硅橡胶用白炭黑
气相法白炭黑补强作用研究
气相法白炭黑补强作用研究气相法白炭黑的重要应用领域－－复合绝缘子（广州吉必盛宣传部）气相法白炭黑是一种重要的无机功能材料，有着广泛的应用，在硅橡胶和特种橡胶中主要用作补强剂，其补强效果甚至超过碳黑。
在硅橡胶中加入气相白炭黑后，可使胶料拉伸强度提高20倍左右，撕裂强度提高40倍，且透明度高。
气相白炭黑用于丁睛橡胶、羟基丁腈橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶中，制造出的油田用橡胶件的性能，与采用沉淀白炭黑或炭黑的胶料比，具有更高的硬度、拉伸强度，以及较好的耐磨性和较低的水膨胀性。
气相白炭黑对橡胶的补强性能主要取决于白炭黑粒子的大小、结构和表面化学性质。
通常情况下，粒子的大小以平均粒径或比表面积表示，其测定方法有电子显微镜法或BET吸附法。
在TEM 电镜下对气相白炭黑进行观察，白炭黑粒子呈球形颗粒，它们并不是以单个的粒子存在，很多个白炭黑粒子聚集成在一起，这些聚集体又附聚在一起形成带空隙的结构，在基料中经分散静止后形成三维网状结构，这种三维网状结构是一种动态的、暂时的结构，在外力的作用下会发生变形，空隙的形状和大小也会随之发生变化，很有“揉性”。
在TEM电镜下还可以观察到白炭黑粒子的表面布满了很多微孔，这种微孔从粒子的表面延伸到里面，不过微孔很小，橡胶分子很难进入。
对气相白炭黑进行红外测试，可以发现粒子的表面有大量的硅烷醇基团（SiOH），有两种羟基存在，一是孤立的自由羟基，以一定的间距“联”在颗粒的表面；二是连生的、形成氢键的缔合羟基，在颗粒的内部则是以Si-O-Si结合。
由于表面的氢键作用，使之形成的附聚体既发达又牢固。
气相白炭黑在基料中形成的这种三维网状结构起到了骨架作用，从而对硅橡胶和特种橡胶具有很好的补强作用，补强作用的大小与这种网状结构的形状和牢固程度有直接的关系。
白炭黑粒径越小，比表面积越大，形成的附聚体的刚性越强，粒子与胶料的接触面大，结合点多，对橡胶的补强性能越好，硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性也高，但弹性下降，因此混炼黏度增大，加工性能恶化。
高性能硅橡胶用沉淀法白炭黑新品种
白炭黑具有优 良的加 工性 ，易于分散 ，其胶料表 现 出好看的外观和理想的机 械性能、电绝缘性能 和光学性能 。
关键 词 ： 沉 淀 法 白炭 黑 ；硅 橡 胶 ；加 工 ；应 用性 能
众 所 周知 ，沉 淀法 白炭 黑 是硅橡 胶 工业 的重
明度 与减 少 黄变 性和优 异 的机械 性 能 的组合这 一
而这恰 恰 是Ｈ Ｖ 橡胶 所 需要 的 。这些 性能 对于 Ｔ 硅 键 盘产 品是必不 可 少的 ，此产 品是 目前 亚洲 地 区
图 １沉 淀 法 白炭 黑生 产 工 艺 示 意 图
最 大 的应用 之一 。
Ｅ ｏｉ ｇ ｓａ 司既 生产Ａｅｏｉ 相法 白 ｖ ｎｋＤｅｕｓ公 ｒｓ气 ｌ 这 些新 产 品有助 于调 整硅 橡胶 的性 能 ，例 如 胶料 外 观 、机械 性 能和光 学特 性 ， 以及重 要 的动 态性能 （ 压缩 永 久变 形 ） 。本文 还将 介 绍诸 如高透 炭 黑 ，也生产 Ｓｐｍａ￣种 沉淀 法 白炭 黑 ，扩大 了 ｉｅ ｔ＠ 为有机 硅行 业 定制 的补强 填充 剂新 产 品类别 的 范 围 。该公 司在技 术信 息 １４ 号 中详 细 介绍 了所有 ２６
强填 充剂 的形 象—— 即只 能实现 轻微 的补 强效
应 。定制 沉淀法 白炭黑 能够 提供气 相 法 白炭黑 所
无法获 得 的性 能 。这一 产 品 门类 的成 功之 处 ，乃
是基 于 白炭黑 表现 出诸 如配 混快捷 简 便 、具有 良
好 的动态性能 （ 压缩永久变形）等优势的事实，
要 补 强材 料 ，主要 用 于鞋类 、轮胎和 其 它 浅色橡 胶 制 品 。不仅 如此 ，沉 淀法 白炭黑 还可 被用 作硅 橡 胶 的补 强填 充剂 。 文 介绍Ｅ ｏ ｉ ｅｕｓ公司 本 ｖｎｋＤ ｇ ｓａ
白炭黑使用
一、白Байду номын сангаас黑在橡胶中：
1、扯断强度不够的原因：白炭黑比表面积低；混炼不够，使得白炭黑未能很好的分散于橡胶中；白炭黑存在大量的难分散的颗粒，其成分主要为硅凝胶
2、胶料中存在白点：白炭黑存在大量的难分散的颗粒，其成分主要为硅凝胶
