狀結構的力前的狀態，所以，該系統具有良好的觸變性。另外，由於的煅制二氧化硅的粒徑非常小，顆粒呈球形，分散在粘結劑中，以形成一個統一的系統，往往具有良好的光學性能，可以製造的白色透明的硅橡膠製品。房間溫度硫化酸性硅酮橡膠，熱解二氧化硅填料的生產有各種塗布寬一致性范圍和有效的固化性，具有優異的粘接性底漆或底漆的基板，在室溫下具有優良的貯存穩定性，並在建築行業廣泛使用。
1.2.2
塑料的和不飽和的聚酯樹脂，在應用程序中
煅制二氧化硅也常常被用來在塑料和彈性體和不飽和聚酯樹脂的。塑料混煉，在除了加入傳統填料，然後加入少量的煅制二氧化硅，會產生顯著的增強效果，大大提高的材料的硬度和機械性能，從而提高了加工和性能的產品。在不飽和聚酯樹脂中加入少量的煅制二氧化硅，可以賦予優異的樹脂的透明度和優異的物理性能，這些屬性將有助於改善下游產品的質量。氣相法白炭黑在工業發展中有著不可替代的作用，但由於價格較高，往往限制了它的應用范圍更加廣泛，如橡膠行業也被廣泛使用的沉澱法白炭黑。
2沉澱
沉澱的作用是硅酸鈉和硫酸或鹽酸，生成硅酸分解白炭。 SiO 2含量約90％，市場需求，主要用作橡膠的補強填料。二氧化硅工廠，使用此方法來生產的二氧化硅。沉澱二氧化硅的生產技術，設備，產品活性不高，難以控制粒子的親和力，削弱的結合力結合到粒子表面的親水性基團的低補強性能。生產超細二氧化硅是次要的降水生產技術的前提下，二次加工改良的種子技術的結晶。二次結晶過程可以是工業生產的自動化控制。 SiO2含量在94％以上，比表面積高達至269?320米^ 2 /克，顆粒大小可達1000目最優秀的可達納米級。
長琛精細化工有限公司，上海高分散無膠硅大規模生產，標志著中國最大的高分散硅膠生產基地完成。 ，總投資1.7億元，在第一階段的生產目標為年產45000噸，全部完成後年產10萬噸，超過日本最大的硅膠生產企業，成為領先的技術，最大的生產亞洲最大型的精細化工生產基地。這些新產品具有完全的自主知識產權。沉澱二氧化硅的橡膠，塑料填充用的加強劑被廣泛地用作添加劑的合成樹脂（聚酯樹脂，柔性聚氨酯），聚丙烯，和無毒的PVC膜劑的開口，電氣和電子工業絕緣絕熱填料。

蛋白的解決方案
3.1非金屬礦法
白炭黑所用材料硅藻土土壤，蛇紋岩，膨潤土，高嶺土，硅灰石，石英砂，海泡石製成的非金屬礦物，凹凸棒石，鋯石，粉煤灰，煤矸石，磷礦石黃。使用非金屬礦物的白炭黑，在技術上是可行的，經濟的效率或非金屬礦產深加工和綜合利用，提供了新的路徑。轉型煅燒粘土礦物二氧化硅可以制備。第三軍醫大學成功地用硅藻土先進的技術，無公害生產的二氧化硅和聚鋁。浙江廣科化工有限公司，有限公司，吉林省臨江市業柱化工有限公司，硅藻土生產硅膠。水玻璃制系統的非金屬礦物，玻璃水，然後採取二氧化硅的技術沉澱。
3.2的禾本科法律
稻殼，稻殼灰為原料生產的氣相二氧化硅之間的沉澱和中間。它的成本只比氣相法少得多，但也低於沉澱法，其質量是遠遠高於沉澱法，接近氣相方法。宜賓五糧液集團精細化工有限公司，有限公司是生產的硅（二氧化硅）是唯一一個與設備製造商，年二氧化硅4000噸輸出。稻殼，稻殼灰為原料，得到鹼性淋水玻璃後，水玻璃用酸沉澱過濾，洗滌，乾燥二氧化硅，這種技術仍然是沉澱法。

