分支機(jī)構(gòu)信息
白炭黑是白色粉末狀X-射線(xiàn)無(wú)定形硅酸和硅酸鹽產(chǎn)品的總稱(chēng)，主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅和超細(xì)二氧化硅凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。白炭黑是多孔性物質(zhì)，其組成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羥基的形式存在。能溶于苛性堿和氫氟酸，不溶于水、溶劑和酸（氫氟酸除外）。耐高溫、不燃、無(wú)味、無(wú)嗅、具有很好的電絕緣性。
基本信息
中文名稱(chēng)：白炭黑
中文別名：白炭黑(燃燒法);氣相白炭黑;造粒白炭黑;藥用級(jí)白炭黑;GH-7型白炭黑;GH-1A型白炭黑;GH-1B型白炭黑;水合二氧化硅;白碳黑;白煙;沉淀水合二氧化硅;純?nèi)槟z;膠體二氧化硅;沉淀二氧化硅
英文名稱(chēng)：White carbon black
英文別名：white carbon;White carbon black,combustion method;Pelleted Hydrated Silica;Hydrated Silica;Silicondioxidehydrate;Silica, hydrate;SILICA;Precipitated silica;
CAS號(hào)：10279-57-9
EINECS號(hào)：238-878-4
分子式：SiO2.x(H2O)
物理化學(xué)性質(zhì)
熔點(diǎn)：1610 °C(lit.)
沸點(diǎn)：>100 °C(lit.)
密度：2.6 g/mL at 25 °C(lit.)
折射率：n20/D 1.544(lit.)
儲(chǔ)存條件：2-8°C
form tablets (~0.5 g each)
1、物理性質(zhì)
外觀：白色粉末或粒狀或不規(guī)則造塊。
真密度：約2.0g/ml 假密度：約0.2g/ml（普通產(chǎn)品）。
耐高溫、不燃燒；電絕緣性好。
2、化學(xué)性質(zhì)：
能與燒堿發(fā)生反應(yīng) SiO2nH2O+2NaOH=Na2SiO3+（n+1）H2O
能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng) SiO2nH2O+4HF=SiF4+（n+2）H2O
3、主要化學(xué)指標(biāo)
SiO2含量（干品）≥90%
篩余物（4.5цm）≤0.5%
加熱減量：4.0-8.0%
灼燒減量：（干品）≤7.0%
PH值：5.0-8.0
總銅含量：≤30mg/kg
總錳含量：≤50mg/kg
總鐵含量：≤1000mg/kg
DBP吸收值：2.00-3.50cm/g
比表面積：不同用途有不同范圍，一般145-165m/g（HT2） 165-185m/g（HT1）
200-300m/g（HT3）
3、主要物理性能（配合橡膠品）
拉伸強(qiáng)度≥17.0Mpa 500%定伸強(qiáng)度≥6.3Mpa
扯斷伸長(zhǎng)度≥675%[2]
成分
白炭黑按生產(chǎn)方法大體分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑。氣相法白炭黑常態(tài)下為白色無(wú)定形絮狀半
透明固體膠狀納米粒子（粒徑小于100nm），無(wú)毒，有巨大的比表面積。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產(chǎn)品純度可達(dá)99%，粒徑可達(dá)10~20nm，但制備工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴；沉淀法白炭黑又分為傳統(tǒng)沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產(chǎn)的二氧化硅，后者是指采用超重力技術(shù)、溶膠-凝膠法、化學(xué)晶體法、二次結(jié)晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產(chǎn)的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑、涂料和不飽和樹(shù)脂增稠劑，超細(xì)二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作涂料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開(kāi)口劑等。
白炭黑作為一種環(huán)保、性能優(yōu)異的助劑，主要用于橡膠制品（包括高溫硫化硅橡膠）、紡織、造紙、農(nóng)藥、食品添加劑領(lǐng)域。從白炭黑2004-2008年這四年產(chǎn)量的增速來(lái)看，四年復(fù)合增長(zhǎng)率13.3%。2009年我國(guó)共有白炭黑生產(chǎn)企業(yè)超過(guò)60家，產(chǎn)能約100萬(wàn)噸，產(chǎn)量75萬(wàn)噸，中國(guó)產(chǎn)銷(xiāo)量居全球首位。
得益于輪胎制造業(yè)、硅橡膠產(chǎn)業(yè)、涂料工業(yè)、新能源等領(lǐng)域的需求增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)我國(guó)沉淀法白炭黑(二氧化硅)的年均需求增長(zhǎng)速度約為10%。2015年，亞洲將成為高分散白炭黑最大市場(chǎng)，其需求增速將遠(yuǎn)高于全球平均9%的增速，達(dá)到15%或更高。中國(guó)占亞洲市場(chǎng)的40%，將成為全球最大的單一市場(chǎng)。
制備
制備白炭黑的傳統(tǒng)方法是利用硅酸鈉、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸鈉以外，其它成本都很高。新方法采用廉價(jià)的非金屬礦作為硅源，大大降低了白炭黑的生產(chǎn)成本。
傳統(tǒng)方法
?。?）氣相法
主要為化學(xué)氣相沉積（CAV）法，又稱(chēng)熱解法、干法或燃燒法。其原料一般為四氯化硅、氧氣（或空氣）和氫氣，高溫下反應(yīng)而成。反應(yīng)式為：
SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl
空氣和氫氣分別經(jīng)過(guò)加壓、分離、冷卻脫水、硅膠干燥、除塵過(guò)濾后送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾后，在蒸發(fā)器中加熱蒸發(fā)，并以干燥、過(guò)濾后的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）后，與一定量的氫和氧（或空氣）在1800℃左右的高溫下進(jìn)行氣相水解；此時(shí)生成的氣相二氧化硅顆粒極細(xì)，與氣體形成氣溶膠，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成較大顆粒，然后經(jīng)旋風(fēng)分離器收集，再送入脫酸爐，用含氮空氣吹洗氣相二氧化硅至PH值為4～6即為成品。
德國(guó)迪高沙（Degussa）公司和美國(guó)卡伯特（Cabot）公司的氣相法生產(chǎn)技術(shù)全球領(lǐng)先。他們的生產(chǎn)裝置規(guī)模大，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品成本低，牌號(hào)（尤其是應(yīng)用于特殊領(lǐng)域的功能性專(zhuān)用產(chǎn)品牌號(hào)）多，品質(zhì)好，如表面積分布均勻、含水量低。我國(guó)沈陽(yáng)化工股份有限公司及上海氯堿化工股份有限公司也采用氣相法生產(chǎn)，但在生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)、自動(dòng)化程度及產(chǎn)品牌號(hào)等方面遠(yuǎn)不及國(guó)外大公司。廣州吉必盛科技實(shí)業(yè)有限公司是目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)量最大，牌號(hào)最全，技術(shù)最先進(jìn)的氣相二氧化硅供應(yīng)商，是氣相二氧化硅國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB20020-2005負(fù)責(zé)起草單位。