3、胶料颜色发灰，发黑：白炭黑中铁、锰含量较高；白炭黑中含有灰尘，主要是换热器管子有破裂造成的。
5、对于吸水白炭黑，如尿不湿中，需要高吸油值的产品，这样能够更好地吸收尿液，代替吸水树脂。在使用时要将白炭黑气粉料中的空气抽去，使体积压缩。0 Y2 S+ Z! |' M
三、载体中1 d. r: ^7 s6 z9 e: O
1、此类一般对白炭黑的要求不高的，但是需要流动性好的，要造粒白炭黑
2、需要缓释的，要吸油值高的，比方对维生素等微粒元素的载体，吸油值越高越好，而且起到防结块、易分散作用
四、其他
1、硅橡胶中，白炭黑在硅橡胶中会发生反应的，对一般的硅橡胶来说需要普通超细的即可，对于高质量的硅橡胶需要低铁（铁高了产品颜色发黄、发红）的产品。高吸油值大比表面积的低铁产品是上上之选，它可以更好地与硅橡胶原料发生反应) A, g& K0 \: m
4、胶料定伸不够：与扯断强度成反比。与硬度成反比，一般来说，高透明鞋底要求硬度大点。6 Q: O( o* k& B9 R: i
二、在油漆涂料中
1、消光效果不好，改性剂添加过量（对有的油漆来说，改性剂添加了反而不好）；超细颗粒过细；白炭黑吸油值不高，最好在3.4以上（DBP）；粒径分布不均
2、对于塑料、塑胶产品来说最好需要大比表面积、高吸油值的产品，最好需要改性，这样所得产品耐磨、耐老化、透明度好，保持颜料本色。
用于高性能硅橡胶的新型定制沉淀法白炭黑
性 能 等明显 优势 。另外 值得 强调 的一 点就是 这些
产 品 混入快 而且 容易 分散 ， 而缩 短混 炼 时间 ， 从 达
１ 工 艺
用于硅 橡胶 的特 种 白炭 黑 中 Ｓｐ ｒ ａ ９ ｉｅｎ ｔ２ ８的
比表 面积最 大 ， 大约 ２ ０ ／ （ ２ 。采 用 Ｓｐ ｒ ０ ｍ。 ｇ 图 ） ｉｅ－
机 包括两 个 高粘 度 的 行 星式 搅 拌 器 ， 个高 速 分 两
配 器和一 个 刮刀 （ 于 刮擦容 器 的侧壁 ） 用 。这种 变 速 （ １ １ ｒｍｉ） 星 式 刮刀 是 由 １ １２ ｐ电 １ ～１ ０ ／ ｎ 行 ～ ／ｈ 动 机驱动 的 。而单 独 高 剪 切 式 转 子一 子 混 炼 机 锭
为展 现不 同产 品在 ＨＴＶ 硅橡胶 中的各 种性 能， 选用 了尽 可 能简 单 的配 方进 行 应 用实 验 ：０ １０ 份 ＶＭＱ 硅 橡胶 ；０份 白炭 黑 ；． ４ ３ ２份 加 工 助 剂 ； １ ０ 的硫 化剂 Ｄ Ｐ（ ，一 甲基一 ，一 ． ＨＢ ２ ５二 ２ ５二特 丁基 过氧 ） 己烷 。
到节 能降耗 的 目的 。
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硅氧烷工业 中， 合成 白炭黑主要用作 硅橡胶 补 强 剂 以获得足 够 的物理 机械 性 能从 而满 足应 用要 求 。总体来说 ， ｖ ｎ ｅ ｕｓ Ｅ ｏ ｉ Ｄ ｇ ｓａ销售 的牌 号为 Ｓｐ ｋ ｉ— ｅ ｔ ｍａ 的特殊 白炭 黑（ Ａｅｏｉ工艺 生产 的气 相法 按 ｒｓ ｌ
能 适合 用于 特殊 的硅橡 胶用途 。沉 淀法 白炭 黑可
以赋予 气相 法 白炭 黑达 不 到 的 性 能 ， 此类 产 品 的 成 功源 于沉 淀法 白炭黑 的混炼 快捷 简易 以及 动态 性 能好 （ 压缩 永 久 变 形 ） 而 这 正 是 ＨＴＶ 硅 橡 胶 ， 所 需要 的 ， 亚洲 最 大 应用 产 品之 一 的按 键 垫 产 如 品就要求 具有 这些性 能 。
白炭黑标准-气相发
白炭黑（气相法）标准名称白炭黑（气相法）标准说明白炭黑（气相法）本标准适用于四氯化硅气估在氢氧焰中高温下水解制得的气相白炭黑。
白炭黑主要用于各种硅橡胶被强剂，农药分散剂，涂料的消光剂，处理各种纤维品塑料薄膜。
分子式：SiO2分子量：60（按1982年国际原子量）指标甲产品分五个品名：1号可用于涂料填加剂、电子原件包封料。
2号适用于硅橡胶的补强剂。
3号广泛用于树脂增粘剂、合成润滑油的稠化剂、电子原件包封料、玻璃钢制品的充填及触变剂。
4号适用一硅脂的稠化剂。
5号适用于特种硅橡胶的补强剂。