3.3副產品回收法白炭黑，黃磷渣系統，氟化鈉，白炭黑，使用煤灰可以制備二氧化硅，磷酸鹽化肥廠的副產物制備二氧化硅的四氟化硅一步水解，白炭黑，二氧化硅生產氟化鈉副產品;渣制備白炭黑生產凈水劑的：廢溶膠制備的硅膠。

F. 請問白炭黑的知識

1 白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產品的總稱，主要是指沉澱二氧化硅、氣相二氧化硅、超細二氧化硅凝膠和氣凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。白炭黑是多孔性物質，其組成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羥基的形式存在。能溶於苛性鹼和氫氟酸，不溶於水、溶劑和酸（氫氟酸除外）。耐高溫、不燃、無味、無嗅、具有很好的電絕緣性。
白炭黑按生產方法大體分為沉澱法白炭黑和氣相法白炭黑。氣相法白炭黑常態下為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子（粒徑小於100nm），無毒，有巨大的比表面積（100~400m2／g）。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產品純度可達99％，粒徑可達10~20nm，但制備工藝復雜，價格昂貴；沉澱法白炭黑又分為傳統沉澱法白炭黑和特殊沉澱法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產的二氧化硅，後者是指採用超重力技術、溶膠-凝膠法、化學晶體法、二次結晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產的二氧化硅。
沉澱白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補強劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補強劑、塗料和不飽和樹脂增稠劑，超細二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作塗料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開口劑等。

2，生產方法
制備白炭黑的傳統方法是利用硅酸鈉、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸鈉以外，其它成本都很高。新方法採用廉價的非金屬礦作為硅源，大大降低了白炭黑的生產成本。

2．1傳統方法
（1）氣相法
主要為化學氣相沉積（CAV）法，又稱熱解法、干法或燃燒法。其原料一般為四氯化硅、氧氣（或空氣）和氫氣，高溫下反應而成。反應式為：
SiCl4＋ 2H2＋ O2—>SiO2＋4HCl
空氣和氫氣分別經過加壓、分離、冷卻脫水、硅膠乾燥、除塵過濾後送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾後，在蒸發器中加熱蒸發，並以乾燥、過濾後的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）後，與一定量的氫和氧（或空氣）在1800℃左右的高溫下進行氣相水解；此時生成的氣相二氧化硅顆粒極細，與氣體形成氣溶膠，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成較大顆粒，然後經旋風分離器收集，再送入脫酸爐，用含氮空氣吹洗氣相二氧化硅至PH值為4～6即為成品。
德國迪高沙（Degussa）公司和美國卡伯特（Cabot）公司的氣相法生產技術全球領先。他們的生產裝置規模大，自動化程度高，產品成本低，牌號（尤其是應用於特殊領域的功能性專用產品牌號）多，品質好，如表面積分布均勻、含水量低。我國沈陽化工股份有限公司及上海氯鹼化工股份有限公司也採用氣相法生產，但在生產規模、生產技術、自動化程度及產品牌號等方面遠不及國外大公司。
（2）沉澱法
沉澱法又叫硅酸鈉酸化法，採用水玻璃溶液與酸反應，經沉澱、過濾、洗滌、乾燥和煅燒而得到白炭黑。反應式為：
Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20
國內大部分生產企業採用沉澱法。

2
二氧化硅的用途

二氧化硅的用途很廣。自然界里比較稀少的水晶可用以製造電子工業的重要
部件、光學儀器和工藝品。

二氧化硅是製造光導纖維的重要原料。

一般較純凈的石英，可用來製造石英玻璃。石英玻璃膨脹系數很小，相當於

普通玻璃的1/18，能經受溫度的劇變，耐酸性能好（除HF外），因此，石英玻璃

常用來製造耐高溫的化學儀器。

石英砂常用作玻璃原料和建築材料。

從硅石獲得消光劑的方法很多，根據其製造工藝主要可以分為兩類。一類是熱液法製造，生產的二氧化硅形態相對較為松軟。用硅膠製造的產品質地則較硬。經過處理後的兩類產品均可製成標準的二氧化硅消光劑。處理過程是指使用有機(石蠟)或無機材料對二氧化硅表面進行一定程度的改性。與硅膠消光劑相比，處理過的二氧化硅擁有不同的粒徑、粒徑分布和孔隙體積。熱液法消光劑在粒徑和分布方面也不同。未處理與處理過的產品也有所不同。目前只有一種消光劑適應於特殊場合，該消光劑採用熱解法製造，擁有很強的消光效率，且特別適用於水基塗料體系。

