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、超細二氧化硅凝膠和氣凝膠,也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。作為一種無(wú)毒且性能良好的助劑,白炭黑廣泛用于橡膠、紡織、造紙、農藥、食品添加劑、衛生、消防等領(lǐng)域。
1、沉淀法白炭黑生產(chǎn)能力預測
2015年,我國沉淀法白炭黑生產(chǎn)能力為199萬(wàn)噸。我們預計,2018年我國沉淀法白炭黑生產(chǎn)能力將達到206萬(wàn)噸,未來(lái)五年(2018-2022)年均復合增長(cháng)率約為1.12%,2022年將達到215萬(wàn)噸。
2、沉淀法白炭黑產(chǎn)量預測
2015年,我國沉淀法白炭黑產(chǎn)量為126.5萬(wàn)噸。我們預計,2018年我國沉淀法白炭黑產(chǎn)量將達到130萬(wàn)噸,未來(lái)五年(2018-2022)年均復合增長(cháng)率約為3.25%,2022年將達到148萬(wàn)噸。
3、沉淀法白炭黑發(fā)展趨勢
根據沉淀法白炭黑下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢,預測未來(lái)5年我國沉淀法白炭黑需求量年均增長(cháng)速度約為10%,其需求增長(cháng)主要來(lái)源于輪胎、硅橡膠、牙膏、涂料、新能源等領(lǐng)域,未來(lái)沉淀法白炭黑的發(fā)展方向主要集中在以下幾個(gè)方面。
?。?)綠色輪胎用高分散沉淀法白炭黑。綠色輪胎也稱(chēng)環(huán)?;虻臀廴据喬?,是指在輪胎配方中用高分散沉淀法白炭黑取代炭黑,從而降低輪胎的滾動(dòng)阻力,減少油耗,實(shí)現減少汽車(chē)廢氣排放的環(huán)保效應。自20世紀90年代以來(lái),米其林公司使用羅地亞公司的高分散白炭黑Zeosil1165MP推出高性能綠色輪胎后,綠色輪胎以其舒適安全、環(huán)保節能的特點(diǎn)逐漸被大眾接受。
最近幾年,使用高分散白炭黑的綠色輪胎產(chǎn)量保持著(zhù)10%~20%的年增長(cháng)率,而且越來(lái)越多的原配輪胎指標中開(kāi)始指定添加白炭黑。由于歐洲對乘用車(chē)輪胎的濕牽引性和滾動(dòng)阻力的要求高,綠色輪胎在歐洲市場(chǎng)發(fā)展較快,而且歐盟已經(jīng)規定新車(chē)原配輪胎必須采用綠色輪胎,因此歐洲是高分散沉淀法白炭黑使用比例最高的地區。
?。?)高溫硅橡膠用高分散沉淀法白炭黑。硅橡膠具有優(yōu)異的耐高/低溫性、耐候性、憎水性、電氣絕緣性和生理惰性等特點(diǎn),在國防軍工、電子電器、醫療衛生、工農業(yè)領(lǐng)域及人們的日常生活中應用廣泛,近年來(lái)保持良好的發(fā)展勢頭。據報道,到2011年我國高溫硅橡膠需求量可達到25.5萬(wàn)t。
作為硅橡膠制品的補強劑,高分散沉淀法白炭黑的用量一般為15~20份,照此計算,用于高溫硅橡膠中的高分散沉淀法白炭黑需求量將達5萬(wàn)t。硅橡膠專(zhuān)用高分散白炭黑的代表產(chǎn)品有日本生產(chǎn)的牌號為L(cháng)P的產(chǎn)品,法國羅納普朗克公司生產(chǎn)的牌號為132的產(chǎn)品,PPG臺灣公司生產(chǎn)的牌號為927和928的產(chǎn)品等。國內雖有廠(chǎng)家生產(chǎn)同類(lèi)產(chǎn)品,但質(zhì)量和國外產(chǎn)品相比尚有一定差距。
?。?)高檔涂料用特種沉淀法白炭黑。高分散沉淀法白炭黑在涂料中可作為消光劑,原理是其能使涂膜表面變粗糙,不均勻的表面和微弱的粗糙會(huì )造成光的散射,從而降低光澤,起到消光作用。
隨著(zhù)新技術(shù)的發(fā)展,用蠟對白炭黑進(jìn)行表面處理,可以改善其分散性,克服其易產(chǎn)生凝聚沉淀的弊病,保留其消光效率高的特性,同時(shí)也賦予其涂料手感好、耐劃傷等優(yōu)點(diǎn)。