?。?）沉淀法
沉淀法又叫硅酸鈉酸化法，采用水玻璃溶液與酸反應(yīng)，經(jīng)沉淀、過(guò)濾、洗滌、干燥和煅燒而得到白炭黑。反應(yīng)式為：
Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20
國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)企業(yè)采用沉淀法。
新方法
新方法主要以非金屬礦及其延伸物為硅源，采用沉淀法制備白炭黑。其技術(shù)關(guān)鍵是將結(jié)晶的二氧化硅和硅酸鹽轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄欖石、蛇蚊石、高嶺土、硬質(zhì)高嶺土、煤矸石、粉煤灰等。
著重介紹以高嶺土或硬質(zhì)高嶺土、煤矸石或粉煤灰為原料制備白炭黑的工藝技術(shù)。
?。?）以高嶺土或硬質(zhì)高嶺土為原料
先將高嶺土或硬質(zhì)高嶺土粉碎至50~60目，然后在500~600℃高溫下焙燒2小時(shí)，再將焙燒土與濃度30%的工業(yè)鹽酸按1：2.5（重量）配料，在90℃左右酸浸7小時(shí)，經(jīng)中和、過(guò)濾、洗滌、干燥得到白炭黑，產(chǎn)品質(zhì)量符合GB10507-89標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)得到高效凈水劑聚合氯化鋁。焙燒及酸浸反應(yīng)式如下：
焙燒：Al2O3·2Si02·2H20 —> Al2O3·2Si02 + 2H20
酸浸：Al2O3·2Si02 + 6HCl + 9H20 —>2AlCl3·6H20 + 2SiO2
?。?）以煤矸石或粉煤灰為原料
先將煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目，然后分兩步：
第一步生產(chǎn)硅酸鈉：將粉碎的煤矸石或粉煤灰與純堿按重量比1：50混合均勻，經(jīng)高溫冶融（1400~1500℃，1小時(shí)）、水萃浸溶（100℃以上，4~5小時(shí)）、過(guò)濾去雜質(zhì)、濃縮濾液到45~46波美度即得到硅酸鈉。
第二步生產(chǎn)白炭黑：先將硅酸鈉配成水玻璃溶液（模數(shù)為2.4~3.6,SiO2含量為4~10%）,然后在5~20%的硫酸中酸浸（28~32℃，8~16小時(shí)），再升溫至80℃，攪拌，調(diào)節(jié)PH值為5~7，熟化20分鐘，再經(jīng)過(guò)濾洗滌、干燥、分選，得到白炭黑。該白炭黑為活性，純度高。
用途
由于白炭黑產(chǎn)品的一系列優(yōu)越性，使它能夠廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。
橡膠制品
白炭黑用在彩色橡膠制品中以替代炭黑進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，滿(mǎn)足白色或半透明產(chǎn)品的需要。白炭黑同時(shí)具有超強(qiáng)的粘附力、抗撕裂及耐熱抗老化性能，所以在黑色橡膠制品中亦可替代部分炭黑，以獲得高質(zhì)量的橡膠制品，如越野輪胎、工程輪胎、子午胎等。
農(nóng)業(yè)化學(xué)制品
在農(nóng)業(yè)化學(xué)制品中，如農(nóng)藥、高效噴施肥料等，使用白炭黑作載體或稀釋劑、崩解劑，做崩解劑在水分散粒劑wdg中使用可提高懸浮率，建議使用含量10%左右。能保持持久效力，因?yàn)樗某弑砻娣e具有極高吸附力，易于懸浮，有良好的親和性及化學(xué)穩(wěn)定性。即使在雨水、沖洗和炎熱條件下，仍能長(zhǎng)期保持不變。
日用化工制品
用白炭黑作填料和磨蝕劑的透明彩色及不透明牙膏，這類(lèi)牙膏具有良好的柔韌性、分散性，膏體光滑、柔軟、磨蝕性好，不磨蝕牙膏管體；它能使藥物牙膏保持藥性的穩(wěn)定。特別是與氟化物具有良好的配伍性，可避免鈣鹽作磨料產(chǎn)生難溶鹽的弊端。
膠結(jié)劑
用在天然橡膠或合成橡膠制成的膠粘劑中，提供了觸變性和補(bǔ)強(qiáng)性，同時(shí)由于其伸展性還可以提高粘著力，質(zhì)高價(jià)廉。
抗結(jié)塊劑
白炭黑可用在一些產(chǎn)品中來(lái)提高自由流動(dòng)性，如草地肥料、殺真菌劑、磨輪研磨劑、洗衣漂白劑、酚醛注塑烏洛托品、酚和尿素的塑料制品、制造橡膠硫磺及抗結(jié)塊混合物。
造紙?zhí)盍?/span>
用白炭黑做紙張?zhí)盍峡商岣呒垙埧褂湍高^(guò)性能及機(jī)械強(qiáng)度，增加白度，減少單位重量。能有效實(shí)現(xiàn)紙張輕量化、降低生產(chǎn)成本、提高紙張使用性能。
此外還可用在消防劑、飼料、化妝品、消光劑、顏料、油漆等許多行業(yè)。
氣相應(yīng)用
氣相白炭黑是極其重要的高科技超微細(xì)無(wú)機(jī)新材料之一,由于其粒徑很小，因此比表面積大，表面吸附力強(qiáng)，表面能大，化學(xué)純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有特異的性能，以其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性，在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內(nèi)獨(dú)具特性，有著不可取代的作用。氣相白炭黑俗稱(chēng)“納米白炭黑”，廣泛用于各行業(yè)作為添加劑、催化劑載體，石油化工，脫色劑，消光劑，橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，塑料充填劑，油墨增稠劑，金屬軟性磨光劑，絕緣絕熱填充劑，高級(jí)日用化妝品填料及噴涂材料、醫(yī)藥、環(huán)保等各種領(lǐng)域。并為相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新材料基礎(chǔ)和技術(shù)保證。由于它在磁性、催化性、光吸收、熱阻和熔點(diǎn)等方面與常規(guī)材料相比顯示出特異功能，因而得到人們的極大重視。以下是氣相白炭黑在各行業(yè)的應(yīng)用[1]
電子封裝材料
有機(jī)物電致發(fā)光器材（OELD）是當(dāng)前新開(kāi)發(fā)研制的一種新型平面顯示器件，具有開(kāi)啟和驅(qū)動(dòng)電壓低，且可直流電壓驅(qū)動(dòng)，可與規(guī)模集成電路相匹配，易實(shí)現(xiàn)全彩色化，發(fā)光亮度高（>105cd/m2）等優(yōu)點(diǎn)，但OELD器件使用壽命還不能滿(mǎn)足應(yīng)用要求，其中需要解決的技術(shù)難點(diǎn)之一就是器件的封裝材料和封裝技術(shù)。當(dāng)前，國(guó)外（日、美、歐洲等）廣泛采用有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂，即通過(guò)兩者之間的共混、共聚或接枝反應(yīng)而達(dá)到既能降低環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)應(yīng)力又能形成分子內(nèi)增韌，提高耐高溫性能，同時(shí)也提高有機(jī)硅的防水、防油、抗氧性能，但其需要的固化時(shí)間較長(zhǎng)（幾個(gè)小時(shí)到幾天），要加快固化反應(yīng)，需要在較高溫度（60℃至100℃以上）或增大固化劑的使用量，這不但增加成本，而且還難于滿(mǎn)足大規(guī)模器件生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)封裝材料的要求（時(shí)間短、室溫封裝）。將經(jīng)表面活性處理后的氣相白炭黑充分分散在有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠基質(zhì)中，可以大幅度地縮短封裝材料固化時(shí)間（為2.0-2.5h）,且固化溫度可降低到室溫,使OELD器件密封性能得到顯著提高,增加OELD器件的使用壽命。