二氧化硅的消光效果相對較強，濃度較高時可能導致粘度升高。儲存過程中有沉澱的趨勢，特別是未經處理的二氧化硅。為了避免積聚，我們可以使用石蠟或熱解法二氧化硅。該消光劑能夠調節45°、60°和85°方位的消光度。添加了二氧化硅消光劑的塗料可以進行罩塗。所有這些都是『stir-in』產品。

合成的硅酸鋁能部分替代二氧化鈦做為一種高質量增量劑使用，可應用於乳液底漆。該產物在乾燥的乳液漆膜中能表現出均衡的消光效果。在長油醇酸樹脂體系中可做為消光劑使用，但必須與顏料和填料一起進行分散。除了在粉末塗料系統中，二氧化硅消光劑可應用於所有的塗料。

3
水合二氧化硅的陳氏生產法，其特徵是：取天然礦滑石或石棉為主要原料，直接進行酸解。本法改變了傳統生產的用料及工藝，工藝簡易，投資小，能耗低，能回收副產品，成本低。傳統沉澱法生產的家廠，將原設備稍加技術改造，同樣適合本法生產。

4 氣相二氧化硅(俗稱氣相法白炭黑)是出現最早、也是最早實現工業化的納米粉體之一，它是一種白色、鬆散、無定形、無毒、無污染的無機非金屬氧化物，其原生粒徑介於7～40rim之間，比表面積一般大於100m2／g。由於其納米效應，在材料中表現出卓越的補強、增稠、觸變、絕緣、消光、防流掛等性質，因而廣泛的應用於橡膠、塑料、塗料、膠粘劑、密封膠等高分子工業領域。
參考資料：http://blog.wcoat.com/html/35/135-747.html

G. 白炭黑是什麼東西啊

白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產品的總稱，主要是指沉澱二氧化硅、氣相二氧化硅和超細二氧化硅凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。白炭黑是多孔性物質，其組成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羥基的形式存在。

能溶於苛性鹼和氫氟酸，不溶於水、溶劑和酸（氫氟酸除外）。耐高溫、不燃、無味、無嗅、具有很好的電絕緣性。

白炭黑按生產方法大體分為沉澱法白炭黑和氣相法白炭黑。氣相法白炭黑常態下為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子（粒徑小於100nm），無毒，有巨大的比表面積。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產品純度可達99%，粒徑可達10~20nm，但制備工藝復雜，價格昂貴；

(7)沉澱法生產白炭黑主要設備擴展閱讀：

白炭黑作為一種環保、性能優異的助劑，主要用於橡膠製品（包括高溫硫化硅橡膠）、紡織、造紙、農葯、食品添加劑領域。從白炭黑2004-2008年這四年產量的增速來看，四年復合增長率13.3%。2009年我國共有白炭黑生產企業超過60家，產能約100萬噸，產量75萬噸，中國產銷量居全球首位。

得益於輪胎製造業、硅橡膠產業、塗料工業、新能源等領域的需求增長，預計未來我國沉澱法白炭黑(二氧化硅)的年均需求增長速度約為10%。2015年，亞洲將成為高分散白炭黑最大市場，其需求增速將遠高於全球平均9%的增速，達到15%或更高。中國占亞洲市場的40%，將成為全球最大的單一市場。

