Wit roet is een gehydrateerd silica dat wordt verkregen door precipitatie uit een natriumsilicaatoplossing. De laatste is vloeibaar glas. Het reactieproces maakt gebruik van een zuur en de volgende stap is filtratie, wassen en verder drogen.
De beschreven stof is de basis voor het verkrijgen van vulstoffen voor polymeercomposietmaterialen. De laatste zijn producten van de modificatie van witte koolstof met organische modificatoren. Soms wordt het beschreven materiaal ook boornitride genoemd, dat wordt verkregen door pentaboraan in stikstof te verbranden.
Beschrijving
De materiaalformule is als volgt: SiO. Afhankelijk van de kwaliteitsindicatoren en het doel kan roet worden weergegeven in vier klassen:
- BS-30.
- BS-50.
- BS-100.
- BS-120.
De kenmerken voldoen aan de vereisten van GOST 18307-78. Elk merk heeft zijn eigen deeltjesgrootte. Voor de eerste van de hierboven genoemde, bereikt deze parameter 108 nm, terwijl de fractie 77 is als het materiaal wordt bepaald door het merk BS-50. De deeltjesgrootte wordt teruggebracht tot 34 en 27 voorroetsoorten BS-100 en BS-120.
Bij het verkrijgen en verwerken kan een bepaalde hoeveelheid gebonden water worden gebruikt. In dit geval verandert de vorm van de binding met SiO2. Het kan zwak adsorberend of coördinerend zijn.
Het verkrijgen wordt uitgevoerd door de vloeistoffase- of gasfasemethode. De eerste is de precipitatie van amorf kiezelzuur. De gebruikte oplossingen zijn natriumsilicaten. Zure reagentia, bijvoorbeeld kooldioxide of zoutzuur, fungeren als een van de deelnemers aan het chemische proces. De reactie vindt plaats bij een temperatuur van 70 tot 90 °C.
Het resulterende product doorloopt drie fasen voordat het wordt gedroogd. Afhankelijk van de precipitatieomstandigheden die worden gebruikt, worden alkalische, neutrale of zure roeten verkregen. Het droge product wordt vervolgens gemalen. De mate van porositeit en fijnheid van de deeltjes hangt af van de aard van het ontledingsmiddel, een stof die het silicaat afbreekt. Tijdens filtratie en droging kunnen de deeltjes aggregeren tijdens de condensatie van polykiezelzuren. In dit opzicht zijn de voorwaarden van deze fasen strikt gereguleerd.
Beschrijving van de gasfasemethode
Witte roet kan worden verkregen in het proces van gasfasetechnologie. Het bestaat uit de hydrolyse van siliciumtetrachloride of tetrafluoridesilicium met een explosief mengsel. De temperatuur kan oplopen tot 1.100 °C. Hierdoor is het mogelijk een zuiver, laaggehydrateerd product te verkrijgen, dat wordt gekenmerkt door een hoge dispersie. De porositeit is echter vrij laag. Maar deze methode gaat gepaard met grote uitgaven aan energie, grondstoffen, hoge kosten ende vorming van een bijproduct in de vorm van HC1, dat rationeel moet worden gebruikt.
Witte roet kan worden verkregen met een andere techniek, die een variatie is op de hierboven beschreven technologie. We hebben het over de hydrolyse van siliciumtetrachloride bij lage temperaturen. Deze methode wordt ook wel aerogel genoemd. Naast de hierboven beschreven methoden is de technologie van silicaat- en silicaat-olierubbers ontwikkeld. Het proces maakt gebruik van koude afzetting van silica. De reactie omvat de coagulatie van rubber.
Enkele gebreken
Witte roet is siliciumdioxide, dat enkele nadelen heeft. Ze beperken de reikwijdte van het product in de rubberindustrie aanzienlijk. Het nadeel is de dichtheid, die veel groter is dan die van roet. Bevochtiging door rubbers is het ergst. Om deze eigenschap te verbeteren, wordt het materiaal onderworpen aan carbofilisatie, ook wel hydrofobering genoemd en omvat een behandeling met actieve stoffen die door polaire groepen op het silica-oppervlak worden geadsorbeerd. Gebruikt als oppervlakteactieve stoffen:
- alcoholen;
- alifatische of cycloalifatische amines.
Ze bevatten meer dan 6 koolstoffen en siliconenolie-achtige verbindingen.
Toepassingsgebied
Het gebruik van witte koolstof is heel gewoon. Het maakt het mogelijk om de mechanische eigenschappen van rubber, gemaakt op basis van siliconenrubbers, te verbeteren. Deze materialen zijn toegenomenbrandwerendheid en hittebestendigheid. Carbon black is qua versterkende eigenschappen vergelijkbaar met carbon black en overtreft het in zijn effect op hitte- en oliebestendigheid.
Met behulp van een stof kan een indrukwekkende slipweerstand worden gegeven. Het wordt samen met carbon black geïntroduceerd in het loopvlakrubber van banden die onder moeilijke omstandigheden worden gebruikt. Het gebruik in kleine hoeveelheden vermindert de slijtvastheid van het loopvlak en verhoogt de weerstand van de elementen van het patroon tegen afbrokkelen. Materialen worden aanbevolen als additief in karkasrubber om de sterkte van de verbinding met het koord te vergroten.
Enkele fysische en chemische parameters
Als je de samenstelling van witte koolstof overweegt, moet je begrijpen dat dit materiaal is samengesteld uit natriumsilicaat en zuur. De laatste kan gemzen zijn. Tot op heden zijn er verschillende kwaliteiten van dit materiaal bekend, elk met zijn eigen fysische en chemische eigenschappen. Wit carbon black BS-100 heeft bijvoorbeeld 86% siliciumdioxide, net als het merk BS-120. Terwijl BS-50 70% siliciumdioxide bevat.
Massafractie van vocht voor BS-100 is 6,5%. Gewichtsverlies bij ontsteking kan variëren van 5 tot 7%. In termen van ijzeroxide kan de massafractie 0,15% bedragen, zoals het geval is met de massafractie van aluminium bij omzetting in aluminiumoxide. De massafractie van chloriden is niet groter dan 1%. De massafractie van calcium en magnesium is 0,8% bij omzetting in calciumoxide. De massafractie van alkaliteit is niet gestandaardiseerd.
Tot slot
Het materiaal is verpakt in gelamineerde vierlaagse zakken met ééneen laag polyethyleen. Het maximale volume kan 20 kg zijn. De stof wordt ook verkocht in gespecialiseerde wegwerpverpakkingen. Hun gewicht bereikt 400 kg. Materiaal wordt vervoerd met elk vervoermiddel. Gegarandeerde houdbaarheid is niet langer dan 6 maanden vanaf de fabricagedatum.
Het materiaal bestaat uit vaste kleurloze kristallen, waarvan het smeltpunt erg hoog is. De stof lost niet op in water en begint bij verhitting te interageren met alkaliën en oxiden. Siliciumdioxide wordt gebruikt als component bij de vervaardiging van keramiek en bij de productie van betonglasproducten.
