黑色粉末狀的炭黑是傳統(tǒng)的橡膠、  塑料填充補(bǔ)強(qiáng)劑,  而白炭黑是白色的補(bǔ)強(qiáng)劑。   目前全世界白炭黑年產(chǎn)量已達(dá)72萬噸,  70%以上用于橡膠工業(yè)。   使用在膠鞋制品上可以改善粘接性和抗撕裂性,  增強(qiáng)牢度,  減輕重量, 生產(chǎn)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(wěn)定劑等。

    我國白炭黑生產(chǎn)起步較晚,  50年代才開始生產(chǎn),  現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)廠家雖很多,  但現(xiàn)在國內(nèi)還供不應(yīng)求,  需要進(jìn)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(fā)展白炭黑生產(chǎn)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(xì)小粉末,  粒度一般在5一40  n m范圍內(nèi)。   白炭黑在橡膠中補(bǔ)強(qiáng)性好壞主要取決于它的粒徑大小,  表面性質(zhì)及結(jié)構(gòu),  一般說粒徑小的補(bǔ)強(qiáng)性好,  其分子結(jié)構(gòu)中的表面層一O H基團(tuán)數(shù)多,   補(bǔ)強(qiáng)效果也好。

(一)過程機(jī)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(fù)電性溶液。51 02能從硅酸膠體溶液中縮合成膠團(tuán)聚結(jié)成疏松、  細(xì)分散絮狀結(jié)構(gòu),  沉淀出白炭黑。  這需要考察51 02粒子在硅酸膠體溶液中穩(wěn)定性及合適的條件。

     根據(jù) DLVO理論,  膠體懸浮的穩(wěn)定性決定于粒子內(nèi)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(dòng)聚集為大顆粒,  故屬不穩(wěn)定體系。  膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)促使膠�；ハ嘟佑|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(dòng)力學(xué)穩(wěn)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(dǎo)致膠體的穩(wěn)定性增加;反之,導(dǎo)致膠體的不穩(wěn)定。

     在硅酸鈉溶液里含有二氧化硅負(fù)離子,加入 Na lc  便帶進(jìn) Na+ ,  能減弱靜電作用, 在51 0:周圍形成一個(gè)擴(kuò)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(shí),  促進(jìn)膠體溶液中51 02· nH20(以下簡稱5 102)粒子互相分散呈穩(wěn)定狀態(tài)。   當(dāng) N a C I加入量達(dá)到膠粒的臨界電位時(shí),  膠粒周圍擴(kuò)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(shí),  51 0:粒子呈不穩(wěn)定狀態(tài),  依其所處條件不同,  它們形成疏松、細(xì)分散、   白色絮狀51 0:粒子的沉淀(稱絮凝作用),  或者形成堅(jiān)硬、  緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(chǎn)過程中需要在一個(gè)合適的反應(yīng)條件下,  加入一定量的電解質(zhì)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(chǎn)實(shí)際中往往由于某些條件的微小波動(dòng),  使產(chǎn)品中凝膠量增加,  白炭黑質(zhì)量明顯下降。