H. 二氧化硅的工業化生產

1.1 二氧化硅的種類
二氧化硅也稱硅質原料，不僅包括天然礦物，也包括各種合成產品，其產品可分為結晶態和無定形態兩類。
二氧化硅天然礦物通常包括結晶態二氧化硅礦物石英砂、脈石英、粉石英和無定形硅礦物硅藻土。
合成產品主要是白炭黑（無定形二氧化硅），包括氣相白炭黑（氣相二氧化硅）、沉澱白炭黑（沉澱二氧化硅）。
石英是二氧化硅天然礦物的主要礦物組分，化學成分為SiO2，玻璃光澤，斷口呈油脂光澤。貝殼狀斷口，莫氏硬度7，密度2.65～2.66 。顏色不一，無色透明的叫水晶，乳白色的叫乳石英。按其結晶習性分，三方晶系的為低溫石英，又叫 -石英；六方晶系的為高溫石英，又稱 -石英。
石英砂是一個礦產品的專門名詞，它泛指石英成分佔絕對優勢的各種砂，諸如海砂、河砂、湖砂等。地質學按成因將它們劃分為沖積砂、洪積砂、殘積砂等。石英砂的礦物含量變化很大，以石英為主，其次包含各類長石、岩屑、重礦石（石榴子石、電氣石、輝石、角閃石、榍石、黃玉、綠簾石、鈦鐵礦等）以及雲母、綠泥石、黏土礦物等。
石英砂岩，是一種固結的砂質岩石，常簡稱為砂岩，是自然界最常見、最普通的硅質礦物原料之一，其石英和硅質碎屑含量一般在95%以上，副礦物多為長石、雲母和黏土礦物，重礦物含量很少。常見的重礦物有電氣石、金紅石、磁鐵礦等。
石英岩是由石英砂岩或其他硅質岩石經過變質作用而形成的變質岩。脈石英是與花崗岩有關的岩漿熱液礦脈，其礦物組成幾乎全部為石英。
粉石英是一種顆粒極細、二氧化硅含量很高的天然石英礦。粉石英這一詞過去叫法很多，它既包括天然的粉石英，同時也包括了由硅質礦物原料（石英岩、脈石英）加工而成的石英細粉。
硅砂是以石英為主要成分的砂礦飛總稱。以天然顆粒狀態從地表或地層中產出的硅砂，以及石英岩、石英砂岩風化後呈粒狀產出的砂礦稱為「天然硅砂」（或簡稱「硅砂」）。與此對應，將塊狀石英岩、石英砂岩粉碎成粒狀則稱「人造硅砂」。

1.2 二氧化硅的性質
1.2.1 性質
二氧化硅在自然界分布很廣，如石英、石英砂等。白色或無色，含鐵量較高的是淡黃色。密度2.65～2.66 。熔點1670℃（鱗石英）；1710℃（方石英）。沸點2230℃。不溶於水微溶於酸，微粒時能與熔融和鹼類起作用。
二氧化硅的化學式SiO2，式量60.08，也叫硅石，是一種堅硬難溶的固體。它常以石英、鱗石英、方石英三種變體出現。從地面往下16千米幾乎65％為二氧化硅的礦石。天然的二氧化硅分為晶態和無定形兩大類，晶態二氧化硅主要存在於石英礦中。純石英為無色晶體，大而透明的稜柱狀石英為水晶。二氧化硅是硅原子跟四個氧原子形成的四面體結構的原子晶體，整個晶體又可以看作是一個巨大分子，SiO2是最簡式，並不表示單個分子。無定形二氧化硅為白色固體或粉末。
二氧化硅的化學性質很穩定，不溶於水也不跟水反應，是酸性氧化物，不跟一般酸反應。二氧化硅的性質不活潑，它不與除氟、氟化氫和氫氟酸以外的鹵素、鹵化氫和氫鹵素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。
氟化氫(氫氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶於水的氟硅酸。反應式如下所示：
SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑ ＋ 2H2O
二氧化硅與鹼性氧化物
SiO2 ＋ CaO =（高溫） CaSiO3
二氧化硅能溶於濃熱的強鹼溶液：
SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋ H2O
（盛鹼的試劑瓶不能用玻璃塞而用橡膠塞）
在高溫下，二氧化硅能被碳、鎂、鋁還原：
SiO2＋2C=Si＋2CO↑

