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| 我國沉淀法白炭黑的研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-07-03 11:16:14 瀏覽次數： |
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一、研究進(jìn)展
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）近年來(lái)我國企業(yè)在消光劑、開(kāi)口劑、高溫硅橡膠補強劑等特種沉淀法白炭黑工業(yè)化生產(chǎn)方面取得較大進(jìn)展。國產(chǎn)沉淀法白炭黑消光劑在分散性、高透明性、儲存穩定性及消光性等技術(shù)領(lǐng)域有了長(cháng)足的進(jìn)步，因此在中低端涂料消光劑市場(chǎng)國產(chǎn)沉淀法白炭黑消光劑占較大份額，其中產(chǎn)品產(chǎn)量較大的生產(chǎn)廠(chǎng)家有通化雙龍化工股份有限公司、北京航天賽德科技有限公司、山西天一納米材料科技有限公司、廣州惠谷化學(xué)有限公司等，這些廠(chǎng)家的總年產(chǎn)量約5000 t。
薄膜開(kāi)口劑用高分散沉淀法白炭黑國產(chǎn)化工作也取得較大進(jìn)展，通化雙龍化工股份有限公司已實(shí)現規?；a(chǎn)，產(chǎn)品在提高薄膜的爽滑性、透明性及表面光潔性、增強薄膜、提高薄膜抗蠕變性能方面與進(jìn)口產(chǎn)品相當。
高溫硅橡膠用沉淀法白炭黑生產(chǎn)技術(shù)也有較快發(fā)展，通化雙龍化工股份有限公司、福建省正盛無(wú)機材料股份有限公司、福建遠翔化工有限公司等不僅申請相關(guān)的發(fā)明專(zhuān)利，而且工業(yè)化產(chǎn)品已投放市場(chǎng)。產(chǎn)品在補強性能、電絕緣性能、抗黃變性能、透明性能等方面接近進(jìn)口產(chǎn)品，現已在江蘇宏達新材料股份有限公司、浙江新安化工集團股份有限公司、東爵精細化工( 南京) 有限公司、東莞絕緣材料公司等高溫硅橡膠生產(chǎn)廠(chǎng)家得到廣泛使用。
沉淀法白炭黑的生產(chǎn)工藝也取得了一定進(jìn)展。沉淀法白炭黑連續化生產(chǎn)取得階段性研究成果，北京化工大學(xué)研制出應用超重力技術(shù)連續化生產(chǎn)白炭黑的方法，并申請了相關(guān)專(zhuān)利。沉淀法白炭黑生產(chǎn)節能減排取得的進(jìn)展主要如下：
(1) 沉淀法白炭黑干燥系統熱風(fēng)爐采用循環(huán)流化床燃燒爐代替原鏈條爐排、往復爐排及沸騰床爐，可提高10%~ 30% 的熱效率，同時(shí)低溫燃燒可減排氮氧化物。
(2) 對干燥過(guò)程余熱、冷渣、熱風(fēng)爐煙氣余熱進(jìn)行回收利用， 株洲興隆化工實(shí)業(yè)有限公司、福建省南平元力活性炭有限公司等已申請了相關(guān)的發(fā)明專(zhuān)利。
(3) 采用熱水洗滌和隔膜壓榨式過(guò)濾機代替廂式過(guò)濾機， 明顯降低水資源消耗，并提高洗滌效率與產(chǎn)品質(zhì)量， 每噸產(chǎn)品可節水20 t 以上。
(4) 改進(jìn)沉淀法白炭黑打漿裝置，提高濃漿固含量， 國內固含量目前最高可達25%，固含量每提高1%可節能4%左右。
二、發(fā)展趨勢
