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硅橡膠制品材料分析,了解白炭黑的成分嗎?

文章出處:廣東帝博科技有限公司 人氣:-發表時間:2018-11-14

  白炭黑作為硅膠制品原材料最主要的補強劑除此之外它還是橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨、造漆等工業不可缺少的原料,所以在質量上自然不可被忽略,而我們常用的很多硅膠用品必須來源于它,所以對材質要求與產品的性能都有一個詳細解析,那么白炭黑到底是由什么加工,又是如何制取的呢?

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  白炭黑多數由國外供應,國外不僅產量大,而且還在向各種各樣無機精細化工產品發展。國內生產廠家十多個,生產的白炭黑大多 用于硅膠與橡膠補強劑占據多數。近年來,隨著人民生活水平的提高,橡膠工業的產品結構發生了新的變革,黑色橡膠的用量日益 減少,代之而起的淺色、彩色、透明或半透明硅橡膠制品需求量與日俱增,因而市場對白炭黑的需求量增加很快。

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  谷露硅華酸浸提銫后的浸出渣,由于浸出鐵錳等元素,白度提高;由于浸出各種堿性成分,SiO2含量亦比硅華有所提高,使其更接 近于制取水玻璃、白炭黑、活性白炭黑對SiO2原料高硅低鐵的要求。為了利用硅華中的硅資源,我們進行了硅渣制白炭黑的試驗。

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  制備白炭黑必須使用硅酸鈉(俗名水玻璃),因此,首先由硅渣制備硅酸鈉溶液。本實驗采用氫氧化鈉溶液加壓浸出硅渣制取硅酸 鈉溶液的濕法工藝。制備白炭黑的工藝路線是:采用鹽酸加水玻璃制溶膠,然后再與水玻璃反應制取白炭黑,經洗滌、干燥、粉碎 而得白炭黑產品。

 

  一、由硅渣制水玻璃

 

  試驗在21高壓釜中進行,硅渣與NaOH溶液在一定溫度和壓力下,經過一定時間反應制得水玻璃。經酸浸后的硅渣含SiO2 85%,NaOH 采用化學純試劑,每次試驗取硅渣300g,按模數m=SiO2/Na2O=3.3配加NaOH,進行了溫度、壓力、時間、SiO2過量百分數的條件試驗 。

 

  在試驗條件下,硅渣SiO2的浸出率波動在50% ~ 60%,也就是說,硅渣中活性SiO2為60%左右,其它SiO2屬于惰性成分,不易被堿溶 出。根據試驗結果,選定硅渣濕法制水玻璃的條件為:時間2h,溫度160℃,NaOH濃度18%,硅過量率20%。在此條件下做大樣試驗, 水玻璃模數2.5左右。

 

  二、白炭黑試劑

 

  由硅渣制得的多個水玻璃試驗樣品混合后經化學分析:Na2O含量8.86%,SiO2 21.2%,模數2.47,濃度35’Be,比重1.32。本試驗用 水玻璃為原料制取白炭黑。

 

  1. 溶膠的制備

 

  先將自制的水玻璃(濃度35’Be,m=2.47)稀釋為15’Be,然后以12’Be的鹽酸為底液,在機械攪拌下加入稀釋好的水玻璃,控制好投料速度,直到溶液的pH=3 ~ 3.5時便得溶膠。

 

  在白炭黑的制備過程中,溶膠的制備是重要的一步。產品透明度的好壞和橡膠物理性能的優劣在很大程度上取決于溶膠的質量。而 溶膠的濃度、pH值、成膠溫度,放置時間對溶膠的穩定性又有很大影響;因而溶膠的制備需要嚴格操作。經過試驗,選擇溶膠的 SiO2含量為6.5% ~ 8.5%,pH為3 ~ 3.5,在此條件下制得的溶膠穩定性好,不易凝結成塊,且清澈透明。

 

  2. 反應工藝

 

  反應工藝是整個白炭黑制備過程中關鍵的一步,反應pH值的控制在很大程度上決定了產品的質量。我們在pH 6 ~ 9的范圍內進行了 大量的試驗比較,確定和選擇了反應pH值為7.8 ~ 8.2,反應溫度為70℃,在此條件下制得的白炭黑,其細度、視比容、吸油值等項 指標均好。另外,反應加料速度不宜太快,加料速度快,易在局部產生凝膠,而導致白炭黑視比容、吸油值等項指標下降,故應緩 慢加料。

 

  3. 洗滌

 

  將反應沉淀物與溶液過濾分離后,先用自來水洗滌,再用少量純水洗滌,使NaCI含量小于1.5%,因為氯化鈉殘留量過大會影響產品 純度和硫化橡膠的性能。

 

  4. 干燥

 

  白炭黑吸水性強,不易干燥,洗滌后的沉淀物在150℃下靜態干燥6h,使白炭黑中的水分降到6%以下。

 

  三、白炭黑產品質量

 

  本試驗試制的白炭黑產品質量可達通用級白炭黑的部頒標準,多數項目質量達到活性白炭黑質量標準,SiO2含量、折光率稍低于活 性白炭黑質量要求,這可能與硅渣硅含量較低,引入水玻璃雜質較多有關,還需進一步研究,方可達到活性白炭黑標準。

 

  硅渣中的SiO2與石英砂中的SiO2比較,優點為活性高,易浸取;缺點為SiO2含量低,雜質含量高。至于將來是否開發利用硅華中的 硅資源,用以制水玻璃和白炭黑,應視當地硅資源情況和西藏地區對硅產品的需求而定。若有市場,且缺石英砂,開發硅華中的硅制水玻璃和白炭黑無疑是合理的;若優質石英砂資源豐富,則應為硅華中的硅尋求其它更好的用途。


此文關鍵詞:硅膠,硅橡膠,硅膠制品,半透明硅橡膠制品

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