1.2.2 二氧化硅結構
在大多數微電子工藝感興趣的溫度范圍內，二氧化硅的結晶率低到可以被忽略。盡管熔融石英不是長范圍有序，但她卻表現出短的有序結構，它的結構可認為是4個氧原子位於三角形多面的腳上。多面體中心是一個硅原子。這樣，每4個氧原子近似共價鍵合到硅原子，滿足了硅的化合價外殼。如果每個氧原子是兩個多面體的一部分，則氧的化合價也被滿足，結果就成了稱為石英的規則的晶體結構。在熔融石英中，某些氧原子，成為氧橋位，與兩個硅原子鍵合。某些氧原子沒有氧橋，只和一個硅原子鍵合。可以認為熱生長二氧化硅主要是由人以方向的多面體網路組成的。與無氧橋位相比，有氧橋的部分越大，氧化層的粘合力就越大，而且受損傷的傾向也越小。干氧氧化層的有氧橋與無氧橋的比率遠大於濕氧氧化層。因此，可以認為，SiO2與其說是原子晶體，卻更近似於離子晶體。氧原子與硅原子之間的價鍵向離子鍵過渡。
二氧化硅是製造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維和耐火材料的原料。
當二氧化硅結晶完美時就是水晶；二氧化硅膠化脫水後就是瑪瑙；二氧化硅含水的膠體凝固後就成為蛋白石；二氧化硅晶粒小於幾微米時，就組成玉髓、燧石、次生石英岩。
物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源，晶體屬三方晶系的氧化物礦物，即低溫石英（α-石英），是石英族礦物中分布最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英（β-石英）。石英塊又名硅石， 主要是生產石英砂(又稱硅砂)的原料， 也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。

1.3 應用領域和用途
（1）玻璃
平板玻璃、浮法玻璃、玻璃製品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光學玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導電玻璃、玻璃布及防射線特種玻璃等的主要原料
（2）陶瓷及耐火材料
瓷器的胚料和釉料，窯爐用高硅磚、普通硅磚以及碳化硅等的原料
（3）冶金
硅金屬、硅鐵合金和硅鋁合金等的原料或添加劑、熔劑
（4）建築
混凝土、膠凝材料、築路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗材料（即水泥標准砂）等
（5）化工
硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，無定形二氧化硅微粉
（6）機械
鑄造型砂的主要原料，研磨材料（噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等）
（7）電子
高純度金屬硅、通訊用光纖等
（8）橡膠、塑料 填料（可提高耐磨性）
在PVC地板中，粉石英主要作為填料，細度在320目，填充量為16%～18%；在PVC耐酸板管中，粉石英填料細度為400目，填充量為10%～15%，在塑料薄膜中，粉石英填料細度在600目以上，填充量為10%～12%。
（9）油漆、塗料 （可提高塗料的耐候性）
硅藻土由於具有不同的粒子形狀和結構特徵，再加上極高的吸油量，塗料中用它作為消光劑，主要用於平光乳膠漆和清漆、底漆及某些混凝土塗料中，它還在塗料中用作增加遮蓋性顏料遮蓋力的填料。
2.1 白炭黑
白炭黑是一種人工合成的無定形二氧化硅超微粒子填料，白炭黑是多孔性物質，化學名稱水合二氧化硅，分子式SiO2•nH2O（其中nH2O是以表面羥基的形式存在），是微細粉末狀或超細粒子狀的二氧化硅，粒徑小於100nm，通常為20~60nm，化學純度高（高純者SiO2達99.8%）。分散性好，比表面積大，密度2.319~2.653g/cm3，熔點1750℃。能溶於苛性鹼和氫氟酸，不溶於水、溶劑和酸（氫氟酸除外）。耐高溫、不燃、無味、無嗅、具有很好的電絕緣性。
白炭黑按製造工藝大體分為：氣相法（氣相法白炭黑、氣相二氧化硅）；沉澱法（沉澱法白炭黑、沉澱法二氧化硅）。
氣相法白炭黑是利用氯硅烷經氫氧焰高溫水解製得的一種精細、特殊的無定形粉體材料，制備工藝復雜，價格昂貴。氣相法白炭黑常態下為白色無定形絮狀半透明固體膠狀納米粒子（粒徑小於100nm），無毒，平均原生粒徑為7~40nm，有巨大的比表面積，可達400m2/g。產品純度高，SiO2含量不小於99.8%，是一種多功能的添加劑，廣泛用於塗料，可起到增稠、觸變、消光等作用。
沉澱法白炭黑又分為傳統沉澱法白炭黑和特殊沉澱法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產的二氧化硅，後者是指採用超重力技術、溶膠-凝膠法、化學晶體法、二次結晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產的二氧化硅。沉澱白炭黑屬於含水二氧化硅，SiO2含量90%左右，市場需求量大。沉澱白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補強劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補強劑、塗料和不飽和樹脂增稠劑，超細二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作塗料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開口劑等。
白炭黑比表面積研究是非常重要的，白炭黑的比表面積檢測數據只有採用BET方法檢測出來的結果才是真實可靠的，目前國內外比表面積測試統一採用多點BET法，國內外製定出來的比表面積測定標准都是以BET測試方法為基礎的，請參看我國國家標准（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測定固態物質比表面積的方法。
2.2 白炭黑的制備工藝
2.2.1 氣相白炭黑（氣相二氧化硅）的制備工藝
主要為化學氣相沉積（CAV）法，又稱熱解法、干法或燃燒法。氣相白炭黑的制備原理是硅鹵化合物在氫氣、氧氣燃燒生產的水中進行高溫（大於1000攝氏度）水解反應；然後聚冷，經過聚集、脫酸等後處理工藝而獲得產品。
空氣和氫氣分別經過加壓、分離、冷卻脫水、硅膠乾燥、除塵過濾後送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾後，在蒸發器中加熱蒸發，並以乾燥、過濾後的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）後，與一定量的氫和氧（或空氣）在1800℃左右的高溫下進行氣相水解；此時生成的氣相二氧化硅顆粒極細，與氣體形成氣溶膠，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成較大顆粒，然後經旋風分離器收集，再送入脫酸爐，用含氮空氣吹洗氣相二氧化硅至PH值為4～6即為成品。
其化學反應式如下：
SiCl4(g)＋ 2H2(g)＋ O2(g)—> SiO2(g)＋4HCl(g)
2CH3SiCl3(g)＋ 2H2(g)＋5O2(g)—> 2SiO2(g)＋6HCl(g)+ 2CO2(g)+ 2H2O(g)
其中，CH3SiCl3是直接法合成甲基氯硅烷生產過程中不可避免的副產物，其比例約占單體總產量的10%~15%。由於Si原子上多出一個甲基，用其合成白炭黑的機理要比用SiCl4復雜得多。
在20世紀60~70年代，氣相白炭黑主要以四氯化硅為原料，生產工藝較易控制，但成本較高。目前氣相白炭黑製造公司與有機硅單體生產公司密切合作，利用廉價的有機硅副產物為主要原料，生產氣相法白炭黑；而氣相法白炭黑生產過程中副產的鹽酸，則返回有機硅單體廠用於有機硅單體的合成，同時用於有機硅產品的後加工，形成一個資源循環利用，相互促進發展的良性循環，具有極好的社會經濟效益。德國迪高沙（Degussa）公司和美國卡伯特（Cabot）公司的氣相法生產技術全球領先。他們的生產裝置規模大，自動化程度高，產品成本低，牌號（尤其是應用於特殊領域的功能性專用產品牌號）多，品質好，如表面積分布均勻、含水量低。我國沈陽化工股份有限公司及上海氯鹼化工股份有限公司也採用氣相法生產，但在生產規模、生產技術、自動化程度及產品牌號等方面遠不及國外大公司。廣州吉必盛科技實業有限公司是目前國內產量最大，牌號最全，技術最先進的氣相二氧化硅供應商，是氣相二氧化硅國家標准GB20020-2005負責起草單位。

