气相二氧化硅中比表面积（BET）的作用主要体现在那个方面?气相二氧化硅在标线漆中和硅胶中起到的作用?

气相二氧化硅中比表面积（BET）的作用主要体现在那个方面?气相二氧化硅在标线漆中和硅胶中起到的作用?
气相二氧化硅中比表面积（BET）的作用主要体现在那个方面?
气相二氧化硅在标线漆中和硅胶中起到的作用?

气相二氧化硅中比表面积（BET）的作用主要体现在那个方面?气相二氧化硅在标线漆中和硅胶中起到的作用?
2.2 白炭黑的制备工艺
2.2.1 气相白炭黑（气相二氧化硅）的制备工艺
主要为化学气相沉积（CAV）法,又称热解法、干法或燃烧法.气相白炭黑的制备原理是硅卤化合物在氢气、氧气燃烧生产的水中进行高温（大于1000摄氏度）水解反应；然后聚冷,经过聚集、脱酸等后处理工艺而获得产品.
空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉.将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后,在蒸发器中加热蒸发,并以干燥、过滤后的空气为载体,送至合成水解炉.四氯化硅在高温下气化（火焰温度1000~1800℃）后,与一定量的氢和氧（或空气）在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅颗粒极细,与气体形成气溶胶,不易捕集,故使其先在聚集器中聚集成较大颗粒,然后经旋风分离器收集,再送入脱酸炉,用含氮空气吹洗气相二氧化硅至PH值为4～6即为成品.
其化学反应式如下：
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产过程中不可避免的副产物,其比例约占单体总产量的10%~15%.由于Si原子上多出一个甲基,用其合成白炭黑的机理要比用SiCl4复杂得多.
在20世纪60~70年代,气相白炭黑主要以四氯化硅为原料,生产工艺较易控制,但成本较高.目前气相白炭黑制造公司与有机硅单体生产公司密切合作,利用廉价的有机硅副产物为主要原料,生产气相法白炭黑；而气相法白炭黑生产过程中副产的盐酸,则返回有机硅单体厂用于有机硅单体的合成,同时用于有机硅产品的后加工,形成一个资源循环利用,相互促进发展的良性循环,具有极好的社会经济效益.德国迪高沙（Degussa）公司和美国卡伯特（Cabot）公司的气相法生产技术全球领先.他们的生产装置规模大,自动化程度高,产品成本低,牌号（尤其是应用于特殊领域的功能性专用产品牌号）多,品质好,如表面积分布均匀、含水量低.我国沈阳化工股份有限公司及上海氯碱化工股份有限公司也采用气相法生产,但在生产规模、生产技术、自动化程度及产品牌号等方面远不及国外大公司.广州吉必盛科技实业有限公司是目前国内产量最大,牌号最全,技术最先进的气相二氧化硅供应商,是气相二氧化硅国家标准GB20020-2005负责起草单位.
2.2.2 沉淀白炭黑（沉淀二氧化硅）的制备工艺
沉淀二氧化硅由水玻璃（硅酸钠）与硫酸或盐酸反应制得.其中反应式如下：
SiO2+ Na2CO3—>SiO2•Na2O + CO2
(SiO2•Na2O)ag+ H2SO4—> SiO2+ Na2SO4+ H2O
沉淀白炭黑所用的原料水玻璃,又名泡花碱,无色、青绿色或棕色的固体或黏稠液体,是由硅石（石英砂）、纯碱（土碱）在熔化窖中共熔、冷却、粉碎制得,其燃料为煤、天然气、煤气均可.水玻璃生产工艺可分为干法和湿法两种,通常所用的是干法生产固体水玻璃,再溶解转换成所需要规格的液体水玻璃.
沉淀法的生产技术、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,颗粒表面水性羟基键合严重,消弱了产品的结合力.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品种处理的改良技术.采用二次结晶新工艺,可以全自动工艺化生产.其SiO2含量在94%以上,比表面积达269~320m2/g,粒径最粗为1000目,最细可达纳米级.
