黑色粉末狀的炭黑是傳統(tǒng)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(yè)。   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(wěn)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(fā)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(wěn)定性及合適的條件。

     根據 DLVO理論,  膠體懸浮的穩(wěn)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(wěn)定體系。  膠粒的布朗運動促使膠�；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,  而使膠體又具有動力學穩(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,  可導致膠體的穩(wěn)定性增加;反之,導致膠體的不穩(wěn)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(wěn)定狀態(tài)。   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(wěn)定狀態(tài),  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。