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      白炭黑的用途有哪些?

      雙擊自動滾屏 發布時間:2018/5/30 閱讀:5645次 【字體:

      白炭黑主要成分是二氧化硅,外觀為白色粉末或粒狀,具有耐高溫、不燃燒、電絕緣性號的優點。能與燒堿發生化學反應,生成硅酸鈉和水。
       
          按生產方法不同,白炭黑可分為氣相法和沉淀法兩種,其用途也有很大區別。沉淀白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補強劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作涂料和不飽和樹脂增稠劑,超細二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作涂料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開口劑等。
       
      一、沉淀法白炭黑在輪胎中的應用
          白炭黑最初僅作為裝飾膠條用于白胎側轎車輪胎中,后其用途逐漸擴大,目前已在輪胎各部件中使用。
        
          在輪胎胎面膠中用白炭黑,特別是高分散性沉淀法白炭黑與偶聯劑并用可同時提高輪胎壽命(改善耐磨性)和安全性(改善抗濕滑性),降低燃油消耗(降低滾動阻力),因此,目前國外輪胎生產廠家多在胎面中并用高分散性白炭黑,可有效改善輪胎性能。
        
          此外,沉淀法白炭黑用于輪胎胎體和帶束層中,可改善膠料與鋼絲簾線的粘合力(例如間-甲白體系);在輪胎胎側膠中用白炭黑部分代替炭黑可大幅度提高膠料的耐久性能,改善耐屈撓和抗沖擊性,用于轎車和載重輪胎的胎  包布中可保持膠料的尺寸穩定性,并提高其抗機械損傷的能力。
       
      (1) 胎面
          胎面是輪胎與路面接觸的部位,因此,對其提出三個基本要求:一是具有較高的濕路面的抓著力或較好的牽引性,以確保車輛行駛及人員的安全;二是滾動阻力小,以節省燃油。一般來講,輪胎滾動阻力降低3-4%,耗油量可減少1%;谔ッ娴臐L動阻力約為輪胎的50%,降低期滾動阻力則是節省燃油的重要途徑;三是耐磨耗,使用壽命長。
       
      (2) 胎側
          胎側是一層能夠保護胎體免受氣候侵蝕的外層膠,它應當具有耐  性好,抗氧老化,耐磨耗、耐撕裂、耐周向及徑向龜裂、疲勞壽命長等性。為此,輪胎胎側一般都采用含防老劑、抗臭氧劑和石蠟的天然橡膠/聚丁二烯橡膠并有的膠料。但防老劑消耗盡后,胎側會變硬和龜裂;耐抗臭氧劑和石蠟會使其褪色,且抗臭氧劑具污染性,此時若用沉淀法白炭黑,可使上述現象明顯減弱。
       
      (3) 鋼絲簾線粘合
          沉淀法白炭黑被廣泛應用于鋼絲帝線掛膠。它既可與間苯二酚甲醛樹胎并用構成RFS粘合體系,增加鍍鋼絲與橡膠的粘合,也可與有機鉆鹽并用構成白炭黑/鈷和白炭黑/樹脂/鈷粘合體系。這兩個粘合體系在熱。濕氣和鹽水老化前后的粘合力均隨白炭黑用量的增加而呈現堿性增加。
       
          白炭黑已越來越廣泛的應用于輪胎中,以“綠色輪胎”為代表的各種輪胎越來越青睞白炭黑,因此,開發更加改善和輪胎性能的白炭黑將是重要的一環。
       
      二、氣相法白炭黑在涂料中的應用
      (1)消光劑
          氣相法白炭黑折光指數1.46 , 與成膜樹脂的折光指數接近,對漆膜顏色沒有影響。在成膜過程中遷移到漆膜表面,能使漆膜表面產生預期粗糙度,明顯地降低其表面光澤,是一種良好的消光劑。消光效果主要取決于產品的三個性能:孔積率,粒徑和表面處理。使用氣相法白炭黑時要注意與漆膜厚度的匹配,在厚膜漆里采用顆粒非常細的氣相法白炭黑,是不能產生適當的粗糙度的微細表面,反之如在薄膜漆里采用顆粒粗大氣相法白炭黑,雖然其消光效果非常好,但是漆膜表面的粗糙度將不能為絕大多數用戶接受。
       
      (2)流變助劑
          流變性是涂料的重要性能,它直接影響到涂料的外觀、施工性能及貯存穩定性等性能,而不同涂料體系對流變助劑的要求也有差異。
        
          對于油性體系而言,大部分流變助劑都是形成氫鍵而起作用,表面未處理的氣相法白炭黑聚集體是含有多個羥基,一是孤立的、未受干擾的自由羥基;二是連生、彼此形成氫鍵的鍵合羥基。這一特性賦予油性涂料非常好的貯存性能和施工性能,特別是厚漿型涂料(如船舶漆),既能保證涂料在一定的施工剪切力下有良好的流動性,又能保證涂膜的一次施工厚度。
       
          同時,氣相法白炭黑由于能形成氫鍵而提高體系的中低剪切粘度,從而起到增稠作用。因此,氣相法白炭黑在油性體系當中的應用非常廣泛。不過在水性體系中,由于水分子也會與氣相法白炭黑形成氫鍵,大大影響其作用,所以通常會對其表面進行封端處理,并引入氧化鋁等改性,利用配位效應而起流變作用,以避開水的影響。但從目前應用的情況來看,都不是很理想,需要反復搭配實驗,而且使用不當時還會導致體系有肝化的趨勢。
       
      (3)防沉劑
          氣相法白炭黑是一種理想的防沉劑,它形成的氫鍵結構非常均勻穩定,而且是三維網狀結構。因此,對于防止涂料體系中顏料的沉淀非常有效。特別是對于色漿體系,適當的添加量將大大提高色漿的穩定性,而且能夠減少潤濕分散劑的量,以提高色漿的適用性并減少色漿對涂料體系的影響。氣相法白炭黑的防沉作用對涂料存放非常有利,特別是某些顏料如金屬粉和薄片,都極易沉淀及不能完全懸浮,使用氣相法白炭黑可保證其分散不沉淀,明顯改善涂料的開罐性能。以配方總量計,氣相法白炭黑用量在0.4%至0.8%的范圍內,但特殊情況下,比如富鋅漆,需增加到2%。
       
      (4)抗耐磨劑
          氣相法白炭黑采用甲基丙烯硅烷進行表面處理后,可以添加到聚氨酯涂料中,起到耐摩擦的作用。加入5%-15%的氣相法白炭黑,耐摩擦性可提高10%至35%,同時涂料的流變性能和干膜的光學性能都不受負面影響。此時,添加量大的氣相法白炭黑應該認為是活性填料,而不是助劑。
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