（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）白炭黑是橡膠工業(yè)重要的補強材料, 因其微觀(guān)結構、聚集體形態(tài)以及在橡膠中的補強性能與炭黑相近, 故被稱(chēng)為白炭黑。白炭黑化學(xué)名稱(chēng)為水合二氧化硅, 化學(xué)式為SiO2nH2O, 可溶于苛性堿和氫氟酸, 不溶于水, 耐高溫, 不易燃, 無(wú)毒無(wú)味, 具有良好的電絕緣性。
白炭黑工業(yè)化生產(chǎn)方法主要有沉淀法和氣相法。沉淀法白炭黑主要用于鞋類(lèi)、輪胎和其他淺色橡膠制品, 其他用途有: 在農藥和飼料等行業(yè)中用作載體或流動(dòng)劑; 在牙膏中用作摩擦劑; 在涂料行業(yè)中用作分散劑、抗沉降劑或消光劑等。氣相法白炭黑是利用氯硅烷經(jīng)氫氧焰高溫水解制得的一種精細、特殊的無(wú)定形粉體材料, 平均原生粒徑7-40 nm, 聚集體粒徑200-00nm, 比表面積50-380m2/g , 產(chǎn)品純度高, 二氧化硅含量不小于99.8%, 是一種多功能的添加劑, 廣泛應用于硅橡膠、涂料、膠黏劑、油墨、膠體蓄電池等行業(yè),可起到增稠、觸變、消光、防沉等作用。
1 生產(chǎn)概況
應對全球氣候變化正成為關(guān)乎各國經(jīng)濟與會(huì )發(fā)展的重大議題, 尤其是在聯(lián)合國氣候變化峰會(huì )和哥本哈根世界氣候大會(huì )之后, 低碳經(jīng)濟和節能減排已經(jīng)成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。沉淀法白炭黑生產(chǎn)是以純堿和石英砂為原料, 而炭黑是以石油或天然氣為原料, 沉淀法白炭黑企業(yè)的快速發(fā)展正是得益于這一經(jīng)濟政策的實(shí)施。
由于白炭黑具有優(yōu)異的補強性能使其在橡膠、塑料等制品中的用量大幅增大, 在輪胎中添加白炭黑可以降低輪胎滾動(dòng)阻力、提高濕路面抓著(zhù)力和抗撕裂性, 這些性能的改善有利于降低汽車(chē)的油耗, 減小二氧化碳的排放量, 達到節能減排的目的。在鞋類(lèi)制品中添加白炭黑, 可以減小炭黑用量和含膠率, 從而降低含碳有機物用量, 達到低碳目的。
我國沉淀法白炭黑的主要品種有: 制鞋用白炭黑、普通輪胎用白炭黑、子午線(xiàn)輪胎用白炭黑、室溫硅橡膠用白炭黑、高溫硅橡膠用白炭黑、牙膏摩擦劑和增稠劑用白炭黑、噴墨打印紙用白炭黑、醫藥載體用白炭黑、開(kāi)口劑用白炭黑、涂料用白炭黑、農藥和滅火劑用白炭黑等。劑型有超微細、超細、粉狀和塊狀等。
根據國家炭黑產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗中心的抽查結果, 按照國家標準考核, 近2年來(lái)沉淀法白炭黑產(chǎn)品的合格率均為100% 。
目前我國直接從事沉淀法白炭黑生產(chǎn)的企業(yè)有59 家, 年生產(chǎn)能力為117.1 萬(wàn)t , 年產(chǎn)量為85.6萬(wàn)t。年生產(chǎn)能力在1萬(wàn)t( 含1萬(wàn)t ) 以上的企業(yè)有44 家。這44 家企業(yè)的年生產(chǎn)能力共111.3 萬(wàn)t , 占全國的95.05%; 44 家企業(yè)的年產(chǎn)量共81.8 萬(wàn)t , 占全國的95.56%。年生產(chǎn)能力在5萬(wàn)t 以上的企業(yè)共有6家, 分別為贏(yíng)創(chuàng )嘉聯(lián)白炭黑( 南平) 有限公司、株洲興隆化工實(shí)業(yè)公司、漳平( 正昌、正盛、賽吉元) 化工有限公司、青州聯(lián)科白炭黑有限公司( 含和卡爾迪克合資部分產(chǎn)量) 、永安( 豐源、豐潤) 化工有限公司和無(wú)錫確成硅化學(xué)有限公司。這6家企業(yè)的年生產(chǎn)能力共40 萬(wàn)t , 占全國的34.16% ; 年產(chǎn)量33.5萬(wàn)t, 占全國的39.14% 。我國沉淀法白炭黑的生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)能力構成見(jiàn)表1。
 從企業(yè)的經(jīng)濟性質(zhì)看, 我國沉淀法白炭黑生產(chǎn)企業(yè)中民營(yíng)企業(yè)年生產(chǎn)能力占全國的68. 57%,年產(chǎn)量占66.36%;國有企業(yè)年生產(chǎn)能力占7.77% , 年產(chǎn)量占7.60%; 外資( 獨資或合資) 企業(yè)年生產(chǎn)能力占23.66%, 年產(chǎn)量占26.04%。我國沉淀法白炭黑的生產(chǎn)企業(yè)性質(zhì)構成見(jiàn)表2。