白炭黑用量最大的领域是在橡胶行业中作为最佳白色补强填料.近年来,由于国内胶鞋及轮胎工业的发展,刺激了作为橡胶补强剂的白炭黑生产的快速增长.目前国内外填料用白炭黑,主要以石英砂为原料制成水玻璃后,再以沉淀法生产白炭黑.该生产工艺耗费大量纯碱和酸,生产成本较高.不少研究者正在探讨用硅藻土、蛇纹石、硅灰石、高岭土、膨润土等非金属矿物和其他原料生产白炭黑的工艺.第三军医大学研究成功用硅藻土生产白炭黑和聚合氯化铝.浙江广科化工有限公司、吉林省临江市业住化工有限公司用硅藻土生产白炭黑.宜宾五粮液集团精细化工有限公司是国内唯一一家用植物（如稻壳、谷壳灰为原料）生产白炭黑（二氧化硅）的厂家,年产白炭黑4000t.
2.3 白炭黑的应用
白炭黑由于其耐酸、耐碱、耐高温及良好的电绝缘性能和分散性,因而被广泛地用于橡胶、塑料、涂料、造纸、日用化工等行业中作为最佳的白色补强填料.气相法白炭黑制备复杂,成本高,主要用于特殊用途.
2.3.1 气相法白炭黑的应用
气相白炭黑广泛地用于硅橡胶、油漆涂料、油墨和复印机墨粉、胶黏剂、电缆料与不饱和聚酯树脂、植物保护、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.
气相白炭黑大量的应用于室温硫化硅橡胶和高温化硅橡胶,它们往往是以附聚体的形式分散在基体中形成三维的网状结构,与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.
在液态涂料和油漆中,气相白炭黑兼有流变助剂、防沉剂、助分散剂、消光剂的功能.在配方中加入气相白炭黑,可以控制体系的流变性和触变性,既防止涂料和油漆在施工过程中的流挂现象,又可保证涂层厚薄均匀,获得高品质的涂刷效果.气相白炭黑在液态涂料和油漆中,能够提高颜料和填料的悬浮性,改善颜料的分散性,从而有效防止颜料和填料在体质中沉降,使其具有良好的储存性.气相白炭黑作为消光剂,其作用是调整漆膜的表面光泽,并赋予漆膜表面良好的油腻感.另外,气相白炭黑在油漆和涂料体系中,能够提高涂层的抗刮擦和耐磨性能,加强了防腐蚀的作用.
粉末涂料中也常常用到气相白炭黑.在粉末涂料中,气相白炭黑可以改善粉末涂料的自由流动、防结块和流动特性.
气相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.在塑料的混料中加入传统的填料外,再加入少量的气相白炭黑就会产生明显的补强作用,大大提高材料的强度和力学性能,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.
气相白炭黑是一种重要的无机化工原料,在工业发展中有着不可替代的作用,除了传统的应用行业外,还必将应用于新的领域,但由于其价格较高,往往限制了其更广泛的应用,如在橡胶行业中目前还是大量使用沉淀白炭黑.
2.3.2 沉淀白炭黑的应用
沉淀白炭黑又称沉淀水合二氧化硅.它是一种具有高比表面积、高结构、高活性的补强填充改性材料,因其具有特殊的表面结构和颗粒形态结构以及独特的物理、化学特性,应用领域广泛,是一种重要的补强填充剂.在浅色和彩色产品中更具有炭黑所无法比拟的优点,表面活性和补强性能比其他无机浅色填料（如碳酸钙、陶土、高岭土、云母等）更优异.
通过控制沉淀白炭黑制备反应过程中物料的比例、流量以及反应的压力、温度、时间,经过滤、洗涤和干燥等后处理,可得到不同比表面积、粒径、纯度、结构度、孔隙度的制品.白炭黑生产工艺不同,其物理、化学特性也各不相同,如表3-7所示.