2.2.2 沉澱白炭黑（沉澱二氧化硅）的制備工藝
沉澱二氧化硅由水玻璃（硅酸鈉）與硫酸或鹽酸反應製得。其中反應式如下：
SiO2+ Na2CO3—>SiO2•Na2O + CO2
(SiO2•Na2O)ag+ H2SO4—> SiO2+ Na2SO4+ H2O
沉澱白炭黑所用的原料水玻璃，又名泡花鹼，無色、青綠色或棕色的固體或黏稠液體，是由硅石（石英砂）、純鹼（土鹼）在熔化窖中共熔、冷卻、粉碎製得，其燃料為煤、天然氣、煤氣均可。水玻璃生產工藝可分為干法和濕法兩種，通常所用的是干法生產固體水玻璃，再溶解轉換成所需要規格的液體水玻璃。
沉澱法的生產技術、設備簡單，產品活性不高，顆粒不易控制，親和力差，補強性能低，顆粒表面水性羥基鍵合嚴重，消弱了產品的結合力。二次結晶生產超細白炭黑便是在沉澱法生產技術前提下進行了品種處理的改良技術。採用二次結晶新工藝，可以全自動工藝化生產。其SiO2含量在94%以上，比表面積達269~320m2/g，粒徑最粗為1000目，最細可達納米級。
白炭黑用量最大的領域是在橡膠行業中作為最佳白色補強填料。近年來，由於國內膠鞋及輪胎工業的發展，刺激了作為橡膠補強劑的白炭黑生產的快速增長。目前國內外填料用白炭黑，主要以石英砂為原料製成水玻璃後，再以沉澱法生產白炭黑。該生產工藝耗費大量純鹼和酸，生產成本較高。不少研究者正在探討用硅藻土、蛇紋石、硅灰石、高嶺土、膨潤土等非金屬礦物和其他原料生產白炭黑的工藝。第三軍醫大學研究成功用硅藻土生產白炭黑和聚合氯化鋁。浙江廣科化工有限公司、吉林省臨江市業住化工有限公司用硅藻土生產白炭黑。宜賓五糧液集團精細化工有限公司是國內唯一一家用植物（如稻殼、谷殼灰為原料）生產白炭黑（二氧化硅）的廠家，年產白炭黑4000t。

