Biała sadza to uwodniona krzemionka otrzymywana przez wytrącanie z roztworu krzemianu sodu. Ten ostatni to płynne szkło. W procesie reakcji wykorzystuje się kwas, a kolejnym etapem jest filtracja, mycie i dalsze suszenie.
Opisana substancja jest podstawą do otrzymywania wypełniaczy do polimerowych materiałów kompozytowych. Te ostatnie są produktami modyfikacji białego węgla modyfikatorami organicznymi. Niekiedy opisywany materiał nazywany jest również azotkiem boru, który uzyskuje się poprzez spalanie pentaboranu w azocie.
Opis
Wzór materiału jest następujący: SiO. W zależności od wskaźników jakości i przeznaczenia sadza może być reprezentowana przez cztery stopnie:
- BS-30.
- BS-50.
- BS-100.
- BS-120.
Jego cechy spełniają wymagania GOST 18307-78. Każda marka ma swój własny rozmiar cząstek. Dla pierwszego z wymienionych parametr ten sięga 108 nm, natomiast frakcja 77, jeśli materiał jest określany przez markę BS-50. Rozmiar cząstek jest zmniejszony do 34 i 27 dlagatunki sadzy BS-100 i BS-120.
W procesie pozyskiwania i przetwarzania można użyć pewnej ilości związanej wody. W tym przypadku zmienia się forma wiązania z SiO2. Może być słabo adsorpcyjny lub koordynujący.
Otrzymywanie odbywa się metodą w fazie ciekłej lub w fazie gazowej. Pierwszym z nich jest wytrącanie bezpostaciowego kwasu krzemowego. Stosowanymi roztworami są krzemiany sodu. Odczynniki kwasowe, na przykład dwutlenek węgla lub kwas solny, działają jako jeden z uczestników procesu chemicznego. Reakcja zachodzi w temperaturze od 70 do 90 °C.
Otrzymany produkt przechodzi przez trzy etapy przed suszeniem. W zależności od zastosowanych warunków strącania otrzymuje się sadze alkaliczne, obojętne lub kwasowe. Suchy produkt jest następnie mielony. Stopień porowatości i rozdrobnienia cząstek zależy od charakteru środka rozkładającego, czyli substancji rozkładającej krzemian. Podczas filtracji i suszenia cząstki mogą agregować podczas kondensacji kwasów polikrzemowych. W związku z tym warunki tych etapów są ściśle regulowane.
Opis metody w fazie gazowej
Białą sadzę można uzyskać w procesie technologii fazy gazowej. Polega na hydrolizie tetrachlorku krzemu lub tetrafluorku krzemu mieszaniną wybuchową. Temperatura może dochodzić do 1100 °C. Dzięki temu możliwe jest otrzymanie czystego produktu nisko uwodnionego, który charakteryzuje się dużą dyspersją. Jego porowatość jest jednak dość niska. Ale tej metodzie towarzyszą duże nakłady energii, surowców, wysokie koszty ipowstanie produktu ubocznego w postaci HC1, który należy stosować racjonalnie.
Białą sadzę można uzyskać inną techniką, która jest odmianą technologii opisanej powyżej. Mówimy o hydrolizie czterochlorku krzemu w niskich temperaturach. Ta metoda jest również nazywana aerożelem. Oprócz wyżej opisanych metod opracowano technologię kauczuków silikatowych i krzemianowo-olejowych. Proces wykorzystuje zimne osadzanie krzemionki. Reakcja obejmuje koagulację gumy.
Niektóre wady
Biała sadza to dwutlenek krzemu, który ma pewne wady. Znacząco ograniczają zakres produktu w przemyśle gumowym. Wadą jest gęstość, która jest znacznie większa niż w przypadku sadzy. Najgorsze jest zwilżanie gumami. Aby poprawić tę charakterystykę, materiał poddaje się karbofilizacji, zwanej również hydrofobizacją i polega na obróbce substancjami czynnymi zaadsorbowanymi na powierzchni krzemionki przez grupy polarne. Stosowany jako surfaktanty:
- alkohole;
- aminy alifatyczne lub cykloalifatyczne.
Zawierają ponad 6 węgli i związki podobne do oleju silikonowego.
Zakres zastosowania
Użycie białego węgla jest dość powszechne. Pozwala na poprawę właściwości mechanicznych gumy, wykonanej na bazie kauczuków silikonowych. Te materiały wzrosłyognioodporność i odporność na ciepło. Sadza ma porównywalne właściwości wzmacniające do sadzy technicznej i przewyższa ją pod względem wpływu na ciepło i odporność na olej.
Przy pomocy substancji można uzyskać imponującą antypoślizgowość. Jest wprowadzany wraz z sadzą do gumy bieżnika opon eksploatowanych w trudnych warunkach. Stosowanie w niewielkich ilościach zmniejsza odporność bieżnika na zużycie oraz zwiększa odporność elementów bieżnika na odpryskiwanie. Materiały polecane są jako dodatek do gumy karkasowej w celu zwiększenia wytrzymałości połączenia z przewodem.
Niektóre parametry fizyczne i chemiczne
Rozważając skład białego węgla, powinieneś zrozumieć, że ten materiał składa się z krzemianu sodu i kwasu. Ten ostatni może być zamszem. Do tej pory znanych jest kilka gatunków tego materiału, każdy z nich ma swoje właściwości fizyczne i chemiczne. Na przykład biała sadza BS-100 zawiera 86% dwutlenku krzemu, podobnie jak marka BS-120. Natomiast BS-50 zawiera dwutlenek krzemu w ilości 70%.
Ułamek masowy wilgoci dla BS-100 wynosi 6,5%. Utrata masy przy zapłonie może wynosić od 5 do 7%. Jeśli chodzi o tlenek żelaza, udział masowy może wynosić 0,15%, jak ma to miejsce w przypadku udziału masowego glinu po przekształceniu w tlenek glinu. Udział masowy chlorków nie przekracza 1%. Udział masowy wapnia i magnezu w przeliczeniu na tlenek wapnia wynosi 0,8%. Udział masowy zasadowości nie jest standaryzowany.
Na zakończenie
Materiał jest pakowany w laminowane czterowarstwowe torby z jednymwarstwa polietylenu. Maksymalna objętość może wynosić 20 kg. Substancja sprzedawana jest również w specjalistycznych jednorazowych pojemnikach. Ich waga sięga 400 kg. Transport materiału odbywa się dowolnymi środkami transportu. Gwarantowany okres trwałości nie przekracza 6 miesięcy od daty produkcji.
Materiał składa się ze stałych, bezbarwnych kryształów, których temperatura topnienia jest bardzo wysoka. Substancja nie rozpuszcza się w wodzie, a po podgrzaniu zaczyna wchodzić w interakcje z zasadami i tlenkami. Dwutlenek krzemu jest wykorzystywany jako składnik w produkcji ceramiki, a także w produkcji wyrobów ze szkła betonowego.
