黑色粉末狀的炭黑是傳統的橡膠、  塑料填充補強劑,  而白炭黑是白色的補強劑。   目前全世界白炭黑年產量已達72萬噸,  70%以上用于橡膠工業。   使用在膠鞋制品上可以改善粘接性和抗撕裂性,  增強牢度,  減輕重量, 生產出各種色彩鮮艷、   晶瑩透明、  輕巧美觀的膠鞋制品;  還可用于塑料開口劑和增稠劑;  用于藥物作穩定劑等。

    我國白炭黑生產起步較晚,  50年代才開始生產,  現在有天津化工研究院、  北京化工研究院、  青島化工二廠等單位從事這方面研究。  生產廠家也很多,  主要有廣州人民化工廠、  上海滬東化工廠、  吉林通化第二化工廠,  浙江蕭山石英化工廠等。  生產廠家雖很多,  但現在國內還供不應求,  需要進口一部分。  今后隨著人民生活提高和大量橡膠制品的出口,  對白炭黑的需求量將會更大,  發展白炭黑生產具有重要意義。

     白炭黑又稱為膠體二氧化硅,  分子式是51 02·n H:0,  它是無定型的細小粉末,  粒度一般在5一40  n m范圍內。   白炭黑在橡膠中補強性好壞主要取決于它的粒徑大小,  表面性質及結構,  一般說粒徑小的補強性好,  其分子結構中的表面層一O H基團數多,   補強效果也好。

(一)過程機理

    在硅酸鈉溶液中加入定量的鹽酸,  可得到硅酸膠體溶液,  即:NaZSIO3+ ZHCI= HZSIO3+ ZNaCI(硅酸膠體溶液)硅酸膠體溶液是不溶于水中的酸,  它們聚集成膠核,  膠核表面的硅酸分子離解為離子。HZSio:架早乏H七+ HSIO3-其中 HIS O,一留在膠核表面,  硅酸膠體溶液是負電性溶液。51 02能從硅酸膠體溶液中縮合成膠團聚結成疏松、  細分散絮狀結構,  沉淀出白炭黑。  這需要考察51 02粒子在硅酸膠體溶液中穩定性及合適的條件。

     根據 DLVO理論,  膠體懸浮的穩定性決定于粒子內范德華引力和固液界面的雙電層排斥力。  膠體溶液的特征是膠粒會自動聚集為大顆粒,  故屬不穩定體系。  膠粒的布朗運動促使膠粒互相接觸而聚集,  但是任何一種溶膠的膠粒都帶有相同符號的電荷,  其排斥作用阻礙膠粒彼此的接觸,  而使膠體又具有動力學穩定性。

    由上可知,凡能降低膠粒之間吸引位能或增加膠粒之間的排斥位能 的因素,  可導致膠體的穩定性增加;反之,導致膠體的不穩定。

     在硅酸鈉溶液里含有二氧化硅負離子,加入 Na lc  便帶進 Na+ ,  能減弱靜電作用, 在51 0:周圍形成一個擴散雙電層。雙電層外殼帶正電的 N a+之間相互排斥力大于膠粒之間范德華引力時,  促進膠體溶液中51 02· nH20(以下簡稱5 102)粒子互相分散呈穩定狀態。   當 N a C I加入量達到膠粒的臨界電位時,  膠粒周圍擴散層壓縮,  直至雙電層排斥力不足以抗衡膠粒之間的范德華引力時,  51 0:粒子呈不穩定狀態,  依其所處條件不同,  它們形成疏松、細分散、   白色絮狀51 0:粒子的沉淀(稱絮凝作用),  或者形成堅硬、  緊密的網狀結構的51 0:硅凝膠(稱凝膠作用),  通稱為51 0:粒子的聚集作用。因此,  生產過程中需要在一個合適的反應條件下,  加入一定量的電解質N a C I作為絮凝劑,  使51 0:原級粒子聚集成二次粒子沉積下來,而不允許凝膠生成。在生產實際中往往由于某些條件的微小波動,  使產品中凝膠量增加,  白炭黑質量明顯下降。