樹(shù)脂復(fù)合材料
樹(shù)脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn)，但當(dāng)前來(lái)材料界和國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)對(duì)樹(shù)脂基材料使用性能的要求越來(lái)越高，如何合成高性能的樹(shù)脂基復(fù)合材料，已成為當(dāng)前材料界和企業(yè)界的重要課題。氣相白炭黑的問(wèn)世，為樹(shù)脂基復(fù)合材料的合成提供了新的機(jī)遇，為傳統(tǒng)樹(shù)脂基材料的改性提供了一條新的途徑，只要能將氣相白炭黑顆粒充分、均勻地分散到樹(shù)脂材料中，完全能達(dá)到全面改善樹(shù)脂基材料性能的目的。
1、提高強(qiáng)度和延伸率。環(huán)氧樹(shù)脂是基本的樹(shù)脂材料，把氣相白炭黑添加到環(huán)氧樹(shù)脂中，在結(jié)構(gòu)上完全不同于粗晶二氧化硅（白炭黑等）添加的環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料，粗晶SiO2一般作為補(bǔ)強(qiáng)劑加入，它主要分布在高分子材料的鏈間中，而氣相白炭黑由于表面嚴(yán)重的配位不足、龐大的比表面積以及表面欠氧等特點(diǎn)，使它表現(xiàn)出極強(qiáng)的活性，很容易和環(huán)氧環(huán)狀分子的氧起鍵合作用，提高了分子間的鍵力，同時(shí)尚有一部分氣相白炭黑顆粒仍然分布在高分子鏈的空隙中，與粗晶SiO2顆粒相比較，表現(xiàn)很高的流漣性，從而使氣相白炭黑添加的環(huán)氧樹(shù)脂材料強(qiáng)度、韌性、延展性均大幅度提高。
2、提高耐磨性和改善材料表面的光潔度。氣相白炭黑顆粒比SiO2要小100—1000倍，將其添加到環(huán)氧樹(shù)脂中，有利于拉成絲。由于氣相白炭黑的高流動(dòng)性和小尺寸效應(yīng)，使材料表面更加致密細(xì)潔，摩擦系數(shù)變小，加之納米顆粒的高強(qiáng)度，使材料的耐磨性大大增強(qiáng)。
3、抗老化性能。環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料使用過(guò)程中一個(gè)致命的弱點(diǎn)是抗老化性能差，其原因主要是太陽(yáng)輻射的280—400nm波段的紫外線(xiàn)中、長(zhǎng)波作用，它對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料的破壞作用是十分嚴(yán)重的，高分子鏈的降解致使樹(shù)脂基復(fù)合材料迅速老化。而氣相白炭黑可以強(qiáng)烈地反射紫外線(xiàn)，加入到環(huán)氧樹(shù)脂中可大大減少紫外線(xiàn)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的降解作用，從而達(dá)到延緩材料老化的目的。
塑料
利用氣相白炭黑透光、粒度小，可以使塑料變得更加致密，在聚苯乙烯塑料薄膜中添加氣相白炭黑后，不但提高其透明度、強(qiáng)度、韌性，而且防水性能和抗老化性能也明顯提高。通過(guò)在普通塑料聚氯乙烯中添加少量氣相白炭黑后生產(chǎn)出的塑鋼門(mén)窗硬度、光潔度和抗老化性能均大幅提高。利用氣相白炭黑對(duì)普通塑料聚丙烯進(jìn)行改性，主要技術(shù)指標(biāo)（吸水率、絕緣電阻、壓縮殘余變形、撓曲強(qiáng)度等）均達(dá)到或超過(guò)工程塑料尼龍6的性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了聚丙烯鐵道配件替代尼龍6使用，產(chǎn)品成本大幅下降，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。
涂料
我國(guó)是涂料生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，但當(dāng)前國(guó)產(chǎn)涂料普遍存在著性能方面的不足，諸如懸浮穩(wěn)定性差、觸變性差、耐候性差、耐洗刷性差等，致使每年需進(jìn)口大量高質(zhì)量的涂料。上海、北京、杭州、寧波等地的一些涂料生產(chǎn)企業(yè)敢于創(chuàng)新，成功地實(shí)現(xiàn)了氣相白炭黑在涂料中的應(yīng)用，這種納米改性涂料一改以往產(chǎn)品的不足，經(jīng)檢測(cè)其主要性能指標(biāo)除對(duì)比率不變外，其余均大幅提高，如外墻涂料的耐洗刷性由原來(lái)的一千多次提高到一萬(wàn)多次，人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時(shí)間由原來(lái)的250小時(shí)（粉化1級(jí)、變色2級(jí)）提高到600小時(shí)（無(wú)粉化，漆膜無(wú)變色，色差值4.8），此外涂膜與墻體結(jié)合強(qiáng)度大幅提高，涂膜硬度顯著增加，表面自潔能力也獲得改善。
橡膠
橡膠是一種伸縮性?xún)?yōu)異的彈性體，但其綜合性能并不令人滿(mǎn)意，生產(chǎn)橡膠制品過(guò)程中通常需在膠料中加入炭黑來(lái)提高強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性，但由于炭黑的加入使得制品均為黑色，且檔次不高。而氣相白炭黑在我國(guó)的問(wèn)世為生產(chǎn)出色彩新穎、性能優(yōu)異的新一代橡膠制品奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。在普通橡膠中添加少量氣相白炭黑后，產(chǎn)品的強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性等性能均達(dá)到或超過(guò)高檔橡膠制品，而且可以保持顏色長(zhǎng)久不變。納米改性彩色三元乙丙防水卷材，其耐磨性、抗拉強(qiáng)度、抗折性、抗老化性能均提高明顯，且色彩鮮艷，保色效果優(yōu)異。彩色輪胎的研制工作也取得了一定的進(jìn)展，如輪胎側(cè)面膠的抗折性能由原來(lái)的10萬(wàn)次提高到50萬(wàn)次以上，有望在不久的將來(lái)，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)汽車(chē)、摩托車(chē)輪胎的彩色化。
顏（染）料
有機(jī)顏（染）料雖具有鮮艷的色彩和很強(qiáng)的著色力，但一般耐光、耐熱、耐溶劑和耐遷移性能往往不及無(wú)機(jī)顏料。通過(guò)添加氣相白炭黑對(duì)有機(jī)顏（染）料進(jìn)行表面改性處理，不但使顏（染）料抗老化性能大幅提高，而且亮度、色調(diào)和飽和度等指標(biāo)也均出現(xiàn)一定程度的提高，性能可與進(jìn)口高檔產(chǎn)品相媲美，極大地拓寬了有機(jī)顏（染）料的檔次和應(yīng)用范圍。
陶瓷
用氣相白炭黑代替納米A1203添加到95瓷里，既可以起到納米顆粒的作用，同時(shí)它又是第二相的顆粒，不但提高陶瓷材料的強(qiáng)度、韌性，而且提高了材料的硬度和彈性模量等性能，其效果比添加A1203更理想?！±脷庀喟滋亢趤?lái)復(fù)合陶瓷基片，不但提高了基片的致密性、韌性和光潔度，而且燒結(jié)溫度大幅降低。此外，氣相白炭黑在陶瓷過(guò)濾網(wǎng)、剛玉球等陶瓷產(chǎn)品中應(yīng)用效果也十分顯著。
密封膠、粘結(jié)劑
密封膠、粘結(jié)劑是量大、面廣、使用范圍寬的重要產(chǎn)品。它要求產(chǎn)品粘度、流動(dòng)性、固化速度達(dá)最佳條件。我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品比較落后，高檔的密封膠和粘結(jié)劑都依賴(lài)進(jìn)口。國(guó)外在這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品已經(jīng)采用納米材料作改性劑，而氣相白炭黑是首選材料，它主要是在氣相白炭黑表面包敷一層有機(jī)材料，使之具有憎水性，將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu)，即納米Si0X小顆粒形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抑制膠體流動(dòng)，加快固化速度，提高粘結(jié)效果，由于氣相白炭黑顆粒尺小從而也增加了產(chǎn)品的密封性和防滲性。