2.3 白炭黑的應用
白炭黑由於其耐酸、耐鹼、耐高溫及良好的電絕緣性能和分散性，因而被廣泛地用於橡膠、塑料、塗料、造紙、日用化工等行業中作為最佳的白色補強填料。氣相法白炭黑制備復雜，成本高，主要用於特殊用途。

2.3.1 氣相法白炭黑的應用
氣相白炭黑廣泛地用於硅橡膠、油漆塗料、油墨和復印機墨粉、膠黏劑、電纜料與不飽和聚酯樹脂、植物保護、食品和化妝品，可起到補強、增稠、抗結塊、控制體系流變和觸變等作用。
氣相白炭黑大量的應用於室溫硫化硅橡膠和高溫化硅橡膠，它們往往是以附聚體的形式分散在基體中形成三維的網狀結構，與硅橡膠基料的接觸面大，在硫化過程中形成的交聯點多，從而對硅橡膠起到增稠和補強作用。
在液態塗料和油漆中，氣相白炭黑兼有流變助劑、防沉劑、助分散劑、消光劑的功能。在配方中加入氣相白炭黑，可以控制體系的流變性和觸變性，既防止塗料和油漆在施工過程中的流掛現象，又可保證塗層厚薄均勻，獲得高品質的塗刷效果。氣相白炭黑在液態塗料和油漆中，能夠提高顏料和填料的懸浮性，改善顏料的分散性，從而有效防止顏料和填料在體質中沉降，使其具有良好的儲存性。氣相白炭黑作為消光劑，其作用是調整漆膜的表面光澤，並賦予漆膜表面良好的油膩感。另外，氣相白炭黑在油漆和塗料體系中，能夠提高塗層的抗刮擦和耐磨性能，加強了防腐蝕的作用。
粉末塗料中也常常用到氣相白炭黑。在粉末塗料中，氣相白炭黑可以改善粉末塗料的自由流動、防結塊和流動特性。
氣相白炭黑也常常應用於塑料和彈性體以及不飽和聚酯樹脂中。在塑料的混料中加入傳統的填料外，再加入少量的氣相白炭黑就會產生明顯的補強作用，大大提高材料的強度和力學性能，從而改善加工工藝和製品的性能。而在不飽和聚酯樹脂中加入少量的氣相白炭黑可以賦予樹脂極佳的透明度和優異的物理性能，這些特性都有助於提高下游製品的質量。
氣相白炭黑是一種重要的無機化工原料，在工業發展中有著不可替代的作用，除了傳統的應用行業外，還必將應用於新的領域，但由於其價格較高，往往限制了其更廣泛的應用，如在橡膠行業中目前還是大量使用沉澱白炭黑。

2.3.2 沉澱白炭黑的應用
沉澱白炭黑又稱沉澱水合二氧化硅。它是一種具有高比表面積、高結構、高活性的補強填充改性材料，因其具有特殊的表面結構和顆粒形態結構以及獨特的物理、化學特性，應用領域廣泛，是一種重要的補強填充劑。在淺色和彩色產品中更具有炭黑所無法比擬的優點，表面活性和補強性能比其他無機淺色填料（如碳酸鈣、陶土、高嶺土、雲母等）更優異。
通過控制沉澱白炭黑制備反應過程中物料的比例、流量以及反應的壓力、溫度、時間，經過濾、洗滌和乾燥等後處理，可得到不同比表面積、粒徑、純度、結構度、孔隙度的製品。白炭黑生產工藝不同，其物理、化學特性也各不相同，如表3-7所示。