根據沉淀法白炭黑下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，預測未來(lái)5 年我國沉淀法白炭黑需求量年均增長(cháng)速度約為10%，其需求增長(cháng)主要來(lái)源于輪胎、硅橡膠、牙膏、涂料、新能源等領(lǐng)域，未來(lái)沉淀法白炭黑的發(fā)展方向主要集中在以下幾個(gè)方面。
(1) 綠色輪胎用高分散沉淀法白炭黑。綠色輪胎也稱(chēng)環(huán)?；虻臀廴据喬?，是指在輪胎配方中用高分散沉淀法白炭黑取代炭黑，從而降低輪胎的滾動(dòng)阻力，減少油耗，實(shí)現減少汽車(chē)廢氣排放的環(huán)保效應。自20 世紀90 年代以來(lái)，米其林公司使用羅地亞公司的高分散白炭黑Zeosil 1165MP推出高性能綠色輪胎后，綠色輪胎以其舒適安全、環(huán)保節能的特點(diǎn)逐漸被大眾接受。
最近幾年，使用高分散白炭黑的綠色輪胎產(chǎn)量保持著(zhù)10% ~20%的年增長(cháng)率，而且越來(lái)越多的原配輪胎指標中開(kāi)始指定添加白炭黑。由于歐洲對乘用車(chē)輪胎的濕牽引性和滾動(dòng)阻力的要求高，綠色輪胎在歐洲市場(chǎng)發(fā)展較快，而且歐盟已經(jīng)規定新車(chē)原配輪胎必須采用綠色輪胎，因此歐洲是高分散沉淀法白炭黑使用比例最高的地區。
(2) 高溫硅橡膠用高分散沉淀法白炭黑。硅橡膠具有優(yōu)異的耐高/ 低溫性、耐候性、憎水性、電氣絕緣性和生理惰性等特點(diǎn)，在國防軍工、電子電器、醫療衛生、工農業(yè)領(lǐng)域及人們的日常生活中應用廣泛，近年來(lái)保持良好的發(fā)展勢頭。據報道， 到2011 年我國高溫硅橡膠需求量可達到25. 5萬(wàn)t。
作為硅橡膠制品的補強劑，高分散沉淀法白炭黑的用量一般為15~20 份，照此計算，用于高溫硅橡膠中的高分散沉淀法白炭黑需求量將達5 萬(wàn)t。硅橡膠專(zhuān)用高分散白炭黑的代表產(chǎn)品有日本生產(chǎn)的牌號為L(cháng)P 的產(chǎn)品，法國羅納普朗克公司生產(chǎn)的牌號為132 的產(chǎn)品， PPG 臺灣公司生產(chǎn)的牌號為927 和928 的產(chǎn)品等。國內雖有廠(chǎng)家生產(chǎn)同類(lèi)產(chǎn)品，但質(zhì)量和國外產(chǎn)品相比尚有一定差距。
(3) 高檔涂料用特種沉淀法白炭黑。高分散沉淀法白炭黑在涂料中可作為消光劑，原理是其能使涂膜表面變粗糙，不均勻的表面和微弱的粗糙會(huì )造成光的散射，從而降低光澤, 起到消光作用。
隨著(zhù)新技術(shù)的發(fā)展，用蠟對白炭黑進(jìn)行表面處理，可以改善其分散性， 克服其易產(chǎn)生凝聚沉淀的弊病， 保留其消光效率高的特性，同時(shí)也賦予其涂料手感好、耐劃傷等優(yōu)點(diǎn)。
目前，用蠟處理的高分散沉淀法白炭黑是涂料工業(yè)最好的一種消光劑。消光劑專(zhuān)用高分散超細白炭黑代表產(chǎn)品有GRACE 公司生產(chǎn)的牌號為ED30、 ED50、 C906、C907、C810、 W300、W500、W900 的系列產(chǎn)品；法國羅納普朗克公司生產(chǎn)的牌號為T(mén)34M 的產(chǎn)品；德國德固賽公司生產(chǎn)的牌號為ok412、 o k500、R970、TS100 的系列產(chǎn)品；日本德山槽達株式會(huì )社生產(chǎn)的牌號為K500 的產(chǎn)品等。
