高分散納米沉淀白炭黑的制備*

張 娟，楊保俊，王 超，王百年，周金剛

（合肥工業大學化學與化工學院，安徽合肥230009）

白炭黑即水合二氧化硅（SiO2·nH2O），具有純度高、粒度小且分散均勻、光學性能和機械性能優良等特點，廣泛應用于橡膠、塑膠、醫藥、涂料日用化工、高分子復合材料、電子封裝材料、精密陶瓷材料等行業［1］。白炭黑的顆粒表面含有較多羥基，通常有自由羥基、連生羥基、雙生羥基等3種［2］。因其結構特殊，構成了白炭黑獨有的特性，例如顆粒表面極性非常強，表面能量很高，具有很強的吸水性，導致出現顆粒團聚現象。另外，在有機相中難以被分散，且其與高分子復合材料之間難以結合，導致各項性能指標較差［3-4］。同時，由于二氧化硅表面的這種特殊結構決定了能與大多數含有羥基化合物發生作用，而這些含有羥基的物質都可用來作為白炭黑的分散劑［5］。

白炭黑制備方法主要分為物理法和化學法［6-10］。化學法主要包括沉淀法、氣相法、凝膠法、微乳法等，其中沉淀法白炭黑具有實驗流程簡單、成本低廉、設備投資少、便于規模化生產等優點，其產量已占白炭黑生產總量的80%。但在生產過程中，各種反應條件會對產品質量有較為顯著的影響，進而導致產品的收率、粒徑等方面的波動較大。

筆者以液體水玻璃為原料，CO2為沉淀劑，通過適宜分散劑的篩選和添加，制備了高分散納米沉淀白炭黑，考察了反應溫度、陳化時間、硅酸鈉溶液濃度、CO2流率等因素的變化對水玻璃中SiO2收率的影響，確定了制備高分散納米沉淀白炭黑較適宜的工藝條件，并對分散劑的作用機理做了初步分析。……