沉淀法白炭黑的研制2

(二)  实验

Na:0)为3. 3士0. 2,  比重40O Be的水玻璃。国产水玻璃通常模数在2. 4~ 3. 6范围,  比重在4 O Be左右。  可选为沉淀法生产白炭黑的原料。

 (2)酸:  用 HCI、  HZSO;、  HNO3等无机酸,  根据是否价廉及易得等因素,  本试验选用工业盐酸。

3 .  工艺条件选择

    反应是属酸碱中和复分解反应,  影响反应产物物理特性的因素多且复杂,  关键是要防止硅酸胶体溶液聚集成为硅酸凝胶。  对质量高的产品,  工艺参数变量的允许范围又十分狭窄。   因此,  严格控制工艺参数十分重要。

( 1)   反应温度的影响:  硅酸的单分子在缩合成硅酸胶体溶液过程中,  胶粒的布朗运动随温度提高而加剧,  促使胶粒互相接触而聚结形成的胶团稳定性小。   数量小的胶团就可以聚结成疏松、  絮状结构的51 0:二次粒子,  一次粒子缩合度低,  剩余的表面经基数就较多,  根据 R.  K.  l re  对水凝胶中一次粒子直径大小及经基数关系规律如表 l 。

(3 )电解质的影响:  不同种类的酸选用对应的盐类,  如 H CI选用 N a CI;   HZSO`选用 NaZSO`。  根据电解质对溶胶的聚集作用,  加入少量电解质可以使胶粒周围的双电层压缩,  促使双电层排斥力降低,  直至双电层排斥力不足以抗衡胶粒之间范德华引力时就发生了凝结聚集。   电解质添加量一般都低于临界聚集浓度, 不同种类的电解质在不同条件下其临界聚集浓度是不相同的。   在等电点 p H值3. 5以下电解度对凝胶几乎没有影响,  pH值在3.5以上,  溶胶中的51 0:粒子开始载有负电荷。   电解质 Na lc  加入,   即带进 N a士,  在胶团51 0:粒子周围形成一个双电层如图1 ,  带正的 Na+外壳之间总的净排斥力的影响,  促使胶粒互相分散,  絮凝作用得到极大的加快,  使51 0:原级粒子聚集成二次粒子,  并以疏松、  细分散、  絮状结构沉淀。  试验证明:  加入适量的 Na lc  溶液可以改善产品质量。

4.  其他应注意的问题

(1 )  预混合和搅拌:  反应釜装有搅拌桨,  使水玻璃、   电解质、  沉积剂在反应前能充分分散,均匀地混合。  反应物表面接触良好,  可制得粒子均匀分散性好的白炭黑。

( 2)  酸的滴加方法及其滴加速度:  酸的滴加方法不当或滴加速度过快都会在局部处产生过酸现象形成硅凝胶,使产品颗粒变粗, 白度降低,  干燥后发硬,而质量降低。   为了避免过酸现象应安装加酸的液体分布器 ,  在其旋转运动下使酸液充分分散,  均匀地洒在硅酸钠溶液中进行反应。  实践证明:  采用分布器后白炭黑的质量提高。

(3 )  白炭黑的表面处理:  为了减少脱水过程中51 0:粒子的聚集作用,  对白炭黑进行表面处理。   即用化学药剂进行涂敷,  可通过化学作用施行表面处理,  以提高产品表面活性和改善分散性,  这是提高产品质量的重要手段。  应用的化学药剂中有机物为多, 如醇类、  氯硅烷以及其同系列产品、  氯化物、硅有机化合物等。5 10:· n H ZO表面特性决定了它对化学药剂的选择性,  5 10:· n H20中“5 1”原子因价电子云偏问“ 0”原子,  而使其形成空轨道。这种“ iS”原子很容易吸附“一O H”基团来满足“ is”原子的配位。   同时,  由于氢键的作用,  5 10:· n H: O表面对“一OH"基团具有很大的亲和力,  所以化学药剂应是含有或能产生“一 O H”基团的有机物或无机物,如醇类、铝盐等。  在中和反应终止前加入适量的醇类(如乙醇) ,不仅可增大产品的比表面积,  而且提高色泽光亮度。