玻璃鋼制品
玻璃鋼制品雖然有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但其本身硬度較低、耐磨性較差。有關(guān)專(zhuān)家通過(guò)超聲分散方法將氣相白炭黑添加到膠衣樹(shù)脂中，與未加氣相白炭黑的膠衣做性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其莫氏硬度由原來(lái)的2.2級(jí)（相當(dāng)于石膏的硬度）提高到2.8~2.9級(jí)（3級(jí)是天然大理石硬度），耐磨性提高1~2倍，因納米顆粒與有機(jī)高分子產(chǎn)生接枝和鍵合作用，使材料韌性增加，故抗拉強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度提高1倍以上，耐熱性能也大幅提高。
藥物載體
隨著當(dāng)前城市生活垃圾的大幅增長(zhǎng)以及環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重，加大消滅“四害”的力度、預(yù)防疾病的傳播已十分迫切。在樹(shù)干上涂刷石灰、向垃圾箱噴灑藥水已作用不大，當(dāng)前大城市已采用噴涂中樞神經(jīng)麻醉藥類(lèi)殺蟲(chóng)劑來(lái)消滅蚊子、蒼蠅、蟑螂等昆蟲(chóng)類(lèi)害蟲(chóng)，但這些殺蟲(chóng)劑多從國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格較高，噴涂后有效期較短（只有一個(gè)月）。采用氣相白炭黑為載體吸附該類(lèi)殺蟲(chóng)劑，起到了很好的緩釋效果，據(jù)測(cè)定，其噴涂后有效期長(zhǎng)達(dá)一年以上。
化妝品
對(duì)于化妝品來(lái)說(shuō)，要求對(duì)紫外線(xiàn)屏蔽能力強(qiáng)，最好是既能防護(hù)紫外中波（UVB）對(duì)人體的危害，亦能對(duì)紫外長(zhǎng)波（UVA）起防護(hù)作用。實(shí)質(zhì)上，紫外屏蔽包括兩方面，一是前面所述對(duì)紫外線(xiàn)的吸收，另一方面是對(duì)紫外線(xiàn)的反射，當(dāng)前，世界上從紫外反射性能角度開(kāi)發(fā)的抗紫外劑還未見(jiàn)報(bào)道。 在防曬產(chǎn)品中以往多使用有機(jī)化合物為紫外線(xiàn)吸收劑，但是存在諸如為了盡可能保護(hù)皮膚不接觸紫外線(xiàn)而提高添加量之后，會(huì)增加發(fā)生皮膚癌以及產(chǎn)生化學(xué)性過(guò)敏等問(wèn)題，而氣相白炭黑為無(wú)機(jī)成分，易于與化妝品其它組分配伍，無(wú)毒、無(wú)味，不存在上述問(wèn)題，且自身為白色，可以簡(jiǎn)單地加以著色，尤其可貴的是氣相白炭黑反射紫外能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，被紫外線(xiàn)照射后不分解，不變色，也不會(huì)與配方中其它組分起化學(xué)反應(yīng)。氣相白炭黑的這些突出特點(diǎn)為防曬化妝品的升級(jí)換代奠定了良好的基礎(chǔ)。
抗菌材料
利用氣相白炭黑龐大的比表面積、表面多介孔結(jié)構(gòu)和超強(qiáng)的吸附能力以及奇異的理化特性，將銀離子等功能離子均勻地設(shè)計(jì)到氣相白炭黑表面的介孔中，并實(shí)施穩(wěn)定，成功開(kāi)發(fā)出高效、持久、耐高溫、廣譜抗菌的納米抗菌粉（粒徑只有70納米左右），不但填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，而且主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)日本同類(lèi)產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè)，當(dāng)納米抗菌粉在水中的濃度僅為0.315%時(shí)，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性代表菌種與革蘭氏陰性代表菌種的抗菌能力就可以非常明顯的表露出來(lái)，抑菌圈出現(xiàn)2—3mm，且隨著納米抗菌粉在水中濃度的增加，抑菌圈明顯增大。據(jù)測(cè)定，水中含Ag+為0.01mg/1時(shí)，就能完全殺滅水中的大腸桿菌，并能保持長(zhǎng)達(dá)90天內(nèi)不繁衍出新的菌叢?！⒓{米抗菌粉應(yīng)用于搪瓷釉料中，生產(chǎn)出具有防霉、抗菌功能的滾筒洗衣機(jī)，其抗菌率高達(dá)99%以上。應(yīng)該指出的是，納米抗菌粉在搪瓷釉料中使用條件較為苛刻，須在堿性較強(qiáng)的液體中和高溫（900℃左右）燒瓷后仍保持很強(qiáng)的抗菌性能，這是其它抗菌粉望塵莫及的。將納米抗菌粉添加在內(nèi)墻涂料中，生產(chǎn)出了具有長(zhǎng)久抗菌防霉功能的內(nèi)墻涂料。將納米抗菌粉用在婦女內(nèi)褲洗滌劑、羊毛、羊絨洗滌劑、洗潔精、洗手液中，經(jīng)衛(wèi)生防疫部門(mén)檢測(cè)，其抗菌性能十分顯著?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著人們健康意識(shí)的增強(qiáng)，納米抗菌粉將逐漸被相關(guān)應(yīng)用企業(yè)的廣大民眾所接受，在票據(jù)、醫(yī)療衛(wèi)生、化學(xué)建材、家電制品、功能纖維、塑料制品等行業(yè)中嶄露頭角。
其它
1、在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用納米微粒應(yīng)用于紅外反射材料主要是制成薄膜和多層膜來(lái)使用。納米微粒的膜材料在燈泡工業(yè)上有很好的應(yīng)用前景。高壓鈉燈以及各種用于拍照、攝影的碘弧燈都要求強(qiáng)照明，但是燈絲被加熱后69%的能量轉(zhuǎn)化為紅外線(xiàn)，這就表明有相當(dāng)多的電能轉(zhuǎn)化為熱能被消耗掉，僅有一少部分轉(zhuǎn)化為光能來(lái)照明，同時(shí)，燈管發(fā)熱也會(huì)影響燈具的壽命，如何提高發(fā)光效率，增加照明度一直是急待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。納米微粒的誕生為解決這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)新的途徑。80年代以來(lái)，科研技術(shù)人員用納米Si0X和納米TiO2微粒制成了多層干涉膜，總厚度為微米級(jí)，襯在燈泡罩的內(nèi)壁，結(jié)果不但透光率好，而且有很強(qiáng)的紅外線(xiàn)反射能力。據(jù)專(zhuān)家測(cè)算同種燈光亮度下，該種燈具與傳統(tǒng)的鹵素?zé)粝啾?，可?jié)約15%的電能。
基本信息
中文名稱(chēng)：白炭黑
中文別名：白炭黑(燃燒法);氣相白炭黑;造粒白炭黑;藥用級(jí)白炭黑;GH-7型白炭黑;GH-1A型白炭黑;GH-1B型白炭黑;水合二氧化硅;白碳黑;白煙;沉淀水合二氧化硅;純?nèi)槟z;膠體二氧化硅;沉淀二氧化硅
英文名稱(chēng)：White carbon black
英文別名：white carbon;White carbon black,combustion method;Pelleted Hydrated Silica;Hydrated Silica;Silicondioxidehydrate;Silica, hydrate;SILICA;Precipitated silica;
CAS號(hào)：10279-57-9
EINECS號(hào)：238-878-4
分子式：SiO2.x(H2O)
物理化學(xué)性質(zhì)
熔點(diǎn)：1610 °C(lit.)