表3-7 不同規格的白炭黑的物理、化學特性
項目 Zeosil175 Zeosil15 Zeosil175Gr Zeosil125Gr Tixosil383
二氧化硅質量分數 0.93 0.92 0.93 0.93 0.93
PH值 6.8 6.9 6.8 6.7 6.9
水分質量分數（105℃，2h） 0.055 0.060 0.060 0.060 0.070
灼燒減量（1000℃/% 4.0 4.5 4.0 4.0 4.5
CTAB比表面積/（m2/g） 162 160 165 120 160
BET比表面積/（m2/g） 165 240 168 125 260
DOP吸油值/(ml/100g) 280 250 250 230 250
壓緊密度/（mg/m3） 0.28 0.30 0.30 0.30 0.17
干基篩余物質量分數（10目） — — 0.80 0.85 —
325目濕篩余物質量分數 — — — — 0.005

不同比表面積、不同粒徑大小的白炭黑可滿足不同用途和性能要求。沉澱白炭黑廣泛用於橡膠、塑料的填充補強劑、油漆增稠劑、油漆塗料添加劑、合成潤滑脂和硅脂稠化劑、製革業平光劑、農葯分散劑、造紙填充劑、合成樹脂（聚酯樹脂、彈性聚氨酯）的添加劑、電子電氣業絕緣絕熱填料及日用化工原料等行業。同時用於聚丙烯、無毒聚氯乙烯塑料薄膜的開口劑和食品、農葯醫葯的防結塊劑和載體。
沉澱白炭黑用量最大的領域是在橡膠工業中作為最佳的白色補強填料，在白色和淺色填料中補強性能和表面活性優異，廣泛用於橡膠鞋底、輪胎、膠管、膠帶、膠輥、橡膠密封件等產品。
生產橡膠製品過程中通常需要在膠料中加入炭黑來提高強度、耐磨性和抗老化性，但由於炭黑的加入使得製品均為黑色且檔次不高。將白炭黑作為補強劑，在普通橡膠中添加少量白炭黑後，產品的強度、耐磨性和抗老化性等性能均達到或超過傳統高檔橡膠製品，而且能生產出新穎、性能優異的新一代橡膠製品，如白炭黑改性的橡膠材料，並且可以保持顏色長久不變。彩色輪胎側面膠的抗折性能由原來的10萬次提高到50萬次以上且有望在不久的將來，實現國產汽車、摩托車輪胎的彩色化。
將白炭黑加入到聚氯乙烯、環氧樹脂、乙烯基樹脂等可加工樹脂材料中，能明顯提高產品質量，方便加工成型，提高生產效率，增加品種，擴大應用范圍。在聚氯乙烯塑料薄膜中添加白炭黑後，不但提高其透明度、強度、韌性，而且抗老化性能也明顯提高。在普通塑料聚氯乙烯中添加少量白炭黑後生產出的塑料門窗硬度、粗糙度和抗老化性能均大幅度提高。利用白炭黑對塑料聚丙烯進行改性，主要技術指標（吸水率、絕緣電阻、壓縮殘余變形、繞曲強度等）均達到或超過工程塑料尼龍6的性能指標，可實現聚丙烯工程塑料製件替代尼龍6使用，產品成本大幅度下降，其經濟效益十分顯著。
我國是塗料生產消費大國，但目前國產塗料普遍存在著性能方面的不足，諸如懸浮穩定性、觸變性、耐磨性、耐洗刷性能較低等問題，致使每年需進口大量高檔塗料。在塗料中，白炭黑可發揮防止結塊和懸浮、增稠、觸變性等功能。白炭黑在塗料中成功應用，一改過去產品的不足，其主要性能指標大幅度提高，如外牆塗料的耐洗刷性由原來的1000多次提高到1萬多次；人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時間由原來的250h（粉化1級、變色2級）提高到600h（無粉化、漆膜無變色，色差值4.8）。此外，塗膜與牆體結合強度大幅度提高，塗膜硬度顯著增加，表面自潔能力也獲得改善。