Белая сажа является основой для получения большого количества наполнителей для полимерных композиционных материалов, которые являются продуктами модификации белой сажи органическими модификаторами, чаще всего полимерным воском. В зависимости от назначения и показателей качества, согласно ГОСТу 18307-78, белая сажа должна выпускаться четырех марок: БС-30, БС-50, БС-100 и БС-120.
Средний размер частиц белой сажи: • для марки БС-30 составляет 60-108 нм; • для марки БС-50 составляет 50-77 нм; • для марки БС-100 составляет 23-34 нм; • для марки БС-120 составляет 19-27 нм. В зависимости от способа получения и обработки продукт содержит больше или меньше связанной воды, причем изменяется и форма связи воды с SiO2 — от прочной химической и координационной до слабой адсорбционной. Белую сажу получают двумя основными методами: жидкофазным и газофазным. Жидкофазный метод заключается в осаждении аморфной кремнекислоты из растворов силиката натрия кислыми реагентами (соляной кислотой, углекислотой и др.) при 70—90° С обычно в присутствии солей1 металлов II или III группы. Полученный продукт фильтруют, промывают и сушат. В зависимости от условий осаждения и природы коагулянтов белая сажа получается кислой, нейтральной или щелочной. Сухой продукт подвергают размолу. Степень дисперсности и пористости частиц белой сажи зависит от природы агента разложения (вещества, разлагающего силикат) и коагулянта, условий осаждения, фильтрации и сушки. При двух последних операциях возможно агрегирование частиц вследствие дальнейшей конденсации поликремниевых кислот. Поэтому условия фильтрации и сушки тщательно регламентируются. Газофазный метод получения белой сажи (типа аэросил) заключается в гидролизе четыреххлористого или четырехфтористого кремния водяным паром (точнее гремучей смесью) при 1000—1100° С. Получается малогидратированный и очень чистый продукт высокой дисперсности и незначительной пористости. Однако этот способ отличается большими затратами энергии, высокой стоимостью сырья и образованием большого количества побочного продукта (НС1), который необходимо рационально использовать. Разновидностью метода является гидролиз четыреххлористого кремния парами воды при невысоких температурах - аэрогельный способ. Помимо получения белой сажи жидкофазным и газофазным методами разработан метод получения так называемых силикатных и силикатномасляных каучуков путем холодного осаждения двуокиси кремния при коагуляции каучука. Основными недостатками белой сажи, ограничивающими ее применение в резиновой промышленности, является большая, чем у углеродной сажи, плотность и худшая смачиваемость каучуками. Для улучшения смачиваемости углеводородами (каучуками) сажу подвергают карбофилизации (гидрофобизации) - обработке поверхностно-активными веществами, которые адсорбируются полярными группами на поверхности кремнезема. В качестве поверхностно-активных веществ используются спирты, алифатические или циклоалифатические амины, содержащие более шести атомов углерода, кремнийорганические соединения например силиконовое масло. Применение белой сажи В резинах на основе силоксановых каучуков белая сажа улучшает механические характеристики, повышает теплостойкость и огнестойкость. В резинах на основе хлоропреновых, бутадиен-нитрильных и фторкаучуков белая сажа по усиливающим свойствам равноценна углеродной, превосходит ее по влиянию на маслостойкость и теплостойкость и придает высокое сопротивление скольжению. Белую сажу вводят вместе с углеродной в протекторные резины шин, работающих в тяжелых условиях. Введение небольших количеств белой сажи уменьшает общую износостойкость протектора, увеличивает сопротивление элементов его рисунка скалыванию. Белые сажи рекомендуются также как добавки в каркасные резины для повышения прочности связи этих резин с кордом. По физико-химическим показателям белая сажа должна соответствовать нормам, указанным в таблице.
|