沸點(diǎn)：>100 °C(lit.)
密度：2.6 g/mL at 25 °C(lit.)
折射率：n20/D 1.544(lit.)
儲(chǔ)存條件：2-8°C
form tablets (~0.5 g each)
1、物理性質(zhì)
外觀：白色粉末或粒狀或不規(guī)則造塊。
真密度：約2.0g/ml 假密度：約0.2g/ml（普通產(chǎn)品）。
耐高溫、不燃燒；電絕緣性好。
2、化學(xué)性質(zhì)：
能與燒堿發(fā)生反應(yīng) SiO2nH2O+2NaOH=Na2SiO3+（n+1）H2O
能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng) SiO2nH2O+4HF=SiF4+（n+2）H2O
3、主要化學(xué)指標(biāo)
SiO2含量（干品）≥90%
篩余物（4.5цm）≤0.5%
加熱減量：4.0-8.0%
灼燒減量：（干品）≤7.0%
PH值：5.0-8.0
總銅含量：≤30mg/kg
總錳含量：≤50mg/kg
總鐵含量：≤1000mg/kg
DBP吸收值：2.00-3.50cm/g
比表面積：不同用途有不同范圍，一般145-165m/g（HT2） 165-185m/g（HT1）
200-300m/g（HT3）
3、主要物理性能（配合橡膠品）
拉伸強(qiáng)度≥17.0Mpa 500%定伸強(qiáng)度≥6.3Mpa
扯斷伸長(zhǎng)度≥675%[2]
成分
白炭黑按生產(chǎn)方法大體分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑。氣相法白炭黑常態(tài)下為白色無(wú)定形絮狀半
透明固體膠狀納米粒子（粒徑小于100nm），無(wú)毒，有巨大的比表面積。氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅，產(chǎn)品純度可達(dá)99%，粒徑可達(dá)10~20nm，但制備工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴；沉淀法白炭黑又分為傳統(tǒng)沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、鹽酸、CO2與水玻璃為基本原料生產(chǎn)的二氧化硅，后者是指采用超重力技術(shù)、溶膠-凝膠法、化學(xué)晶體法、二次結(jié)晶法或反相膠束微乳液法等特殊方法生產(chǎn)的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡膠和合成橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑、牙膏摩擦劑等。氣相白炭黑主要用作硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑、涂料和不飽和樹(shù)脂增稠劑，超細(xì)二氧化硅凝膠和氣凝膠主要用作涂料消光劑、增稠劑、塑料薄膜開(kāi)口劑等。
白炭黑作為一種環(huán)保、性能優(yōu)異的助劑，主要用于橡膠制品（包括高溫硫化硅橡膠）、紡織、造紙、農(nóng)藥、食品添加劑領(lǐng)域。從白炭黑2004-2008年這四年產(chǎn)量的增速來(lái)看，四年復(fù)合增長(zhǎng)率13.3%。2009年我國(guó)共有白炭黑生產(chǎn)企業(yè)超過(guò)60家，產(chǎn)能約100萬(wàn)噸，產(chǎn)量75萬(wàn)噸，中國(guó)產(chǎn)銷(xiāo)量居全球首位。
得益于輪胎制造業(yè)、硅橡膠產(chǎn)業(yè)、涂料工業(yè)、新能源等領(lǐng)域的需求增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)我國(guó)沉淀法白炭黑(二氧化硅)的年均需求增長(zhǎng)速度約為10%。2015年，亞洲將成為高分散白炭黑最大市場(chǎng)，其需求增速將遠(yuǎn)高于全球平均9%的增速，達(dá)到15%或更高。中國(guó)占亞洲市場(chǎng)的40%，將成為全球最大的單一市場(chǎng)。
制備
制備白炭黑的傳統(tǒng)方法是利用硅酸鈉、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸鈉以外，其它成本都很高。新方法采用廉價(jià)的非金屬礦作為硅源，大大降低了白炭黑的生產(chǎn)成本。
傳統(tǒng)方法
?。?）氣相法
主要為化學(xué)氣相沉積（CAV）法，又稱(chēng)熱解法、干法或燃燒法。其原料一般為四氯化硅、氧氣（或空氣）和氫氣，高溫下反應(yīng)而成。反應(yīng)式為：
SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl
空氣和氫氣分別經(jīng)過(guò)加壓、分離、冷卻脫水、硅膠干燥、除塵過(guò)濾后送入合成水解爐。將四氯化硅原料送至精餾塔精餾后，在蒸發(fā)器中加熱蒸發(fā)，并以干燥、過(guò)濾后的空氣為載體，送至合成水解爐。四氯化硅在高溫下氣化（火焰溫度1000~1800℃）后，與一定量的氫和氧（或空氣）在1800℃左右的高溫下進(jìn)行氣相水解；此時(shí)生成的氣相二氧化硅顆粒極細(xì)，與氣體形成氣溶膠，不易捕集，故使其先在聚集器中聚集成較大顆粒，然后經(jīng)旋風(fēng)分離器收集，再送入脫酸爐，用含氮空氣吹洗氣相二氧化硅至PH值為4～6即為成品。
德國(guó)迪高沙（Degussa）公司和美國(guó)卡伯特（Cabot）公司的氣相法生產(chǎn)技術(shù)全球領(lǐng)先。他們的生產(chǎn)裝置規(guī)模大，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品成本低，牌號(hào)（尤其是應(yīng)用于特殊領(lǐng)域的功能性專(zhuān)用產(chǎn)品牌號(hào)）多，品質(zhì)好，如表面積分布均勻、含水量低。我國(guó)沈陽(yáng)化工股份有限公司及上海氯堿化工股份有限公司也采用氣相法生產(chǎn)，但在生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)、自動(dòng)化程度及產(chǎn)品牌號(hào)等方面遠(yuǎn)不及國(guó)外大公司。廣州吉必盛科技實(shí)業(yè)有限公司是目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)量最大，牌號(hào)最全，技術(shù)最先進(jìn)的氣相二氧化硅供應(yīng)商，是氣相二氧化硅國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB20020-2005負(fù)責(zé)起草單位。
?。?）沉淀法
沉淀法又叫硅酸鈉酸化法，采用水玻璃溶液與酸反應(yīng)，經(jīng)沉淀、過(guò)濾、洗滌、干燥和煅燒而得到白炭黑。反應(yīng)式為：
Na2SiO3 + 2H+ —> 白炭黑 + 2Na+ + H20
國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)企業(yè)采用沉淀法。
新方法
新方法主要以非金屬礦及其延伸物為硅源，采用沉淀法制備白炭黑。其技術(shù)關(guān)鍵是將結(jié)晶的二氧化硅和硅酸鹽轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)二氧化硅。原料主要有硅灰石、蛋白石、埃洛石、橄欖石、蛇蚊石、高嶺土、硬質(zhì)高嶺土、煤矸石、粉煤灰等。
