白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称,主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶,也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质,其组成可用SiO2·nH2O表示,其中nH2O是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸,不溶于水、溶剂和酸(氢氟酸除外)。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。所谓白炭黑即气相二氧化硅的俗名,可于百度百科 气相二氧化硅 项下找到更详尽的物化资料。
白炭黑,分子式SiO2·nH2O,具有良好的活性和吸附率,补强效果好,有很高的绝缘性,不溶于水及酸(氢氟酸除外),溶于苛性钠,受高温不分解。其白度好,填充于橡胶能明显提高胶料的物理性能,已成为代替炭黑的最佳白色补强填料。除橡胶制品外,还广泛用于油漆、油墨、饲料、农药、灭火剂、造纸等行业。在水泥浆中经常做吸附剂,增稠和促凝效果明显。
我国约70%的白炭黑用于生产轮胎和其他橡胶制品,因此白炭黑的发展速度主要取决于汽车、轮胎和橡胶工业的发展速度。随着轮胎子午化、环保节能和舒适性的要求越来越高,白炭黑在轮胎中的应用也越来越重要。目前,在要求降低滚动阻力、提高抓着性能方面,白炭黑与炭黑并用表现出优良的性能,而且在配方中已经全部用白炭黑替代炭黑生产“绿色轮胎”。近年来,沉淀法白炭黑在雪地轮胎、防滑轮胎和绿色轮胎方面得到大量应用。轮胎是沉淀法白炭黑第二大消费用户,其消费比例约占总消费量的16%。
轮胎的橡胶是一种伸缩性优异的弹性体,但其综合性能并不令人满意,生产橡胶制品过程中通常需在胶料中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性,但由于炭黑的加入使得制品均为黑色,且档次不高。而气相白炭黑在我国的问世为生产出色彩新颖、性能优异的新一代橡胶制品奠定了物质基础。在普通橡胶中添加少量气相白炭黑后,产品的强度、耐磨性和抗老化性等性能均达到或超过高档橡胶制品,而且可以保持颜色长久不变。纳米改性彩色三元乙丙防水卷材,其耐磨性、抗拉强度、抗折性、抗老化性能均提高明显,且色彩鲜艳,保色效果优异。彩色轮胎的研制工作也取得了一定的进展,如轮胎侧面胶的抗折性能由原来的10万次提高到50万次以上,有望在不久的将来,实现国产汽车、摩托车轮胎的彩色化。
近年来,随着中国汽车工业和公路交通运输的快速发展,各类轮胎需求亦将快速发展。2007 年,国内轮胎产量为3.3 亿条(不包括摩托车胎,下同),同比增长17.8%,其中子午线轮胎产量达到2.3 亿条, 同比增长28%,子午化率为69.7%;2008 年,轮胎产量为3.5 亿条,同比增长6.0%,其中子午线轮胎产量为2.63 亿条,同比增长14.3%,子午化率达到75%。目前欧洲绿色轮胎的普及率已达90%以上,国内也已开始配方研究,鉴于人们对安全和节能减排的日益重视,“绿色轮胎”将是轮胎工业的发展趋势。
国家公布的“轮胎产业政策”明确提出了“鼓励发展环保型橡胶助剂和专用炭黑、白炭黑等原料”的内容,随着国家一系列规划和政策的出台,以及中国汽车和轮胎工业的持续快速发展,沉淀法白炭黑的产能、产量和市场需求将继续增长。
根据沉淀法白炭黑应用相关产业发展趋势,预计未来几年,中国炭黑沉淀法白炭黑的需求将以年均约10%的速度增长,其中,轮胎行业的需求将有较快增长。随着产能和技术水平不断提高,国内沉淀法白炭黑产品质量已基本能够满足国内外市场的需要,但目前的生产能力已经出现过剩的趋势,今后的发展重点不是再大规模新建或生产装置,而是要进一步提升产品质量,降低生产成本,研究开发一些高附加值产品,以减少进口,满足国内市场需求。
12月3~5日,全球领先的特种化学品和高性能材料供应商卡博特公司,携两款炭黑新产品参加了在上海举行的第八届亚洲埃森轮胎展。
卡博特力推两款更节油、更耐磨的新产品:PROPEL E7 和PROPEL D11炭黑。实验室测试表明,PROPEL E7炭黑在不降低轮胎耐磨性能的情况下,能够让一般轮胎胎面胶的能量损失降低15%,从而降低轮胎的滚动阻力,提升车辆燃油经济性,主要可用于在高速公路上行使的长途卡车轮胎胎面和翻新胎面;PROPEL D11炭黑应用在天然橡胶配方中,可比市售其他高性能炭黑配方的耐磨性能提高10%,增强轮胎胎面的抗切割、抗撕裂及耐磨性能,从而延长轮胎的使用寿命。该产品主要用于短途卡车、工程车轮胎胎面,以及要求耐久性最大化的乘用车和轻型卡车轮胎胎面。
预计2015年、2020年国内轮胎对白炭黑需求量分别在56万吨、165万吨,其中高分散白炭黑分别在38万吨、142万吨;全球轮胎对白炭黑需求量分别在167万吨、331万吨,其中高分散白炭黑分别在129万吨、292万吨。而2012年国内轮胎对白炭黑需求量只有18万吨,而且绝大部分都是普通白炭黑,高分散白炭黑的需求量只有不到4万吨;全球轮胎对白炭黑需求量只有69万吨,其中普通白炭黑34万吨,高分散白炭黑的需求量35万吨。随着绿色轮胎时代的到来,高分散白炭黑的市场需求将呈现跨越式增长,尤其是中国绿色轮胎的发展将促使轮胎用白炭黑占全世界的比例由2012年的25.54%提高到2015年的33.49%、2020年的49.64%,高分散白炭黑占全世界的比例由2012年的11.03%提高到2015年的29.46%、2020年的48.55%。总之,轮胎用白炭黑未来市场潜力巨大,其中轮胎用高分散白炭黑发展潜力远远大于轮胎用普通白炭黑,轮胎用高分散白炭黑中,半钢胎的市场潜力又远远大于全钢胎。2012年,轮胎用白炭黑占比白炭黑总产量的15.35%,而用于轮胎的高分散白炭黑仅占白炭黑产量的3.36%;预计到2015年轮胎用白炭黑占比白炭黑总产量将达到38.6%,而用于轮胎的高分散白炭黑将占白炭黑产量的26.27%;到2020年轮胎用白炭黑占比白炭黑总产量将达到63.21%,而用于轮胎的高分散白炭黑将占白炭黑产量的54.51%。