1.制備氣相法白炭黑技術

氣相法白炭黑為白色無定型絮狀半透明固體膠態極微粒子，其化學式可以寫作SiO2?nH2O， 外觀為蓬松的白色粉末，無毒無味，不溶于水和酸，化學性質穩定，耐高溫，不燃燒，具有很高的電絕緣性。氣相法白炭黑以其優越的穩定性、補強性、增稠性和觸變性而在橡膠、涂料、醫藥、造紙等諸多工業領域得到廣泛的應用，并為許多工業領域的發展提供了新材料和技術保障，已成為當今世界材料科學中最能適應時代要求和發展最快的品種之一。

當前生產狀況

20世紀六、七十年代，氣相法白炭黑主要以四氯化硅為原料，生產工藝較易控制，但成本較高。目前氣相法白炭黑工業的一個發展趨勢是氣相法白炭黑制造公司與有機硅單體生產公司密切合作，利用廉價的有機硅副產物為主要原料，生產氣相法白炭黑。而氣相法白炭黑生產過程中副產的鹽酸，則返回有機硅單體廠用于有機硅單體的合成，同時所生產的氣相法白炭黑又大部分用于有機硅產品的后加工，形成一個資源循環利用、相互促進發展的良性循環，具有極好的社會經濟效益。

氣相法白炭黑的制備原理是硅鹵化合物在氫氣氧氣燃燒生成的水中進行高溫(>1000℃)水解反應；然后驟冷，經過聚集、脫酸等后處理工藝而獲得產品。其化學反應方程式如下：

SiCl4+2H2+O2 →SiO2+4HCl

CH3SiCl3+2H2+3O2 →SiO2+3HCl+CO2+2H2O

其中，CH3SiCl3是直接法合成甲基氯硅烷生產過程中不可避免的副產物，其比例約占單體總產量的10%～15%；由于Si原子上多出一個甲基，用其合成白炭黑的機理要比用SiCl4復雜得多。隨著甲基氯硅烷生產能力的大幅度提高，副產物CH3SiCl3的積壓也越來越嚴重，傳統方法是用于合成硅樹脂和防水涂料，但用量十分有限。由于這些副產物都是低沸點、高腐蝕的物質，其出路已成為我國有機硅單體工業發展的瓶頸。國際上通行的方法是將其用于制備氣相法白炭黑。如果實現了HCl的循環使用，還將有助于提高有機硅單體廠的氯利用率，對其提高綜合利用水平，降低單體生產成本有很重要的作用。

目前，世界上能夠生產氣相法白炭黑的國家有美國、德國、比利時、英國、日本、烏克蘭和中國，全世界氣相法白炭黑的生產能力已經超過11萬t/a， 我國氣相法白炭黑的生產廠家有沈陽化工股份有限公司、上海氯堿化工股份有限公司。其中沈陽化工股份有限公司的產品規模和產量大、品種多，技術水平較高，產品質量和裝置消耗定額已經達到國外同類產品水平，該公司近幾年來通過消化吸收國外先進技術建成兩套親水性氣相法白炭黑生產裝置，生產能力為500t/a。

氣相法白炭黑的應用

◆ 在硅橡膠上的應用

氣相法白炭黑在硅橡膠中的用量非常大，尤其是在熱硫化硅橡膠中，其添加量可達40%～50%。雖然沉淀法白炭黑也可作為硅橡膠的補強填料使用，但由于吸水性和雜質含量較高，導致用其填充的硅橡膠的電性能、耐熱性等不如用氣相法白炭黑填充的硅橡膠；因此，氣相法白炭黑在該應用領域中占據著主導地位。未經補強的硅橡膠，其強度不超過0.4MPa，沒有使用價值，經氣相法白炭黑補強之后，其強度可提高40倍。所以，氣相法白炭黑是硅橡膠的優良補強劑。關于氣相法白炭黑的補強機理及模型非常多。比較認可的解釋是白炭黑表面的自由羥基與硅橡膠分子形成了物理或化學結合，在白炭黑表面形成硅橡膠分子吸附層，構成氣相法白炭黑粒子與硅橡膠分子聯成一體的三維網絡結構，從而起到補強作用。由于白炭黑表面的羥基與硅橡膠分子鏈形成氫鍵結合，在硅橡膠混煉膠的貯存過程中容易造成結構化效應，隨著貯存時間的延長，混煉膠的塑性降低，加工性能變差，因此一般都需要添加適當的加工助劑(如羥基硅油等)或者選擇表面經過處理的氣相法白炭黑。白炭黑經過預處理后，表面的羥基數減少，有助于白炭黑在生膠中的分散以及減少白炭黑與硅橡膠分子鏈間形成的氫鍵，從而防止結構化效應。加工助劑的加入與表面處理的效果相同。隨著表面處理程度或加工助劑的增加，混煉膠的混煉時間縮短、可塑性增加，硫化膠的硬度下降。

