Bijela čađ je hidratizirani silicijum dioksid dobiven precipitacijom iz otopine natrijum silikata. Potonje je tečno staklo. Reakcioni proces koristi kiselinu, a sljedeći korak je filtracija, pranje i dalje sušenje.
Opisana supstanca je osnova za dobijanje punila za polimerne kompozitne materijale. Potonji su proizvodi modifikacije bijelog ugljika s organskim modifikatorima. Ponekad se opisani materijal naziva i borov nitrid, koji se dobija sagorevanjem pentaborana u azotu.
Opis
Formula materijala je sljedeća: SiO. U zavisnosti od pokazatelja kvaliteta i namjene, čađ se može predstaviti u četiri razreda:
- BS-30.
- BS-50.
- BS-100.
- BS-120.
Njegove karakteristike ispunjavaju zahtjeve GOST 18307-78. Svaka marka ima svoju veličinu čestica. Za prvi od gore navedenih, ovaj parametar dostiže 108 nm, dok je frakcija 77 ako je materijal određen markom BS-50. Veličina čestica je smanjena na 34 i 27 forklase čađe BS-100 i BS-120.
Određena količina vezane vode može se koristiti u procesu dobijanja i prerade. U ovom slučaju se mijenja oblik veze sa SiO2. Može biti slabo adsorptivna ili koordinirajuća.
Dobivanje se vrši metodom tečne ili gasne faze. Prvi je taloženje amorfne silicijumske kiseline. Korištene otopine su natrijum silikati. Kiseli reagensi, na primjer, ugljični dioksid ili hlorovodonična kiselina, deluju kao jedan od učesnika u hemijskom procesu. Reakcija se odvija na temperaturi od 70 do 90 °C.
Rezultirajući proizvod prolazi kroz tri faze prije sušenja. U zavisnosti od toga koji se uslovi padavina koriste, dobijaju se alkalne, neutralne ili kisele čađe. Suhi proizvod se zatim melje. Stepen poroznosti i finoće čestica zavisi od prirode agensa za razlaganje, koji je supstanca koja razlaže silikat. Tokom filtracije i sušenja, čestice se mogu agregirati tokom kondenzacije polisilicijumske kiseline. S tim u vezi, uslovi ovih faza su strogo regulisani.
Opis metode gasne faze
Bela čađ se može dobiti u procesu gasno-fazne tehnologije. Sastoji se od hidrolize silicijum tetrahlorida ili tetrafluoridnog silicijuma sa eksplozivnom smešom. Temperatura može doseći i do 1.100 °C. Kao rezultat, moguće je dobiti čist niskohidratizirani proizvod, koji se odlikuje visokom disperzijom. Međutim, njegova poroznost je prilično niska. Ali ova metoda je praćena velikim troškovima energije, sirovina, visokim troškovima iformiranje nusproizvoda u obliku HC1, koji treba racionalno koristiti.
Bijela čađ se može dobiti drugom tehnikom, koja je varijacija gore opisane tehnologije. Govorimo o hidrolizi silicijum tetrahlorida na niskim temperaturama. Ova metoda se također naziva aerogelom. Pored gore opisanih metoda, razvijena je tehnologija silikatne i silikatno-uljne gume. Proces koristi hladno taloženje silicijum dioksida. Reakcija uključuje koagulaciju gume.
Neke mane
Bela čađ je silicijum dioksid, koji ima neke nedostatke. Oni značajno ograničavaju opseg proizvoda u gumarskoj industriji. Nedostatak je gustoća, koja je mnogo veća od gustoće čađe. Vlaženje gumom je najgore. Da bi se poboljšala ova karakteristika, materijal se podvrgava karbofilizaciji, koja se još naziva i hidrofobizacija i uključuje tretman aktivnim supstancama adsorbiranim na površini silicijum dioksida polarnim grupama. Koriste se kao surfaktanti:
- alkoholi;
- alifatski ili cikloalifatski amini.
Sadrže preko 6 ugljenika i jedinjenja nalik silikonskom ulju.
Oblast primjene
Upotreba bijelog ugljika je prilično česta. Omogućava poboljšanje mehaničkih karakteristika gume, napravljene na bazi silikonskih guma. Ovi materijali su se povećaliotpornost na vatru i toplotu. Čađa je uporediva po svojstvima ojačanja sa čađom i nadmašuje je po svom uticaju na otpornost na toplotu i ulje.
Uz pomoć supstance može se dati impresivna otpornost na klizanje. Uvodi se zajedno sa čađom u gumu gazećeg sloja guma koje se koriste u teškim uslovima. Upotreba u malim količinama smanjuje otpornost gazećeg sloja na habanje i povećava otpornost elemenata uzorka na lomljenje. Materijali se preporučuju kao aditivi u karkasnoj gumi za povećanje čvrstoće veze sa kablom.
Neki fizički i hemijski parametri
Kada se razmatra sastav bijelog ugljika, treba da shvatite da se ovaj materijal sastoji od natrijum silikata i kiseline. Potonji može biti divokoza. Do danas je poznato nekoliko vrsta ovog materijala, svaka od njih ima svoja fizička i kemijska svojstva. Na primjer, bijela čađa BS-100 ima 86% silicijum dioksida, poput marke BS-120. Dok BS-50 sadrži silicijum dioksid u količini od 70%.
Maseni udio vlage za BS-100 je 6,5%. Gubitak težine pri paljenju može varirati od 5 do 7%. Što se tiče željeznog oksida, maseni udio može biti 0,15%, kao što je slučaj sa masenim udjelom aluminija kada se pretvori u aluminijev oksid. Maseni udio hlorida ne prelazi 1%. Maseni udio kalcijuma i magnezijuma je 0,8% kada se pretvore u kalcijum oksid. Maseni udio alkalnosti nije standardiziran.
U zaključku
Materijal je pakovan u laminirane četvoroslojne vreće sa jednomsloj polietilena. Maksimalna zapremina može biti 20 kg. Supstanca se također prodaje u specijaliziranim kontejnerima za jednokratnu upotrebu. Njihova težina doseže 400 kg. Materijal se prevozi bilo kojim prevoznim sredstvom. Garantovani rok trajanja ne prelazi 6 meseci od datuma proizvodnje.
Materijal se sastoji od čvrstih bezbojnih kristala čija je tačka topljenja veoma visoka. Tvar se ne otapa u vodi, a kada se zagrije, počinje interakciju s alkalijama i oksidima. Silicijum dioksid se koristi kao komponenta u proizvodnji keramike, kao iu proizvodnji betonskih staklenih proizvoda.