從企業(yè)的分布地區看, 我國沉淀法白炭黑生產(chǎn)企業(yè)90% 以上分布在橡膠制品和制鞋工業(yè)集中的華東和中南地區, 尤其集中在福建、山東、江蘇、湖南4 省。其中福建省有14 家企業(yè), 年生產(chǎn)能力42 萬(wàn)t； 山東省有13 家企業(yè), 年生產(chǎn)能力28.20 萬(wàn)t；江蘇省有6 家企業(yè), 年生產(chǎn)能力14. 6萬(wàn)t。我國沉淀法白炭黑的生產(chǎn)企業(yè)分布地區見(jiàn)表3。
 2 進(jìn)出口分析
白炭黑在海關(guān)進(jìn)出口統計產(chǎn)品中屬于二氧化硅范疇。2010 年, 我國二氧化硅的進(jìn)出口情況見(jiàn)表4。
隨著(zhù)生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的不斷提高, 我國沉淀法白炭黑企業(yè)已具備一定的生產(chǎn)規模, 原材料及能源消耗也已接近世界先進(jìn)水平, 普通產(chǎn)品質(zhì)量基本能夠滿(mǎn)足國際市場(chǎng)的需要。目前我國已成為白炭黑的凈出口國, 產(chǎn)品主要出口到韓國和東南亞各國, 但特殊用途的白炭黑( 如氣相法白炭黑以及硅橡膠和涂料專(zhuān)用的特種白炭黑) 則需要進(jìn)口。從進(jìn)出口單價(jià)來(lái)看, 我國二氧化硅的進(jìn)口單價(jià)遠高于出口單價(jià), 這表明我國普通二氧化硅產(chǎn)品在國際上具有較強的競爭力, 但高附加值的二氧化硅產(chǎn)品國內還不能完全供給。受我國出口退稅政策的積極影響, 2009 年我國二氧化硅出口退稅率由零提高到9%, 因此與2008 年相比, 2009年我國二氧化硅出口量大幅上升。2009 年我國二氧化硅進(jìn)口量8.10 萬(wàn)t , 出口量30.27 萬(wàn)t , 進(jìn)口金額17077. 4萬(wàn)美元, 出口金額17243. 1萬(wàn)美元。
表4 2010 年我國二氧化硅進(jìn)出口情況
2010 年我國二氧化硅出口仍保持較好勢頭, 2010年1-10月我國二氧化硅進(jìn)口量為8.37 萬(wàn)t , 出口量為30.75 萬(wàn)t, 已超過(guò)2009年全年的進(jìn)口量和出口量。2010年全年, 我國二氧化硅進(jìn)口量達10.05萬(wàn)t , 同比增長(cháng)24.07% ; 出口量37.47 萬(wàn)t,同比增長(cháng)23.79%
3 消費情況
沉淀法白炭黑作為橡膠補強材料主要用于鞋類(lèi)、輪胎和其他淺色橡膠制品中。作為橡膠補強材料，白炭黑不僅可以使鞋底具有良好的耐磨性、防滑性及與鞋面的黏合性，同時(shí)還可以加工出彩色或透明的牛筋鞋底，這是炭黑所不及的。因此，白炭黑已廣泛應用于各類(lèi)淺色與彩色鞋類(lèi)制品中, 如旅游鞋、休閑鞋、工藝鞋及牛筋鞋底的皮鞋等。
我國是鞋類(lèi)生產(chǎn)大國, 年產(chǎn)量100 億雙, 約為世界產(chǎn)量的70% , 在鞋類(lèi)產(chǎn)量中皮鞋產(chǎn)量約占一半, 膠鞋產(chǎn)量約占1/ 3。根據2009 年沉淀法白炭黑的產(chǎn)量及用途推算, 2009 年我國沉淀法白炭黑在制鞋領(lǐng)域的用量為30 萬(wàn)t 左右, 該領(lǐng)域白炭黑消費比例約為42%。
除了制鞋業(yè)以外, 沉淀法白炭黑的消費增長(cháng)也來(lái)自于輪胎行業(yè)的新需求。沉淀法白炭黑因其獨特的結構和表面化學(xué)特性在輪胎工業(yè)中得到廣泛應用, 在輪胎中的使用部位包括胎面膠、胎側膠、帶束層膠和其他鋼絲黏合膠等。在傳統的斜交輪胎中白炭黑可提高胎面膠的抗撕裂性和橡膠與簾線(xiàn)的黏合性能, 如常用的間甲白黏合體系。隨著(zhù)對輪胎子午化、環(huán)保節能和舒適性的要求越來(lái)越高, 白炭黑在輪胎中的應用也越來(lái)越重要。
目前在要求降低滾動(dòng)阻力、提高抓著(zhù)性方面, 白炭黑與炭黑并用表現出優(yōu)異的性能, 甚至可以全部用白炭黑替代傳統炭黑生產(chǎn)綠色輪胎。近年來(lái)沉淀法白炭黑在雪地輪胎、防滑輪胎和綠色輪胎方面得到大量應用。
輪胎是沉淀法白炭黑第二大消費領(lǐng)域, 消費比例約占16%。沉淀法白炭黑在硅橡膠、碾米膠輥、膠帶和電纜等橡膠制品中也得到廣泛應用, 該領(lǐng)域白炭黑消費比例約占13%。此外, 沉淀法白炭黑在農藥、飼料等行業(yè)中用作載體或流動(dòng)劑, 在牙膏中用作摩擦劑和增稠劑, 在涂料行業(yè)用作分散劑、抗沉降劑或消光劑, 在醫藥、食品等行業(yè)用作吸附劑等。在非橡膠行業(yè)中, 我國沉淀法白炭黑在農藥、飼料行業(yè)中的消費比例與國外相當, 在涂料和牙膏行業(yè)的消費比例則偏低。我國沉淀法白炭黑消費比例見(jiàn)表5。
表5 我國沉淀法白炭黑消費比例
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