目前,用蠟處理的高分散沉淀法白炭黑是涂料工業(yè)最好的一種消光劑。消光劑專(zhuān)用高分散超細白炭黑代表產(chǎn)品有GRACE公司生產(chǎn)的牌號為ED30、ED50、C906、C907、C810、W300、W500、W900的系列產(chǎn)品;法國羅納普朗克公司生產(chǎn)的牌號為T(mén)34M的產(chǎn)品;德國德固賽公司生產(chǎn)的牌號為ok412、ok500、R970、TS100的系列產(chǎn)品;日本德山槽達株式會(huì )社生產(chǎn)的牌號為K500的產(chǎn)品等。
?。?)磨料型牙膏用特種沉淀法白炭黑。沉淀法白炭黑是目前牙膏用摩擦劑的主要品種之一。沉淀法白炭黑比表面積大、吸附能力強、吸附物質(zhì)多、顆粒均勻,有利于提高產(chǎn)品透明度,且性質(zhì)穩定,無(wú)毒無(wú)害,因此是一種較好的牙膏原料。沉淀法白炭黑在牙膏中應用時(shí)間不長(cháng),但已顯示出多種功能,首先可充當緩蝕劑、增稠劑,還可作觸變劑和摩擦劑,越來(lái)越多的牙膏廠(chǎng)家已選用國產(chǎn)高分散沉淀法白炭黑。這個(gè)產(chǎn)品在牙膏中應用有2個(gè)要求;一是純度要達到醫藥級,二是要達到一定的粒徑和摩擦性。其代表產(chǎn)品有美國Huber公司和PPG公司透明牙膏專(zhuān)用白炭黑產(chǎn)品,法國羅納普朗克公司透明牙膏專(zhuān)用白炭黑產(chǎn)品等。
?。?)蓄電池隔板用特種沉淀法白炭黑。據報道,歐洲阿莫西爾公司生產(chǎn)用于高性能鉛酸蓄電池的高品質(zhì)微孔聚氯乙烯/白炭黑隔板,這種隔板特別適用于膠體電池以及各類(lèi)動(dòng)力型、長(cháng)壽命、高比能量電池的應用場(chǎng)合。我國楊秀宇、葉順紀等也申請了專(zhuān)利蓄電池用硅玻復合隔板(專(zhuān)利申請號96107959.2)。我國是蓄電池生產(chǎn)和使用大國,蓄電池隔板用特種沉淀法白炭黑未來(lái)應有較大需求。
?。?)絕熱材料用特種沉淀法白炭黑。絕熱材料是指熱導率低于0.175Wm-1K-1的材料。絕熱材料用特種沉淀法白炭黑要有較大的比表面積、較高的孔隙率和較低的密度。通用電氣公司早在1987年就申請了這種沉淀法白炭黑應用的相關(guān)專(zhuān)利,并將其用于家用冰箱和冷藏箱的絕熱材料中。近年來(lái)國內已有多家科研機構進(jìn)行相關(guān)研究,主要研究該種白炭黑的合成技術(shù)和應用技術(shù)。
?。?)造紙用沉淀法白炭黑。日本、瑞典等國均選用高分散沉淀法白炭黑作為造紙的優(yōu)良助劑。高分散沉淀法白炭黑是一種多孔性物質(zhì),內部充滿(mǎn)小孔,表面具有的烷醇基能和紙漿纖維表面羥基形成氫鍵,干燥時(shí)白炭黑與紙漿纖維牢固地結合在一起,具有提高紙制品強度的作用;并且高分散沉淀法白炭黑的多孔性,有助于其大量吸附油墨,起到防止透印的作用。
由此可見(jiàn),高分散沉淀法白炭黑是新聞紙輕量化中必不可少的功能性助劑之一,是其他填料不可代替的。另外造紙用高分散沉淀法白炭黑無(wú)需干燥,使用時(shí)和紙漿一起混合,再與紙一起干燥即可,節省了白炭黑干燥所需能量,同時(shí)降低了成本。
?。?)各種非金屬礦物制備沉淀法白炭黑。非金屬礦物制備沉淀法白炭黑技術(shù)是指采用廉價(jià)的非金屬礦作為硅源,通過(guò)一系列化學(xué)合成工藝制備沉淀法白炭黑。其技術(shù)關(guān)鍵是將結晶的二氧化硅和硅酸鹽轉變成非晶態(tài)的二氧化硅。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。較為成熟的工業(yè)制備工藝有用稻殼工業(yè)化生產(chǎn)白炭黑(專(zhuān)利申請號200510021640.1)、用氟硅酸鈉氨化制高補強白炭黑(專(zhuān)利申請號01141442.1)和用石煤提釩浸出液制備沉淀法白炭黑。
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