著重介紹以高嶺土或硬質(zhì)高嶺土、煤矸石或粉煤灰為原料制備白炭黑的工藝技術(shù)。
?。?）以高嶺土或硬質(zhì)高嶺土為原料
先將高嶺土或硬質(zhì)高嶺土粉碎至50~60目，然后在500~600℃高溫下焙燒2小時(shí)，再將焙燒土與濃度30%的工業(yè)鹽酸按1：2.5（重量）配料，在90℃左右酸浸7小時(shí)，經(jīng)中和、過(guò)濾、洗滌、干燥得到白炭黑，產(chǎn)品質(zhì)量符合GB10507-89標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)得到高效凈水劑聚合氯化鋁。焙燒及酸浸反應(yīng)式如下：
焙燒：Al2O3·2Si02·2H20 —> Al2O3·2Si02 + 2H20
酸浸：Al2O3·2Si02 + 6HCl + 9H20 —>2AlCl3·6H20 + 2SiO2
?。?）以煤矸石或粉煤灰為原料
先將煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目，然后分兩步：
第一步生產(chǎn)硅酸鈉：將粉碎的煤矸石或粉煤灰與純堿按重量比1：50混合均勻，經(jīng)高溫冶融（1400~1500℃，1小時(shí)）、水萃浸溶（100℃以上，4~5小時(shí)）、過(guò)濾去雜質(zhì)、濃縮濾液到45~46波美度即得到硅酸鈉。
第二步生產(chǎn)白炭黑：先將硅酸鈉配成水玻璃溶液（模數(shù)為2.4~3.6,SiO2含量為4~10%）,然后在5~20%的硫酸中酸浸（28~32℃，8~16小時(shí)），再升溫至80℃，攪拌，調(diào)節(jié)PH值為5~7，熟化20分鐘，再經(jīng)過(guò)濾洗滌、干燥、分選，得到白炭黑。該白炭黑為活性，純度高。
用途
由于白炭黑產(chǎn)品的一系列優(yōu)越性，使它能夠廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。
橡膠制品
白炭黑用在彩色橡膠制品中以替代炭黑進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，滿(mǎn)足白色或半透明產(chǎn)品的需要。白炭黑同時(shí)具有超強(qiáng)的粘附力、抗撕裂及耐熱抗老化性能，所以在黑色橡膠制品中亦可替代部分炭黑，以獲得高質(zhì)量的橡膠制品，如越野輪胎、工程輪胎、子午胎等。
農(nóng)業(yè)化學(xué)制品
在農(nóng)業(yè)化學(xué)制品中，如農(nóng)藥、高效噴施肥料等，使用白炭黑作載體或稀釋劑、崩解劑，做崩解劑在水分散粒劑wdg中使用可提高懸浮率，建議使用含量10%左右。能保持持久效力，因?yàn)樗某弑砻娣e具有極高吸附力，易于懸浮，有良好的親和性及化學(xué)穩(wěn)定性。即使在雨水、沖洗和炎熱條件下，仍能長(zhǎng)期保持不變。
日用化工制品
用白炭黑作填料和磨蝕劑的透明彩色及不透明牙膏，這類(lèi)牙膏具有良好的柔韌性、分散性，膏體光滑、柔軟、磨蝕性好，不磨蝕牙膏管體；它能使藥物牙膏保持藥性的穩(wěn)定。特別是與氟化物具有良好的配伍性，可避免鈣鹽作磨料產(chǎn)生難溶鹽的弊端。
膠結(jié)劑
用在天然橡膠或合成橡膠制成的膠粘劑中，提供了觸變性和補(bǔ)強(qiáng)性，同時(shí)由于其伸展性還可以提高粘著力，質(zhì)高價(jià)廉。
抗結(jié)塊劑
白炭黑可用在一些產(chǎn)品中來(lái)提高自由流動(dòng)性，如草地肥料、殺真菌劑、磨輪研磨劑、洗衣漂白劑、酚醛注塑烏洛托品、酚和尿素的塑料制品、制造橡膠硫磺及抗結(jié)塊混合物。
造紙?zhí)盍?/span>
用白炭黑做紙張?zhí)盍峡商岣呒垙埧褂湍高^(guò)性能及機(jī)械強(qiáng)度，增加白度，減少單位重量。能有效實(shí)現(xiàn)紙張輕量化、降低生產(chǎn)成本、提高紙張使用性能。
此外還可用在消防劑、飼料、化妝品、消光劑、顏料、油漆等許多行業(yè)。
氣相應(yīng)用
氣相白炭黑是極其重要的高科技超微細(xì)無(wú)機(jī)新材料之一,由于其粒徑很小，因此比表面積大，表面吸附力強(qiáng)，表面能大，化學(xué)純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有特異的性能，以其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性，在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內(nèi)獨(dú)具特性，有著不可取代的作用。氣相白炭黑俗稱(chēng)“納米白炭黑”，廣泛用于各行業(yè)作為添加劑、催化劑載體，石油化工，脫色劑，消光劑，橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，塑料充填劑，油墨增稠劑，金屬軟性磨光劑，絕緣絕熱填充劑，高級(jí)日用化妝品填料及噴涂材料、醫(yī)藥、環(huán)保等各種領(lǐng)域。并為相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新材料基礎(chǔ)和技術(shù)保證。由于它在磁性、催化性、光吸收、熱阻和熔點(diǎn)等方面與常規(guī)材料相比顯示出特異功能，因而得到人們的極大重視。以下是氣相白炭黑在各行業(yè)的應(yīng)用[1]
電子封裝材料
有機(jī)物電致發(fā)光器材（OELD）是當(dāng)前新開(kāi)發(fā)研制的一種新型平面顯示器件，具有開(kāi)啟和驅(qū)動(dòng)電壓低，且可直流電壓驅(qū)動(dòng)，可與規(guī)模集成電路相匹配，易實(shí)現(xiàn)全彩色化，發(fā)光亮度高（>105cd/m2）等優(yōu)點(diǎn)，但OELD器件使用壽命還不能滿(mǎn)足應(yīng)用要求，其中需要解決的技術(shù)難點(diǎn)之一就是器件的封裝材料和封裝技術(shù)。當(dāng)前，國(guó)外（日、美、歐洲等）廣泛采用有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂，即通過(guò)兩者之間的共混、共聚或接枝反應(yīng)而達(dá)到既能降低環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)應(yīng)力又能形成分子內(nèi)增韌，提高耐高溫性能，同時(shí)也提高有機(jī)硅的防水、防油、抗氧性能，但其需要的固化時(shí)間較長(zhǎng)（幾個(gè)小時(shí)到幾天），要加快固化反應(yīng)，需要在較高溫度（60℃至100℃以上）或增大固化劑的使用量，這不但增加成本，而且還難于滿(mǎn)足大規(guī)模器件生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)封裝材料的要求（時(shí)間短、室溫封裝）。將經(jīng)表面活性處理后的氣相白炭黑充分分散在有機(jī)硅改性環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠基質(zhì)中，可以大幅度地縮短封裝材料固化時(shí)間（為2.0-2.5h）,且固化溫度可降低到室溫,使OELD器件密封性能得到顯著提高,增加OELD器件的使用壽命。
樹(shù)脂復(fù)合材料
