气相法白炭黑的特性及其在硅橡胶中的应用.pdf

维普资讯 综述 ·专论 机l·材料SIL，2IC0O04NE，M18AT(5E)R：I3A4L--38 气相法 白炭黑的特性及其在硅橡胶中的应用 段先健 ，吴利民，杨本意，王跃林 (广州吉必时科技实业有限公司，广州 510510) 摘要：简述了气相法 白炭黑的发展及国内生产情况，介绍了气相法白炭黑的结构和表面性质，以及在 热硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶 中的应用。 关键词 ：气相法白炭黑，热硫化硅橡胶 ，室温硫化硅橡胶 中图分类号：TQ127．2 文献标识码：A 文章编号：1009—4369(2004)05—0034—05 20世纪40年代，德国Degussa公司成功开 生二氧化硅粒子；随着粒子逐渐远离火焰，其温 发出以四氯化硅 (S~CL,)在氢氧焰中高温水解 度也逐渐降低，粒子之间相互碰撞、粘附和熔 制备气相法白炭黑 (Si02)的生产工艺。气相法 结，形成聚集体，二氧化硅聚集体的形状很不规 白炭黑的出现，赋予了橡胶 (尤其是硅橡胶)极 则，主要为支链形；而聚集体又因氢键和范德华 好的拉伸强度、撕裂强度，打破了黑色橡胶一统 力的吸引而相互连在一起，形成二氧化硅附聚 天下的局面。经历了几十年的发展后，目前气相 体。附聚体不稳定，受力后容易分开，作用力消 法 白炭黑的制造工艺已达到非常高的水平，原材 除后又容易再次附聚；而聚集体是稳定的，一般 料已由最初的四氯化硅发展到利用甲基氯硅烷生 不会被破坏。 产的副产物 甲基三氯硅烷 (CH3SiCI3)；气相法 1．2 气相法白炭黑的表面性质 白炭黑工业的发展模式也发生了相应地变化，一 气相法白炭黑的原生粒径因聚集而难于表 般都与有机硅单体厂和多晶硅制造企业密切合 征，通常以其比表面积作宏观表示；目前通常以 作，形成资源相互利用的良性循环，社会经济效 比表面积来划分产品的牌号，不同牌号的产品之 益十分显著。而且气相法白炭黑的产品牌号增加 间平均粒径和比表面积相差很大，气相法白炭黑 许多；产品粒径、表面化学性质的控制水平也大 的比表面积一般在 100～400m2／g之间，平均粒 大提高，正朝着功能化、可设计化方向发展。 径为7～40nm。由于气相法 白炭黑是由卤硅烷 目前制备气相法白炭黑的核心技术和市场主 水解生成的；所以，有许多硅羟基 (Si—oH)残 要由德国、美国和 日本的几大公司控制；此外， 留在二氧化硅表面或者聚集体内部，残留在聚集 乌克兰和我国也少量生产气相法白炭黑。我国的 体内部的硅羟基需在较高温度 (850℃以上)下 气相法白炭黑工业起步较晚，目前主要由沈阳化 才能去除，也难于检测，但它们对产品的性能影 工股份有限公司、本公司和上海氯碱化工股份有 响不大；残留在表面的硅羟基活性比较高，对产 限公司生产，其中只有本公司完全采用甲基三氯 品性能的影响很大。硅羟基一般以孤立、相邻和 硅烷为原料。我国气相法白炭黑的生产和表面处 双重等几种形式存在于气相法白炭黑表面 (见图 理水平与国外相比，仍存在很大的差距。 1)，它们可由红外光谱辨别；一般以孤立和相邻 羟基为主[4，5I。 1 气相法白炭黑的性质 1．1 气相法白炭黑的结构 气相法白炭黑是卤硅烷在氢氧焰中高温水解 得到的无定形二氧化硅产品[卜3l。有机 卤硅烷 收稿 日期 ：2004—02—17。 作者简介：段先健 (1975一)，男，硕士，主要从事纳米粉 在高温下水解缩合后生成粒径为7～40nm的原 体材料的开发与应