內(nèi)容提示：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(yīng)用的相關(guān)專利, 并將其用于家用冰箱和冷藏箱的絕熱材料中。近年來國內(nèi)已有多家科研機構(gòu)進行相關(guān)研究,主要研究該種白炭黑的合成技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)。

      2010 年我國沉淀法白炭黑在建項目的總年生產(chǎn)能力約29 萬t, 大多數(shù)在2010 -2011 年建成投產(chǎn)。

      1研究進展

      2012-2016年中國白炭黑市場深度評估及發(fā)展趨勢研究報告

      2009 年我國在沉淀法白炭黑制備和應(yīng)用領(lǐng)域申請發(fā)明專利和實用新型專利共40 多項, 主要集中在以下幾個方面: 利用非金屬礦制備沉淀法白炭黑技術(shù); 礦渣及副產(chǎn)品制備白炭黑技術(shù); 消光劑、開口劑、高溫硅橡膠補強劑等特種沉淀法白炭黑生產(chǎn)技術(shù)。

      近年來我國企業(yè)在消光劑、開口劑、高溫硅橡膠補強劑等特種沉淀法白炭黑工業(yè)化生產(chǎn)方面取得較大進展。國產(chǎn)沉淀法白炭黑消光劑在分散性、高透明性、儲存穩(wěn)定性及消光性等技術(shù)領(lǐng)域有了長足的進步, 因此在中低端涂料消光劑市場國產(chǎn)沉淀法白炭黑消光劑占較大份額, 其中產(chǎn)品產(chǎn)量較大的生產(chǎn)廠家有通化雙龍化工股份有限公司、北京航天賽德科技有限公司、山西天一納米材料科技有限公司、廣州惠谷化學(xué)有限公司等, 這些廠家的總年產(chǎn)量約5000 t。薄膜開口劑用高分散沉淀法白炭黑國產(chǎn)化工作也取得較大進展, 通化雙龍化工股份有限公司已實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn), 產(chǎn)品在提高薄膜的爽滑性、透明性及表面光潔性, 增強薄膜, 提高薄膜抗蠕變性能方面與進口產(chǎn)品相當。

      高溫硅橡膠用沉淀法白炭黑生產(chǎn)技術(shù)也有較快發(fā)展, 通化雙龍化工股份有限公司、福建省正盛無機材料股份有限公司、福建遠翔化工有限公司等不僅申請相關(guān)的發(fā)明專利, 而且工業(yè)化產(chǎn)品已投放市場。產(chǎn)品在補強性能、電絕緣性能、抗黃變性能、透明性能等方面接近進口產(chǎn)品, 現(xiàn)已在江蘇宏達新材料股份有限公司、浙江新安化工集團股份有限公司、東爵精細化工( 南京) 有限公司、東莞絕緣材料公司等高溫硅橡膠生產(chǎn)廠家得到廣泛使用。

      沉淀法白炭黑的生產(chǎn)工藝也取得了一定進展。沉淀法白炭黑連續(xù)化生產(chǎn)取得階段性研究成果, 北京化工大學(xué)研制出應(yīng)用超重力技術(shù)連續(xù)化生產(chǎn)白炭黑的方法, 并申請了相關(guān)專利。沉淀法白炭黑生產(chǎn)節(jié)能減排取得的進展主要如下。

      ( 1) 沉淀法白炭黑干燥系統(tǒng)熱風(fēng)爐采用循環(huán)流化床燃燒爐代替原鏈條爐排、往復(fù)爐排及沸騰床爐,可提高10%~ 30% 的熱效率, 同時低溫燃燒可減排氮氧化物。( 2) 對干燥過程余熱、冷渣、熱風(fēng)爐煙氣余熱進行回收利用, 株洲興隆化工實業(yè)有限公司、福建省南平元力活性炭有限公司等已申請了相關(guān)的發(fā)明專利。( 3) 采用熱水洗滌和隔膜壓榨式過濾機代替廂式過濾機, 明顯降低水資源消耗, 并提高洗滌效率與產(chǎn)品質(zhì)量, 每噸產(chǎn)品可節(jié)水20 t 以上。( 4) 改進沉淀法白炭黑打漿裝置, 提高濃漿固含量, 國內(nèi)固含量目前最高可達25% , 固含量每提高1%可節(jié)能4%左右。