樹(shù)脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn)，但當(dāng)前來(lái)材料界和國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)對(duì)樹(shù)脂基材料使用性能的要求越來(lái)越高，如何合成高性能的樹(shù)脂基復(fù)合材料，已成為當(dāng)前材料界和企業(yè)界的重要課題。氣相白炭黑的問(wèn)世，為樹(shù)脂基復(fù)合材料的合成提供了新的機(jī)遇，為傳統(tǒng)樹(shù)脂基材料的改性提供了一條新的途徑，只要能將氣相白炭黑顆粒充分、均勻地分散到樹(shù)脂材料中，完全能達(dá)到全面改善樹(shù)脂基材料性能的目的。
1、提高強(qiáng)度和延伸率。環(huán)氧樹(shù)脂是基本的樹(shù)脂材料，把氣相白炭黑添加到環(huán)氧樹(shù)脂中，在結(jié)構(gòu)上完全不同于粗晶二氧化硅（白炭黑等）添加的環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料，粗晶SiO2一般作為補(bǔ)強(qiáng)劑加入，它主要分布在高分子材料的鏈間中，而氣相白炭黑由于表面嚴(yán)重的配位不足、龐大的比表面積以及表面欠氧等特點(diǎn)，使它表現(xiàn)出極強(qiáng)的活性，很容易和環(huán)氧環(huán)狀分子的氧起鍵合作用，提高了分子間的鍵力，同時(shí)尚有一部分氣相白炭黑顆粒仍然分布在高分子鏈的空隙中，與粗晶SiO2顆粒相比較，表現(xiàn)很高的流漣性，從而使氣相白炭黑添加的環(huán)氧樹(shù)脂材料強(qiáng)度、韌性、延展性均大幅度提高。
2、提高耐磨性和改善材料表面的光潔度。氣相白炭黑顆粒比SiO2要小100—1000倍，將其添加到環(huán)氧樹(shù)脂中，有利于拉成絲。由于氣相白炭黑的高流動(dòng)性和小尺寸效應(yīng)，使材料表面更加致密細(xì)潔，摩擦系數(shù)變小，加之納米顆粒的高強(qiáng)度，使材料的耐磨性大大增強(qiáng)。
3、抗老化性能。環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料使用過(guò)程中一個(gè)致命的弱點(diǎn)是抗老化性能差，其原因主要是太陽(yáng)輻射的280—400nm波段的紫外線(xiàn)中、長(zhǎng)波作用，它對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料的破壞作用是十分嚴(yán)重的，高分子鏈的降解致使樹(shù)脂基復(fù)合材料迅速老化。而氣相白炭黑可以強(qiáng)烈地反射紫外線(xiàn)，加入到環(huán)氧樹(shù)脂中可大大減少紫外線(xiàn)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的降解作用，從而達(dá)到延緩材料老化的目的。
塑料
利用氣相白炭黑透光、粒度小，可以使塑料變得更加致密，在聚苯乙烯塑料薄膜中添加氣相白炭黑后，不但提高其透明度、強(qiáng)度、韌性，而且防水性能和抗老化性能也明顯提高。通過(guò)在普通塑料聚氯乙烯中添加少量氣相白炭黑后生產(chǎn)出的塑鋼門(mén)窗硬度、光潔度和抗老化性能均大幅提高。利用氣相白炭黑對(duì)普通塑料聚丙烯進(jìn)行改性，主要技術(shù)指標(biāo)（吸水率、絕緣電阻、壓縮殘余變形、撓曲強(qiáng)度等）均達(dá)到或超過(guò)工程塑料尼龍6的性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了聚丙烯鐵道配件替代尼龍6使用，產(chǎn)品成本大幅下降，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。
涂料
我國(guó)是涂料生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，但當(dāng)前國(guó)產(chǎn)涂料普遍存在著性能方面的不足，諸如懸浮穩(wěn)定性差、觸變性差、耐候性差、耐洗刷性差等，致使每年需進(jìn)口大量高質(zhì)量的涂料。上海、北京、杭州、寧波等地的一些涂料生產(chǎn)企業(yè)敢于創(chuàng)新，成功地實(shí)現(xiàn)了氣相白炭黑在涂料中的應(yīng)用，這種納米改性涂料一改以往產(chǎn)品的不足，經(jīng)檢測(cè)其主要性能指標(biāo)除對(duì)比率不變外，其余均大幅提高，如外墻涂料的耐洗刷性由原來(lái)的一千多次提高到一萬(wàn)多次，人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時(shí)間由原來(lái)的250小時(shí)（粉化1級(jí)、變色2級(jí)）提高到600小時(shí)（無(wú)粉化，漆膜無(wú)變色，色差值4.8），此外涂膜與墻體結(jié)合強(qiáng)度大幅提高，涂膜硬度顯著增加，表面自潔能力也獲得改善。
橡膠
橡膠是一種伸縮性?xún)?yōu)異的彈性體，但其綜合性能并不令人滿(mǎn)意，生產(chǎn)橡膠制品過(guò)程中通常需在膠料中加入炭黑來(lái)提高強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性，但由于炭黑的加入使得制品均為黑色，且檔次不高。而氣相白炭黑在我國(guó)的問(wèn)世為生產(chǎn)出色彩新穎、性能優(yōu)異的新一代橡膠制品奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。在普通橡膠中添加少量氣相白炭黑后，產(chǎn)品的強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性等性能均達(dá)到或超過(guò)高檔橡膠制品，而且可以保持顏色長(zhǎng)久不變。納米改性彩色三元乙丙防水卷材，其耐磨性、抗拉強(qiáng)度、抗折性、抗老化性能均提高明顯，且色彩鮮艷，保色效果優(yōu)異。彩色輪胎的研制工作也取得了一定的進(jìn)展，如輪胎側(cè)面膠的抗折性能由原來(lái)的10萬(wàn)次提高到50萬(wàn)次以上，有望在不久的將來(lái)，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)汽車(chē)、摩托車(chē)輪胎的彩色化。
顏（染）料
有機(jī)顏（染）料雖具有鮮艷的色彩和很強(qiáng)的著色力，但一般耐光、耐熱、耐溶劑和耐遷移性能往往不及無(wú)機(jī)顏料。通過(guò)添加氣相白炭黑對(duì)有機(jī)顏（染）料進(jìn)行表面改性處理，不但使顏（染）料抗老化性能大幅提高，而且亮度、色調(diào)和飽和度等指標(biāo)也均出現(xiàn)一定程度的提高，性能可與進(jìn)口高檔產(chǎn)品相媲美，極大地拓寬了有機(jī)顏（染）料的檔次和應(yīng)用范圍。
陶瓷
用氣相白炭黑代替納米A1203添加到95瓷里，既可以起到納米顆粒的作用，同時(shí)它又是第二相的顆粒，不但提高陶瓷材料的強(qiáng)度、韌性，而且提高了材料的硬度和彈性模量等性能，其效果比添加A1203更理想?！±脷庀喟滋亢趤?lái)復(fù)合陶瓷基片，不但提高了基片的致密性、韌性和光潔度，而且燒結(jié)溫度大幅降低。此外，氣相白炭黑在陶瓷過(guò)濾網(wǎng)、剛玉球等陶瓷產(chǎn)品中應(yīng)用效果也十分顯著。
密封膠、粘結(jié)劑