(4) 磨料型牙膏用特種沉淀法白炭黑。沉淀法白炭黑是目前牙膏用摩擦劑的主要品種之一。沉淀法白炭黑比表面積大、吸附能力強、吸附物質(zhì)多、顆粒均勻，有利于提高產(chǎn)品透明度，且性質(zhì)穩定，無(wú)毒無(wú)害， 因此是一種較好的牙膏原料。沉淀法白炭黑在牙膏中應用時(shí)間不長(cháng)，但已顯示出多種功能， 首先可充當緩蝕劑、增稠劑，還可作觸變劑和摩擦劑，越來(lái)越多的牙膏廠(chǎng)家已選用國產(chǎn)高分散沉淀法白炭黑。這個(gè)產(chǎn)品在牙膏中應用有2個(gè)要求；一是純度要達到醫藥級， 二是要達到一定的粒徑和摩擦性。其代表產(chǎn)品有美國Huber 公司和PPG 公司透明牙膏專(zhuān)用白炭黑產(chǎn)品，法國羅納普朗克公司透明牙膏專(zhuān)用白炭黑產(chǎn)品等。
(5) 蓄電池隔板用特種沉淀法白炭黑。據報道， 歐洲阿莫西爾公司生產(chǎn)用于高性能鉛酸蓄電池的高品質(zhì)微孔聚氯乙烯/ 白炭黑隔板，這種隔板特別適用于膠體電池以及各類(lèi)動(dòng)力型、長(cháng)壽命、高比能量電池的應用場(chǎng)合。我國楊秀宇、葉順紀等也申請了專(zhuān)利蓄電池用硅玻復合隔板 ( 專(zhuān)利申請號96107959. 2) 。我國是蓄電池生產(chǎn)和使用大國， 蓄電池隔板用特種沉淀法白炭黑未來(lái)應有較大需求。
(6) 絕熱材料用特種沉淀法白炭黑。絕熱材料是指熱導率低于0.175 W m-1 K-1的材料。絕熱材料用特種沉淀法白炭黑要有較大的比表面積、較高的孔隙率和較低的密度。通用電氣公司早在1987 年就申請了這種沉淀法白炭黑應用的相關(guān)專(zhuān)利，并將其用于家用冰箱和冷藏箱的絕熱材料中。近年來(lái)國內已有多家科研機構進(jìn)行相關(guān)研究，主要研究該種白炭黑的合成技術(shù)和應用技術(shù)。
(7) 造紙用沉淀法白炭黑。日本、瑞典等國均選用高分散沉淀法白炭黑作為造紙的優(yōu)良助劑。高分散沉淀法白炭黑是一種多孔性物質(zhì)，內部充滿(mǎn)小孔，表面具有的烷醇基能和紙漿纖維表面羥基形成氫鍵，干燥時(shí)白炭黑與紙漿纖維牢固地結合在一起，具有提高紙制品強度的作用； 并且高分散沉淀法白炭黑的多孔性，有助于其大量吸附油墨，起到防止透印的作用。
由此可見(jiàn)，高分散沉淀法白炭黑是新聞紙輕量化中必不可少的功能性助劑之一，是其他填料不可代替的。另外造紙用高分散沉淀法白炭黑無(wú)需干燥，使用時(shí)和紙漿一起混合，再與紙一起干燥即可，節省了白炭黑干燥所需能量， 同時(shí)降低了成本。
(8) 各種非金屬礦物制備沉淀法白炭黑。非金屬礦物制備沉淀法白炭黑技術(shù)是指采用廉價(jià)的非金屬礦作為硅源，通過(guò)一系列化學(xué)合成工藝制備沉淀法白炭黑。其技術(shù)關(guān)鍵是將結晶的二氧化硅和硅酸鹽轉變成非晶態(tài)的二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄欖石、蛇蚊石、高嶺土、硬質(zhì)高嶺土、煤矸石、粉煤灰等。較為成熟的工業(yè)制備工藝有用稻殼工業(yè)化生產(chǎn)白炭黑( 專(zhuān)利申請號200510021640. 1) 、用氟硅酸鈉氨化制高補強白炭黑( 專(zhuān)利申請號01141442. 1) 和用石煤提釩浸出液制備沉淀法白炭黑。
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