      2發(fā)展趨勢

      根據(jù)沉淀法白炭黑下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢, 預(yù)測未來5 年我國沉淀法白炭黑需求量年均增長速度約為10%, 其需求增長主要來源于輪胎、硅橡膠、牙膏、涂料、新能源等領(lǐng)域, 未來沉淀法白炭黑的發(fā)展方向主要集中在以下幾個方面。

      ( 1) 綠色輪胎用高分散沉淀法白炭黑。綠色輪胎也稱環(huán)保或低污染輪胎, 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阻力, 減少油耗, 實現(xiàn)減少汽車廢氣排放的環(huán)保效應(yīng)。自20 世紀90 年代以來, 米其林公司使用羅地亞公司的高分散白炭黑Zeosil 1165MP推出高性能綠色輪胎后, 綠色輪胎以其舒適安全、環(huán)保節(jié)能的特點逐漸被大眾接受。最近幾年, 使用高分散白炭黑的綠色輪胎產(chǎn)量保持著10% ~20%的年增長率, 而且越來越多的原配輪胎指標中開始指定添加白炭黑。由于歐洲對乘用車輪胎的濕牽引性和滾動阻力的要求高, 綠色輪胎在歐洲市場發(fā)展較快, 而且歐盟已經(jīng)規(guī)定新車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(qū)。

      ( 2) 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, 在國防軍工、電子電器、醫(yī)療衛(wèi)生、工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域及人們的日常生活中應(yīng)用廣泛, 近年來保持良好的發(fā)展勢頭。據(jù)報道, 到2011 年我國高溫硅橡膠需求量可達到25. 5 萬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t。

      硅橡膠專用高分散白炭黑的代表產(chǎn)品有日本生產(chǎn)的牌號為LP 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(nèi)雖有廠家生產(chǎn)同類產(chǎn)品, 但質(zhì)量和國外產(chǎn)品相比尚有一定差距。

      ( 3) 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造成光的散射, 從而降低光澤, 起到消光作用。隨著新技術(shù)的發(fā)展, 用蠟對白炭黑進行表面處理, 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, 同時也賦予其涂料手感好、耐劃傷等優(yōu)點。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T34M 的產(chǎn)品; 德國德固賽公司生產(chǎn)的牌號為ok412, o k500,R970, TS100 的系列產(chǎn)品; 日本德山槽達株式會社生產(chǎn)的牌號為K500 的產(chǎn)品等。

      ( 4) 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(wěn)定, 無毒無害, 因此是一種較好的牙膏原料。沉淀法白炭黑在牙膏中應(yīng)用時間不長, 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, 越來越多的牙膏廠家已選用國產(chǎn)高分散沉淀法白炭黑。這個產(chǎn)品在牙膏中應(yīng)用有2個要求: 一是純度要達到醫(yī)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 公司透明牙膏專用白炭黑產(chǎn)品, 法國羅納普朗克公司透明牙膏專用白炭黑產(chǎn)品等。

      ( 5) 蓄電池隔板用特種沉淀法白炭黑。據(jù)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動力型、長壽命、高比能量電池的應(yīng)用場合。我國楊秀宇、葉順紀等也申請了專利 蓄電池用硅玻復(fù)合隔板( 專利申請?zhí)?6107959. 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應(yīng)有較大需求。

      ( 6) 絕熱材料用特種沉淀法白炭黑。絕熱材料是指熱導(dǎo)率低于0. 175 W m- 1 K- 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(yīng)用的相關(guān)專利, 并將其用于家用冰箱和冷藏箱的絕熱材料中。近年來國內(nèi)已有多家科研機構(gòu)進行相關(guān)研究,主要研究該種白炭黑的合成技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)。

      ( 7) 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(nèi)部充滿小孔, 表面具有的烷醇基能和紙漿纖維表面羥基形成氫鍵, 干燥時白炭黑與紙漿纖維牢固地結(jié)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, 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需干燥, 使用時和紙漿一起混合, 再與紙一起干燥即可, 節(jié)省了白炭黑干燥所需能量, 同時降低了成本。

      ( 8) 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)是指采用廉價的非金屬礦作為硅源, 通過一系列化學(xué)合成工藝制備沉淀法白炭黑。其技術(shù)關(guān)鍵是將結(jié)晶的二氧化硅和硅酸鹽轉(zhuǎn)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( 專利申請?zhí)?00510021640. 1) 、用氟硅酸鈉氨化制高補強白炭黑( 專利申請?zhí)?1141442. 1) 和用石煤提釩浸出液制備沉淀法白炭黑。