密封膠、粘結(jié)劑是量大、面廣、使用范圍寬的重要產(chǎn)品。它要求產(chǎn)品粘度、流動(dòng)性、固化速度達(dá)最佳條件。我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品比較落后，高檔的密封膠和粘結(jié)劑都依賴(lài)進(jìn)口。國(guó)外在這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品已經(jīng)采用納米材料作改性劑，而氣相白炭黑是首選材料，它主要是在氣相白炭黑表面包敷一層有機(jī)材料，使之具有憎水性，將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu)，即納米Si0X小顆粒形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抑制膠體流動(dòng)，加快固化速度，提高粘結(jié)效果，由于氣相白炭黑顆粒尺小從而也增加了產(chǎn)品的密封性和防滲性。
玻璃鋼制品
玻璃鋼制品雖然有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但其本身硬度較低、耐磨性較差。有關(guān)專(zhuān)家通過(guò)超聲分散方法將氣相白炭黑添加到膠衣樹(shù)脂中，與未加氣相白炭黑的膠衣做性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其莫氏硬度由原來(lái)的2.2級(jí)（相當(dāng)于石膏的硬度）提高到2.8~2.9級(jí)（3級(jí)是天然大理石硬度），耐磨性提高1~2倍，因納米顆粒與有機(jī)高分子產(chǎn)生接枝和鍵合作用，使材料韌性增加，故抗拉強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度提高1倍以上，耐熱性能也大幅提高。
藥物載體
隨著當(dāng)前城市生活垃圾的大幅增長(zhǎng)以及環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重，加大消滅“四害”的力度、預(yù)防疾病的傳播已十分迫切。在樹(shù)干上涂刷石灰、向垃圾箱噴灑藥水已作用不大，當(dāng)前大城市已采用噴涂中樞神經(jīng)麻醉藥類(lèi)殺蟲(chóng)劑來(lái)消滅蚊子、蒼蠅、蟑螂等昆蟲(chóng)類(lèi)害蟲(chóng)，但這些殺蟲(chóng)劑多從國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格較高，噴涂后有效期較短（只有一個(gè)月）。采用氣相白炭黑為載體吸附該類(lèi)殺蟲(chóng)劑，起到了很好的緩釋效果，據(jù)測(cè)定，其噴涂后有效期長(zhǎng)達(dá)一年以上。
化妝品
對(duì)于化妝品來(lái)說(shuō)，要求對(duì)紫外線(xiàn)屏蔽能力強(qiáng)，最好是既能防護(hù)紫外中波（UVB）對(duì)人體的危害，亦能對(duì)紫外長(zhǎng)波（UVA）起防護(hù)作用。實(shí)質(zhì)上，紫外屏蔽包括兩方面，一是前面所述對(duì)紫外線(xiàn)的吸收，另一方面是對(duì)紫外線(xiàn)的反射，當(dāng)前，世界上從紫外反射性能角度開(kāi)發(fā)的抗紫外劑還未見(jiàn)報(bào)道。 在防曬產(chǎn)品中以往多使用有機(jī)化合物為紫外線(xiàn)吸收劑，但是存在諸如為了盡可能保護(hù)皮膚不接觸紫外線(xiàn)而提高添加量之后，會(huì)增加發(fā)生皮膚癌以及產(chǎn)生化學(xué)性過(guò)敏等問(wèn)題，而氣相白炭黑為無(wú)機(jī)成分，易于與化妝品其它組分配伍，無(wú)毒、無(wú)味，不存在上述問(wèn)題，且自身為白色，可以簡(jiǎn)單地加以著色，尤其可貴的是氣相白炭黑反射紫外能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，被紫外線(xiàn)照射后不分解，不變色，也不會(huì)與配方中其它組分起化學(xué)反應(yīng)。氣相白炭黑的這些突出特點(diǎn)為防曬化妝品的升級(jí)換代奠定了良好的基礎(chǔ)。
抗菌材料
利用氣相白炭黑龐大的比表面積、表面多介孔結(jié)構(gòu)和超強(qiáng)的吸附能力以及奇異的理化特性，將銀離子等功能離子均勻地設(shè)計(jì)到氣相白炭黑表面的介孔中，并實(shí)施穩(wěn)定，成功開(kāi)發(fā)出高效、持久、耐高溫、廣譜抗菌的納米抗菌粉（粒徑只有70納米左右），不但填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，而且主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)日本同類(lèi)產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè)，當(dāng)納米抗菌粉在水中的濃度僅為0.315%時(shí)，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性代表菌種與革蘭氏陰性代表菌種的抗菌能力就可以非常明顯的表露出來(lái)，抑菌圈出現(xiàn)2—3mm，且隨著納米抗菌粉在水中濃度的增加，抑菌圈明顯增大。據(jù)測(cè)定，水中含Ag+為0.01mg/1時(shí)，就能完全殺滅水中的大腸桿菌，并能保持長(zhǎng)達(dá)90天內(nèi)不繁衍出新的菌叢?！⒓{米抗菌粉應(yīng)用于搪瓷釉料中，生產(chǎn)出具有防霉、抗菌功能的滾筒洗衣機(jī)，其抗菌率高達(dá)99%以上。應(yīng)該指出的是，納米抗菌粉在搪瓷釉料中使用條件較為苛刻，須在堿性較強(qiáng)的液體中和高溫（900℃左右）燒瓷后仍保持很強(qiáng)的抗菌性能，這是其它抗菌粉望塵莫及的。將納米抗菌粉添加在內(nèi)墻涂料中，生產(chǎn)出了具有長(zhǎng)久抗菌防霉功能的內(nèi)墻涂料。將納米抗菌粉用在婦女內(nèi)褲洗滌劑、羊毛、羊絨洗滌劑、洗潔精、洗手液中，經(jīng)衛(wèi)生防疫部門(mén)檢測(cè)，其抗菌性能十分顯著?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著人們健康意識(shí)的增強(qiáng)，納米抗菌粉將逐漸被相關(guān)應(yīng)用企業(yè)的廣大民眾所接受，在票據(jù)、醫(yī)療衛(wèi)生、化學(xué)建材、家電制品、功能纖維、塑料制品等行業(yè)中嶄露頭角。
其它
1、在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用納米微粒應(yīng)用于紅外反射材料主要是制成薄膜和多層膜來(lái)使用。納米微粒的膜材料在燈泡工業(yè)上有很好的應(yīng)用前景。高壓鈉燈以及各種用于拍照、攝影的碘弧燈都要求強(qiáng)照明，但是燈絲被加熱后69%的能量轉(zhuǎn)化為紅外線(xiàn)，這就表明有相當(dāng)多的電能轉(zhuǎn)化為熱能被消耗掉，僅有一少部分轉(zhuǎn)化為光能來(lái)照明，同時(shí)，燈管發(fā)熱也會(huì)影響燈具的壽命，如何提高發(fā)光效率，增加照明度一直是急待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。納米微粒的誕生為解決這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)新的途徑。80年代以來(lái)，科研技術(shù)人員用納米Si0X和納米TiO2微粒制成了多層干涉膜，總厚度為微米級(jí)，襯在燈泡罩的內(nèi)壁，結(jié)果不但透光率好，而且有很強(qiáng)的紅外線(xiàn)反射能力。據(jù)專(zhuān)家測(cè)算同種燈光亮度下，該種燈具與傳統(tǒng)的鹵素?zé)粝啾?，可?jié)約15%的電能。