Белая сажа представляет собой гидратированный диоксид кремния, получаемый методом осаждения из раствора силиката натрия. Последний является жидким стеклом. В процессе реакции применяется кислота, а на следующем этапе осуществляется фильтрация, промывка и дальнейшая сушка.
Описываемое вещество – основа для получения наполнителей полимерных композиционных материалов. Последние являются продуктами модификации белой сажи органическими модификаторами. Иногда описываемый материал еще называется нитридом бора, который получается сжиганием пентаборана в азоте.
Описание
Формула материала выглядит следующим образом: SiO. В зависимости от показателей качества и назначения сажа может быть представлена четырьмя марками:
- БС-30.
- БС-50.
- БС-100.
- БС-120.
Ее характеристики соответствуют требованиям ГОСТ 18307-78. У каждой марки свой размер частиц. У первой из упомянутых выше этот параметр достигает 108 нм, тогда как фракция равна 77, если материал определяется маркой БС-50. Размер частиц уменьшается до 34 и 27 для марок сажи БС-100 и БС-120.
В процессе получения и обработки может использоваться определенное количество связанной воды. При этом изменяется форма связи с SiO2. Она может быть слабоадсорбционной или координационной.
Получение осуществляется жидкофазным или газофазным методом. Первый заключается в осаждении аморфной кремнекислоты. Используемые растворы – силикаты натрия. В качестве одного из участников химического процесса выступают кислые реагенты, например, углекислота или соляная кислота. Реакция происходит при температуре от 70 до 90 °C.
Полученный продукт проходит три стадии до момента сушки. В зависимости от того, какие условия осаждения используются, получается щелочная, нейтральная или кислая сажа. Затем сухой продукт размалывается. Степень пористости и дисперсности частиц зависит от природы агента разложения, который представляет собой вещество, разлагающее силикат. При фильтрации и сушке частицы могут агрегировать при конденсации поликремниевых кислот. В связи с этим условия этих этапов строго регламентируются.
Описание газофазного метода
Белая сажа может быть получена в процессе газофазной технологии. Она заключается в гидролизе четыреххлористого или четырехфтористого кремния гремучей смесью. Температура может достигать 1 100 °C. В итоге удается получить чистый малогидратированный продукт, который характеризуется высокой дисперсностью. При этом его пористость довольно низкая. Но этот способ сопровождается большими затратами энергии, сырья, высокой стоимостью и образованием побочного продукта в виде НС1, который следует использовать рационально.
Белая сажа может быть получена еще одной методикой, которая является разновидностью вышеописанной технологии. Речь идет о гидролизе четыреххлористого кремния при низких температурах. Этот способ еще называется аэрогельным. Помимо вышеописанных методов, разработана технология силикатных и силикатно-масляных каучуков. В процессе используется холодное осаждение двуокиси кремния. Реакция предусматривает коагуляцию каучука.
Некоторые недостатки
Белая сажа – это диоксид кремния, который обладает некоторыми минусами. Они существенно ограничивают область использования продукта в резиновой промышленности. Недостаток заключается в плотности, которая гораздо больше, чем у углеродистой сажи. Смачиваемость каучуками - худшая. Для улучшения этой характеристики материал подвергается карбофилизации, которая еще называется гидрофобизацией и предусматривает обработку активными веществами, адсорбирующимися на поверхности кремнезема полярными группами. В роли поверхностно-активных веществ применяются:
- спирты;
- алифатические или циклоалифатические амины.
Они содержат более 6 атомов углерода и соединения по типу силиконового масла.
Область применения
Применение белой сажи довольно распространено. Она позволяет улучшить механические характеристики резины, выполненной на базе силоксановых каучуков. У этих материалов повышается огнестойкость и теплостойкость. Сажа по усиливающим свойствам сравнивается с углеродной и превосходит ее по влиянию на тепло- и маслостойкость.
С помощью вещества можно придать внушительное сопротивление скольжению. Осуществляется ее введение вместе с углеродной сажей в протекторные резины шин, которые эксплуатируются в тяжелых условиях. Использование в малых количествах позволяет снизить износостойкость протектора и повысить сопротивление элементов рисунка скалыванию. Материалы рекомендуются в качестве добавки в каркасную резину для повышения прочности связи с кордом.
Некоторые физико-химические показатели
Рассматривая состав белой сажи, вы должны понять, что этот материал состоит из силиката натрия и кислоты. Последняя может быть серной. На сегодняшний день известно несколько марок этого материала, у каждой из них свои физико-химические свойства. Например, белая сажа БС-100 имеет 86 % двуокиси кремния, как и марка БС-120. Тогда как БС-50 содержит двуокись кремния в объеме 70 %.
Массовая доля влаги для БС-100 составляет 6,5 %. Потери в массе при прокаливании могут изменяться от 5 до 7 %. В перерасчете на окись железа массовая доля может составить 0,15 %, как и в случае с массовой долей алюминия при перерасчете на окись алюминия. Массовая доля хлоридов не превышает 1 %. Массовая доля кальция и магния равна 0,8 % при перерасчете на окись кальция. Массовая доля щелочности не нормируется.
В заключение
Упаковывается материал в ламинированные четырехслойные мешки с одним слоем полиэтилена. Максимальный объем может составить 20 кг. Реализуется вещество и в специализированных контейнерах разового использования. Их вес достигает 400 кг. Перевозят материал любым видом транспорта. Гарантийный срок хранения не превышает 6 месяцев со дня изготовления.
Состоит материал из твердых бесцветных кристаллов, температура плавления которых очень высока. Вещество не растворяется в воде, а при нагревании начинает взаимодействовать со щелочами и оксидами. Диоксид кремния используется в качестве компонента при изготовлении керамики, а также в процессе производства бетонных изделий из стекла.