表3-7 不同规格的白炭黑的物理、化学特性
项目 Zeosil175 Zeosil15 Zeosil175Gr Zeosil125Gr Tixosil383
二氧化硅质量分数 0.93 0.92 0.93 0.93 0.93
PH值 6.8 6.9 6.8 6.7 6.9
水分质量分数（105℃,2h） 0.055 0.060 0.060 0.060 0.070
灼烧减量（1000℃/% 4.0 4.5 4.0 4.0 4.5
CTAB比表面积/（m2/g） 162 160 165 120 160
BET比表面积/（m2/g） 165 240 168 125 260
DOP吸油值/(ml/100g) 280 250 250 230 250
压紧密度/（mg/m3） 0.28 0.30 0.30 0.30 0.17
干基筛余物质量分数（10目） — — 0.80 0.85 —
325目湿筛余物质量分数 — — — — 0.005

不同比表面积、不同粒径大小的白炭黑可满足不同用途和性能要求.沉淀白炭黑广泛用于橡胶、塑料的填充补强剂、油漆增稠剂、油漆涂料添加剂、合成润滑脂和硅脂稠化剂、制革业平光剂、农药分散剂、造纸填充剂、合成树脂（聚酯树脂、弹性聚氨酯）的添加剂、电子电气业绝缘绝热填料及日用化工原料等行业.同时用于聚丙烯、无毒聚氯乙烯塑料薄膜的开口剂和食品、农药医药的防结块剂和载体.
沉淀白炭黑用量最大的领域是在橡胶工业中作为最佳的白色补强填料,在白色和浅色填料中补强性能和表面活性优异,广泛用于橡胶鞋底、轮胎、胶管、胶带、胶辊、橡胶密封件等产品.
生产橡胶制品过程中通常需要在胶料中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性,但由于炭黑的加入使得制品均为黑色且档次不高.将白炭黑作为补强剂,在普通橡胶中添加少量白炭黑后,产品的强度、耐磨性和抗老化性等性能均达到或超过传统高档橡胶制品,而且能生产出新颖、性能优异的新一代橡胶制品,如白炭黑改性的橡胶材料,并且可以保持颜色长久不变.彩色轮胎侧面胶的抗折性能由原来的10万次提高到50万次以上且有望在不久的将来,实现国产汽车、摩托车轮胎的彩色化.
将白炭黑加入到聚氯乙烯、环氧树脂、乙烯基树脂等可加工树脂材料中,能明显提高产品质量,方便加工成型,提高生产效率,增加品种,扩大应用范围.在聚氯乙烯塑料薄膜中添加白炭黑后,不但提高其透明度、强度、韧性,而且抗老化性能也明显提高.在普通塑料聚氯乙烯中添加少量白炭黑后生产出的塑料门窗硬度、粗糙度和抗老化性能均大幅度提高.利用白炭黑对塑料聚丙烯进行改性,主要技术指标（吸水率、绝缘电阻、压缩残余变形、绕曲强度等）均达到或超过工程塑料尼龙6的性能指标,可实现聚丙烯工程塑料制件替代尼龙6使用,产品成本大幅度下降,其经济效益十分显著.
我国是涂料生产消费大国,但目前国产涂料普遍存在着性能方面的不足,诸如悬浮稳定性、触变性、耐磨性、耐洗刷性能较低等问题,致使每年需进口大量高档涂料.在涂料中,白炭黑可发挥防止结块和悬浮、增稠、触变性等功能.白炭黑在涂料中成功应用,一改过去产品的不足,其主要性能指标大幅度提高,如外墙涂料的耐洗刷性由原来的1000多次提高到1万多次；人工加速气候老化和人工辐射暴露老化时间由原来的250h（粉化1级、变色2级）提高到600h（无粉化、漆膜无变色,色差值4.8）.此外,涂膜与墙体结合强度大幅度提高,涂膜硬度显著增加,表面自洁能力也获得改善.