白炭黑，又稱(chēng)為水合二氧化硅或者膠體二氧化硅，分子式為SiO_2-x•nH₂O(x=0.4-0.8)，是一種白色、無(wú)毒、無(wú)定形的多孔性物質(zhì)。一次結構的粒徑約為16-40nm，比表面積約為 40-170m²•g^-1，比重約2.319-2.653，熔化溫度為1750℃，不溶于水和溶劑，溶于強堿和氫氟酸，具有質(zhì)輕、耐高溫、化學(xué)穩定性好、不燃、電絕緣性好等優(yōu)異性能。
        白炭黑的粒子與炭黑的粒子有些相似,呈球形,粒子之間互相接觸,互相接觸的粒子連鎖呈聯(lián)枝狀。鍵枝結構彼此以氫鍵力互相作用,形成一團團的聚集體網(wǎng)形立體結構,常稱(chēng)之為二次結構。這種二次結構受到外力拉開(kāi)或被破壞后又可重新形成聚集。白炭黑的結構大小程度常用它的吸油值來(lái)表示,結構越大,吸油值越大,吸油值大,其微粒小,比表面積大。顯微鏡觀(guān)察表明,白炭黑具有似葡萄串一樣的聚集體,具有較高比表面積。X-射線(xiàn)衍射圖證明,白炭黑的整體結構為無(wú)定形態(tài),但不同方法制得的白炭黑,其無(wú)定形結構有一定的差別。
        白炭黑微粒直徑很小,一次粒子粒徑大約在0.01-1mm范圍,其細小微粒表面有不同的羥基存在,故顯示出親水性。紅外光譜研究證實(shí),白炭黑粒子表面輕基有3種類(lèi)型,隔離羥基、相鄰羥基、硅氧基。

        白炭黑分子結構中的-Si-O-活性與其所處的位置有關(guān),處于結構中心的-Si-O-鍵具有極性,結合能力大;處于微粒表面的-Si-O-鍵活性大,能與其他分子發(fā)生力的結合作用。白炭黑表面的-Si-O-基團具有很強的活性,易于與其周?chē)x子鍵合而起到補強作用。就化學(xué)組成而言,白炭黑表面的特點(diǎn)是有一層均勻的硅氧烷和硅烷醇基團,這些基團具有強烈的吸水性。硅烷醇易于進(jìn)行化學(xué)反應,從而使白炭黑表面比較容易被改性。這些特殊的結構及理化特性,使白炭黑具有優(yōu)良的耐酸、耐堿、耐高溫和電絕緣性、吸收性、分散性、增稠性、觸變性及削光性等性能。
        目前，白炭黑的生產(chǎn)方法主要有氣相法和沉淀法兩種，此外還有在醇介質(zhì)中以氨水水解正硅酸乙酯合成二氧化硅的溶膠-凝膠法和在微乳液系統下水解正硅酸乙酯制備二氧化硅的微乳液法。氣相法白炭黑是用四氯硅烷或甲基三氯硅烷等在氫氧焰中經(jīng)高溫水解制得的一種無(wú)定形二氧化硅，這種二氧化硅粒徑小、比表面積大、分散性及補強性能好，但是氣相法設備成本高，能耗大且產(chǎn)品價(jià)格昂貴，因此限制了其更廣泛的應用。沉淀法白炭黑是以硅酸鹽和無(wú)機酸為原料利用中和沉淀反應制備疏松、細分散的納米二氧化硅，該方法設備簡(jiǎn)單，原料來(lái)源廣及易于工業(yè)化，所制得的白炭黑雖然粒徑較大且含羥基較多，但是補強性能好且價(jià)廉，因此在橡膠工業(yè)中應用廣泛。
        白炭黑具有的許多獨特性能,因而主要在橡膠用作補強劑,其用量已占總用量70%,隨著(zhù)白炭黑應用領(lǐng)域的不斷開(kāi)發(fā),非橡膠領(lǐng)域的應用正在獲得廣泛的應用。在國外,非橡膠領(lǐng)域的用量已上升到總用量的四分之一,并且不見(jiàn)衰減。沉淀法白炭黑主要用作橡膠補強劑、塑料的填充劑、紙張的上膠劑、牙膏的摩擦劑、涂料和油墨的消光劑和增稠劑、防結塊劑以及作為載體等。氣相法白炭黑因其價(jià)格昂貴,在橡膠行業(yè)僅用于硅橡膠的補強,用于涂料、電子、粘接劑等行業(yè)中,其性能比沉淀法白炭黑更好。