一、技术要求白炭黑（气相法）应符合下列要求甲乙项目 1# 2# 3# 4# 5# 2# 4# 指标外观高度分散白色絮状粉末比表面积，m2/g 75"105 ≥150 150"200 ≥200≥300吸油值，ml/g <2.90 2.60"2.90 ≥2.90≥3.45 2.60"2.80 表观密度，g/ml ≥0.05≤0.04 0.04 0.05PH值 4"6 4"6 3.5"6 3.5"5.5 4"6 3.5"5 3.5"5 干燥减量110℃2h，%≤3 3 3 3 3 5 5 机械杂质，个数/2≤30 20 30 15 20 微量微量灼烧减量900℃，2h,%≤5 5 5 5 5 氧化铝（Al2O3）,%≤——— 0.03 —氧化铁（Fe2O3）,%≤——— 0.01 —铵（以NH3计），% —≤0.03—微量—二、检验方法1 外观的测定目测。
2 比表面积的测定甲法（甲基红吸附法)：指标甲1号、2号、3号、4号用甲基红吸附法。
白炭黑表面羟基团以三Si—OH存在；对甲基红染料分子形成单分子层吸附。
根据吸附甲基红量，计算羟基吸附表面。
2.1 仪器吸附色层管（见图1）；吸液管（5ml）；容量瓶（500ml）。
白炭黑补强硅橡胶机理
白炭黑补强硅橡胶机理白炭黑是一种常用的填料，可以用来补强硅橡胶材料。
它具有高比表面积、优异的增强效果和抗老化性能，因此被广泛应用于橡胶制品的生产中。
补强硅橡胶的机理主要包括物理机械作用和化学作用两个方面。
首先，白炭黑的高比表面积能够提供更多的接触面积，增加与硅橡胶的物理结合力。
其次，白炭黑的颗粒形状和尺寸能够增加硅橡胶的机械强度，提高其抗拉强度和耐磨性。
在物理机械作用方面，白炭黑填料与硅橡胶基体之间形成了一种物理上的键合关系。
白炭黑颗粒的高比表面积使其能够与硅橡胶分子链相互作用，形成一种物理上的吸附作用。
这种吸附作用能够增加硅橡胶的黏附能力和内聚力，使其具有更好的拉伸性能和耐磨性。
在化学作用方面，白炭黑填料还能与硅橡胶基体发生化学反应，增强其化学键合力。
白炭黑的表面含有许多活性基团，可以与硅橡胶中的官能团发生反应，形成化学键。
这种化学键能够提高硅橡胶的耐热性、耐油性和耐腐蚀性，使其在复杂的工作环境中具有更好的稳定性和耐用性。
除了物理机械作用和化学作用，白炭黑还能够通过改变硅橡胶的微观结构来提高其性能。
白炭黑填料的加入可以改变硅橡胶的晶粒尺寸和分布，使硅橡胶具有更细密的结构和更均匀的分布。
这种微观结构的改变能够提高硅橡胶的物理力学性能，使其具有更好的弹性和韧性。
总的来说，白炭黑补强硅橡胶的机理是通过物理机械作用、化学作用和微观结构调控三个方面来实现的。
白炭黑的高比表面积和颗粒形状能够增加硅橡胶的物理强度和黏附能力，而其表面的活性基团则能够与硅橡胶发生化学反应，增强其化学性能。
此外，白炭黑的加入还能够改变硅橡胶的微观结构，进一步提高其性能。
因此，白炭黑作为一种常用的填料，能够有效地补强硅橡胶材料，提高其综合性能，广泛应用于橡胶制品的生产中。
白炭黑与硅胶 (1)
气相白炭黑与硅胶之间的种种联系
白炭黑的基础知识：
白炭黑主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、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。
白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。
气相白炭黑：
气相白碳黑（俗称气相二氧化硅），产品为人工合成物无定形白色流动性粉末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布。
它是最早实现工业化的纳米粉体之一，是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。
其原生粒径介
于7～80nm之间，比表面积一般介于100-300m2/g，表观密度在30-60g/l左右，粘度跨越比较大，从100-1500都有。
由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂，抗紫外线等性质，因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。
硅胶制品引进气相白炭黑的意义：
有关研究表明，随着气相白炭黑比表面积的增大，胶料的粘度和定伸应力都有显著的提高，运用在硅橡胶里面，气相白炭黑除了具有一定程度的补强作用以外，还很大程度上提高了硅橡胶的抗撕裂性能，随着气相白炭黑比表面积的增大，硅胶制品的抗撕裂强度也可大大提高。