◆ 在橡膠中的應用

白碳黑的最重要應用是用作橡膠的補強劑，其用量約占總產量的80-90%。當它用于制造透明或不透明淺色的橡膠制品時，可以提高制品的耐磨性、耐撕裂強度和硬度。用作紡織、糧食加工器材的膠輥和膠帶時，不僅可以大大提高其抗張力，而且能提高制品的硬度和耐磨性能。白碳黑加到合成膠中，除了能提高合成膠的強度和改善性能外，還能使產品美觀透明。在輪胎制作中，白碳黑的使用量急速上升，特別在改善輪胎的耐磨性，提高輪胎的壽命等方面白碳黑表現出獨特作用。據有關專家預測，至2005年將有85％的轎車輪胎使用白碳黑，在載重輪胎配料中使用白碳黑也會大幅度增加，輪胎中白碳黑的年使用量可達到12－80萬噸。

與炭黑相比，未經處理的白碳黑添加于橡膠中可能會干擾硫磺對橡膠的硫化過程，同時由于橡膠與填充料之間的相互作用較弱，因而使膠料的耐磨性較差。但是，白碳黑表面存在的活性羥基易于進行化學反應，因此白碳黑可以通過選定的偶聯劑的作用使白碳黑進行表面改性，改性后的白碳黑可以消除上述兩個方面的影響。

◆ 在塑料中的應用

塑料中添加白炭黑，可提高材料的強度、韌性，明顯提高防水性和耐老化性。在工程塑料中，利用共混法將氣相法白炭黑添加到不飽和聚酯中，當SiO2的質量分數達到5%時，試樣的耐磨性提高2倍，拉伸強度提高1倍以上，莫氏硬度為2

9，硬度接近大理石，沖擊強度也大大提高。在環氧樹脂中添加質量分數為3%的氣相法白炭黑，材料的抗沖擊強度提高40%，拉伸強度提高21%。若用硅烷偶聯劑對氣相法白炭黑進行改性后，沖擊強度可以提高124%，拉伸強度提高30%。用納米級白炭黑改性聚酰亞胺(PI)，拉伸強度可提高15倍， 斷裂伸長率提高3倍。在通用塑料中，利用氣相法白炭黑的高強度、高流動性和小尺寸效應，可提高塑料的致密性、光潔度和耐磨性能。若通過適當的表面改性，則可在增強塑料的同時，對塑料增韌。將氣相法白炭黑添加到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中制成的SiO2/PMMA復合材料，缺口沖擊強度提高80%以上，且光學性能良好。

小結

目前世界上只有美國、德國、日本、烏克蘭、中國等少數幾個國家的少數企業可以生產氣相法白炭黑產品，而大規模的生產技術被Degussa、Carbot等幾個大公司壟斷，我國自己生產的白炭黑打破了西方國家多年來對我國的技術封鎖，但我國的白炭黑工業也存在生產規模小、品種牌號單一、科技開發落后、產品應用技術開發和市場開發工作不夠等不足，而我國白炭黑的需求增長很快，市場潛力巨大，所以熟悉掌握大規模生產白炭黑的技術已成為當務之急，此外，抓住當前的有利時機加強有機硅單體、氣相法白炭黑和有機硅后加工企業緊密合作，提高技術水平，也是發展的重點問題

2.氯氫化制備三氯氫硅技術（最理想技術）

SiCl4氫化新工藝,是將粉末狀鎳觸媒與硅粉按一定比例混合,裝入反應器中,在氫氣氛中和430℃溫度下對其進行4小時活化處理后,即可通入SiCl4與H2的混合氣體,進行氫化反應,反應溫度為400-500℃,壓力10-20Kg/cm2.在觸媒的壽命有效期內,不必添加,氫化反應可連續進行.$這種新工藝,操作簡單,SiCl4一次轉化率高、能耗較低.

