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新品答疑:沉淀法白炭黑的用途

2019/11/7

       前文中我们提到,白炭黑的用途十分广泛,橡胶轮胎制鞋上可做补强剂、填充剂;饲料农药医药上可做载体、填充剂;涂料油墨上可做消光剂、增稠剂、抗沉降剂;造纸上可做填充剂;牙膏上可做摩擦剂、增稠剂等等。应用于橡胶、轮胎、制鞋、饲料、塑料、造纸、涂料、化妆品、牙膏及油墨等多个领域。

       今天我们就来重点讲讲沉淀法白炭黑的几个主要用途吧。

     

沉淀法白炭黑国内消费比例

       橡胶工业是白炭黑的主要消费市场,占白炭黑消费总量的70%以上,沉淀法白炭黑作为橡胶补强材料,主要用于鞋类、轮胎和其他浅色橡胶制品。橡胶加工领域也是白炭黑最具潜力的市场。
       如图所示,在鞋类制品中消费量约占33.5%,轮胎工业中占28.5%,其他橡胶制品中占12%,农药饲料业中约占8%,牙膏工业中约占3.5% ,油漆涂料中约占2.5%,其他用途约占12%。

       可以看出,白炭黑在鞋类制品中消费量远超其他行业。作为橡胶补材料,使用白炭黑不仅可以使加工的鞋底具有良好的耐磨性能,防滑性能以及鞋面粘着性能,同时还可以加工出彩色透明的牛筋鞋底,这是炭黑所不及的。 因此,白炭黑已经广泛应用在各种浅色与彩色鞋类制品中,如旅游鞋、休闲鞋、工艺鞋以及牛筋鞋底的皮鞋中。

       中国是世界上最大的鞋业生产国和最大的鞋业消费国,年产鞋类超过100亿双,约占世界鞋类总产量的70%,在鞋类产量中皮鞋约占一半,胶鞋约占 1/3。 由于国内制鞋企业众多,其中民营与外资占有相当的比例,在鞋类制品中添加白炭黑,可以降低炭黑和生胶的使用量。但是制鞋业受原材料价格上涨、人民币升值、劳务成本上升,制 鞋行业在“十二五”期间增速趋缓,近年来制鞋用白炭黑消费比例呈现下降趋势,与此相反的是,轮胎用白炭黑则呈现上升趋势。

       中国是世界上最大的轮胎出口国和消费国,沉淀法白炭黑因其独特的结构和表面化学特性,在轮胎工业中得到广泛的应用,其范围包括载重轮胎、轿车轮胎、农业轮胎等;按帘布材料分为全钢、半钢和纤维帘布轮胎,使用部位包括胎面、带束层、胎侧以及钢丝黏合胶等。

       在胎面胶中添加白炭黑,能大幅度提高胶料的物理性能,减少胶料滞后,提高胎面的抗切割、抗撕裂性能,减少蹦花掉块,降低轮胎滚动阻力,提高湿路面抓着性能以及轮胎的抗撕裂性能, 同时不损失其抗湿滑性。

       得益于汽车产业的快速发展,我国轮胎行业在市场需求的刺激下迎来了高速增长时期。随着轮胎子午化、环保节能和舒适性的要求越来越高,白炭黑在轮胎中的应用也越来越重要。目前在要求降低滚动阻力、提高抓着性能方面,白炭黑与炭黑并用表现出优良的性能, 而且在配方中已经全部用白炭黑替代炭黑生产“绿色轮胎”。
       新的轮胎标签法规对轮胎材料更新换代是一个非常大的驱动力。 轮胎企业将会更多地使用溶聚丁苯胶来替代乳聚丁苯胶,相应的补强材料也会从炭黑转向白炭黑。轮胎在白炭黑的未来市场中潜力巨大,中国绿色轮胎的发展促使轮胎用白炭黑占权全世界的比例由2015年的33.49%,预计2020年提高到49.64%,高分散白炭黑占全世界的由比例2015年的29.46%,预计2020年提高到48.55%,轮胎用白炭黑消费量和消费比例呈现上升趋势。

       此外我公司沉淀法白炭黑的主要用途农药和消防灭火器助剂的方面,也不容小觑。

       中国自古以来就是农药的生产和使用大国。2018 年以来,我国环保监管力度进一步提升,环保税、排污许可证制度等长效机制建立,农药行业因产污排污量较大,被重点监管起来。随着新《农药管理条例》等机制的建立以及农药供给端的持续收紧,技术落后、环保措施不完善的小企业将不断被淘汰出市场,我国农药行业供需格局有望逐步好转

       值得一提的是,白炭黑具有很大的比表面积,是理想的高效农药载体。白炭黑用作各种农药的乳液分散剂、颗粒剂时,能大量吸收杀虫剂农药后缓慢释放出来,这样杀虫时间长、效果好。

       另外沉淀法白炭黑还可用作干粉式灭火器的助剂,作为填充料起防振实、结块,改善干粉运动性能,催化干粉硅油聚合以及改善与泡沫灭火剂的共容等作用。

       

白炭黑松密度与斥水性之间的关系

       干粉灭火剂是一种易于流动的微细固体粉末,主要由灭火、防结块、染色、产品性能改善等组分及其他辅料组成。灭火组分一般为 NH4H2PO4、(NH4)2SO4、NaHCO3、NaCl 等;防结块组分包括硅油、白炭黑、全氯乙烯、金属羧酸盐和活性白土等;染色组分是相应的颜料;云母粉是改善产品的电绝缘性和流动性的组分;滑石粉、重晶石、碳酸钙等天然矿物作为辅料,也能起到改善产品性能的作用。

       各种干粉灭火剂的防结块处理在原理上都是一样的。

       硅油覆盖在粒子表面,聚合后形成固态保护层,粒子表面改性,由亲水性变为憎水性(以下称斥水性或疏水性),遇水不湿润,不易发生相互粘连结团。当粉体与水接触时,水面自动吸附附近的疏水性白炭黑和其他小粒子,共同形成不透水的保护层,阻断与周围环境的联系。保护层内由于温湿度变化析出盐,只能在保护层内出现,可以有效地防止形成块状物。

国内外白炭黑技术指标比较

       沉淀法白炭黑,硅酸钠与酸反应,析出二氧化硅,经洗涤粉碎制得白炭黑,国内外普遍选用这种白炭黑生产干粉灭火剂。将国内使用的几种白炭黑与日本某公司使用的白炭黑进行比较,如图所示,

       两者最大的差别在于松密度,日本公司使用的白炭黑松密度较大,原因是二者的生产工艺不同。日本公司的生产工艺是白炭黑与磷酸铵盐混合粉碎,进一步减小白炭黑的粒径。国内生产工艺是白炭黑不经再次粉碎,直接与其他物料混合。