一般选用比表面积在250-300㎡/g时最佳。
【图为高撕裂强度的阻燃硅胶薄膜】
气相白炭黑折射率n20/D 1.544(lit.)，并附有着一定程度的不燃性质，用在有机硅上，由于硅胶本身也带有难燃性，因而内人士常称气相白炭黑用在液体硅胶可以做到硅胶半透明阻燃。
填料在硅胶中的用途
白炭黑白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、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。
白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。
能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。
耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。
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。
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（粒径小于100nm），无毒，有巨大的比表面积（100~400m2／g）（使用北京金埃谱科技生产的全自动F-Sorb 2400比表面积仪BET方法测试）。
气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达９９％，粒径可达１０~２０ｎｍ，但制备工艺复杂，价格昂贵；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，前者是指以硫酸、盐酸、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。
沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。
气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂，超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。
1，物理表面测试白炭黑比表面积也是非常重要的，白炭黑比表面积研究和相关数据报告中，只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，因为国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的,请参考(GB.T 19587-2004)-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。
比表面积测试有专用的比表面积测试仪，国内比较成熟的是动态氮吸附法，现有国产仪器中大多数还只能进行直接对比法的，北京金埃谱科技有限公司的F-sorb2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的北京金埃谱科技有限公司的F-sorb2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性2，生产方法制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸钠以外，其它成本都很高。
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硅橡胶用白炭黑
硅橡胶用白炭黑特性：
在橡胶行业中使用比普通沉淀白炭黑更具补强性，特别是在硅橡胶行业中不仅使产品具有更好的拉伸强度和耐磨性等，而且是产品透明度好，拉伸不返白，不变形。
项目指标
型号CT30
外观白色粉末
白度等于标样二氧化硅含量（干品）≥98
PH值≥7
BET（比表面积）120-170 DBP mL/100g（吸油值）260
粒径8um
烧碱含量（干品）%1000℃，2h ≤7.0
加热减量%105℃，2h ≤6.0
此产品具有高吸油值，低比表面积的特点。
可用于制作胶辊，手机按键等硅橡胶制品。
物质：SiO2 折光率10.56% 颗粒折射率 1.600 颗粒吸收率0.1 分散剂乙醇粒径：9.08um。