一種將氣體SiCl↓〔4〕與氫氣混合后，通過含有一定比例觸媒的硅粉層進行氫化反應而生成SiHCl↓〔3〕的方法，其特征在于所選用的觸媒為粉末狀鎳觸媒，該觸媒一次加入反應器中，經活化處理，氫化反應可連續進行，反應溫度為400～500℃、壓力10～20kg／cm↑〔2〕。

SiCl－〔4〕氫化新工藝，是將粉末狀鎳觸媒與硅粉按一定比例混合，裝入反應器中．在氫氣氛中和430℃溫度下對其進行4小時活化處理后，即可通入SiCl－〔4〕與H－〔2〕的混合氣體，進行氫化反應，反應溫度為400－500℃，壓力10－20Kg／cm＋〔2〕．在觸媒的壽命有效期內，不必添加，氫化反應可連續進行．這種新工藝，操作簡單，SiCl－〔4〕一次轉化率高、能耗較低．

一種將氣體SiCl↓〔4〕與氫氣混合后，通過含有一定比例觸媒的硅粉層進行氫化反應而生成SiHCl↓〔3〕的方法，其特征在于所選用的觸媒為粉末狀鎳觸媒，該觸媒一次加入反應器中，經活化處理，氫化反應可連續進行，反應溫度為400～500℃、壓力10～20kg／cm↑〔2〕。

四氯化硅還原制取多晶硅少不了原料精制這一關鍵環節。

精制提純方法主要有：精餾法、吸附法、部分水解法、絡合法。根據原料的組成，可以單獨使用，也可組合使用。

1、精餾法

使用兩級篩板塔（每塔100塊塔板）即可得到較高純度的四氯化硅。但對于完全除去硼、磷的氯化物，還可以結合吸附法進行。

為避免精餾過程的污染，精餾設備一般可選用石英玻璃、聚四氟乙烯、高純不銹鋼等。

流程：原料經蒸發器蒸發后進入第一精餾塔的頂部，塔頂連續排放低沸物，釜液連續進入第二塔的塔釜，第二塔塔釜連續排放高沸物，純四氯化硅由第二塔塔頂連續派出。第一塔只有提留段，主要分離低沸物，第二塔只有精餾段，主要分離高沸物。

2、吸附法

固體吸附的基本原理是基于化合物中各組分化學鍵極性不同來進行吸附分離。吸附劑可選用硅膠、活性氧化鋁、，難點是超純吸附劑的制備。

資料介紹：經過精餾后的四氯化硅經過一次吸附，硼的質量分數可降低到6x10-9方，二次吸附可降低到2x10-10方。

3、部分水解法

原理是：鹵化硼和其他含硼絡合物以及鈦、鋁等元素的氯化物比四氯化硅更容易水解，形成不揮發的化合物。

水的加入方式最好用一股含水的濕氣體通過液態四氯化硅。

4、絡合法

效果較好的絡合劑是四氫呋喃吡咯二硫代氨基甲酸鈉，它能將硼、鈣、鋁、鈦、銅、鎂、鐵的質量分數降低到0.01--1x10-9次方。

5、其他方法

氯化法 ：氯化、氣提、精餾。

當四氯化硅含有微量有機物時，常加入少量硫酸，一方面硫酸中的水與四氯化硅形成硅膠，硅膠慢慢分散、吸附雜質、分層 、分離。

用什么偶聯劑看你改性白炭黑做什么用的，目前有幾種偶聯劑是可以使用在白炭黑改性上的，UP-SI69,主要應用于輪胎，膠輥，橡膠墊，UP-580,UP-590是巰基硅烷，主要是用在硅橡膠制品，缺點氣味大，還有UP-42，22，24，等南大系列偶聯劑，也是用在硅橡膠制品處理白炭黑的

偶聯劑改性白炭黑 用于哪方面的 一般用si-69就行了餓 如果你方便告訴我 我教你用偶聯劑

我也在琢磨這個事情，我的Q，78167088，你加我吧。

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