ابيض كربون اسود يكون ثاني أكسيد السيليكون المعدل، وهو مصطلح عام لمنتجات حمض السيليسيك غير المتبلور والسيليكات المسحوقة بالأشعة السينية البيضاء. ويشير بشكل رئيسي إلى السيليكا المترسبة، والسيليكا المدخنة، وهلام السيليكا فائق الدقة. ويشمل أيضًا سيليكات الألومنيوم الصناعي المسحوق، وسيليكات الكالسيوم. ابيض كربون اسود مادة مسامية، تتكون من SiO2·nH2O. يوجد nH2O هنا على شكل مجموعات هيدروكسيل سطحية. يذوب في القلويات الكاوية وحمض الهيدروفلوريك، ولكنه غير قابل للذوبان في الماء أو المذيبات أو الأحماض (باستثناء حمض الهيدروفلوريك). وهو مقاوم للحرارة، وغير قابل للاشتعال، وعديم الرائحة، وله خصائص عزل كهربائي ممتازة.
عنصر
ابيض كربون اسود يُقسّم أساسًا إلى سيليكا مُترسبة وسيليكا مُبخّرة، وذلك بناءً على طرق الإنتاج. السيليكا المُبخّرة عبارة عن جسيم نانوي أبيض، غير متبلور، شفاف، يشبه الهلام (حجم الجسيمات السيليكا المدخنة (أقل من ١٠٠ نانومتر) غير سامة، وتتميز بمساحة سطح نوعية كبيرة. السيليكا المدخنة هي سيليكا نانوية نقية، تصل درجة نقائها إلى ٩٩١TP3T، وحجم جسيماتها بين ١٠ و٢٠ نانومتر. مع ذلك، فإن عملية تحضيرها معقدة ومكلفة.
يُقسم السيليكا المترسبة إلى سيليكا تقليدية وسيليكا مترسبة خاصة. تعتمد الطريقة التقليدية على حمض الكبريتيك، وحمض الهيدروكلوريك، وثاني أكسيد الكربون، والزجاج المائي كمواد خام أساسية.
تشمل الطرق الخاصة تقنية الجاذبية الفائقة، والسول-جيل، المواد الكيميائية التبلور، والتبلور الثانوي، وطرق الميسيل العكسي.
يُستخدم السيليكا المترسبة بشكل رئيسي كعامل تقوية للمطاط الطبيعي والصناعي، وككاشطة لمعجون الأسنان. يُستخدم السيليكا المدخنة بشكل رئيسي كعامل تقوية لمطاط السيليكون، والطلاءات، ومكثفات الراتنج غير المشبعة. يُستخدم هلام السيليكا فائق النعومة والهلام الهوائي بشكل رئيسي كعوامل تلميع، ومكثفات، وعوامل فتح للأغشية البلاستيكية.
مادة مضافة ممتازة وصديقة للبيئة. يُستخدم أسود الكربون الأبيض بشكل رئيسي في منتجات المطاط (بما في ذلك مطاط السيليكون المبركن عالي الحرارة)، والمنسوجات، وصناعة الورق، والمبيدات الحشرية، والمضافات الغذائية.
الطريقة الرئيسية لصنع الكربون الأسود الأبيض
تعتمد الطريقة التقليدية لتحضير أسود الكربون الأبيض على ميتا سيليكات الصوديوم، ورابع كلوريد السيليكون، وأورثوسيليكات رباعي الإيثيل كمصادر للسيليكا. وباستثناء ميتا سيليكات الصوديوم، فإن المواد الأخرى مكلفة. أما الطريقة الجديدة فتستخدم موادًا غير مكلفة. المعادن غير المعدنية كمصدر للسيليكا، مما يقلل تكاليف الإنتاج بشكل كبير.
يُقسّم أسود الكربون الأبيض عمومًا إلى سيليكا مُترسبة وسيليكا مُبخّرة، وذلك وفقًا لطرق إنتاجها. السيليكا المُبخّرة هي جسيم نانوي صلب أبيض، غير متبلور، قشري، شفاف، يشبه الهلام (حجم الجسيمات أقل من 100 نانومتر)، غير سام، ذو مساحة سطح نوعية ضخمة. أما السيليكا المُبخّرة فهي سيليكا نانوية بالكامل، بنقاء يصل إلى 99% وحجم جسيم يتراوح بين 10 و20 نانومتر. ومع ذلك، فإن عملية تحضيرها معقدة ومكلفة.
تُقسّم السيليكا المترسبة إلى سيليكا تقليدية وسيليكا مترسبة خاصة. تستخدم الطريقة التقليدية حمض الكبريتيك، وحمض الهيدروكلوريك، وثاني أكسيد الكربون، والزجاج المائي كمواد خام أساسية لإنتاج السيليكا. تشمل الطرق الخاصة تقنية الجاذبية الفائقة، والسول-جيل، والتبلور الكيميائي، والتبلور الثانوي، وطرق الميسيل العكسي. تُستخدم السيليكا المترسبة بشكل رئيسي كعامل تقوية للمطاط الطبيعي والصناعي، وكعامل كاشط لمعجون الأسنان. أما السيليكا المدخنة، فتُستخدم بشكل رئيسي كعامل تقوية لمطاط السيليكون، والطلاءات، ومكثفات الراتنج غير المشبعة. هلام السيليكا فائق الدقة يتم استخدام المواد الهلامية الهوائية والهلام الهوائي بشكل أساسي كعوامل تلميع ومكثفات وفتح الأغشية البلاستيكية.
طريقة جديدة لصنع الكربون الأسود الأبيض
تعتمد الطريقة الجديدة بشكل رئيسي على المعادن غير المعدنية ومشتقاتها كمصادر للسيليكا، باستخدام طريقة السيليكا المترسبة. وتتمثل التقنية الرئيسية في تحويل السيليكا البلورية والسيليكات إلى سيليكا غير متبلورة. وتشمل المواد الخام الولاستونيت، والأوبال، والهالوزيت، والزبرجد الزيتوني، والسربنتين، والكاولين، والكاولين الصلب، وبقايا الفحم، والرماد المتطاير.
الفرق بين السيليكا والكربون الأسود
في الواقع، أسود الكربون الأبيض وأسود الكربون مادتان مختلفتان تمامًا. ويعود اسم "أسود الكربون الأبيض" أساسًا إلى تشابه وظيفته التعزيزية مع أسود الكربون. المكون الرئيسي لأسود الكربون الأبيض هو السيليكا، ولكنه يختلف عن السيليكا العادية. أسود الكربون الأبيض هو سيليكا عُدِّلت فيزيائيًا وكيميائيًا لزيادة فعاليتها.
استخدامات الكربون الأسود الأبيض
منتجات المطاط
يُستخدم أسود الكربون الأبيض في منتجات المطاط الملون كبديل لأسود الكربون في التعزيزات، مما يُلبي الحاجة إلى المنتجات البيضاء أو الشفافة. يتميز أسود الكربون الأبيض أيضًا بقدرة التصاق استثنائية، ومقاومة للتمزق، ومقاومة للشيخوخة الحرارية، ما يجعله بديلًا لبعض أنواع أسود الكربون في منتجات المطاط الأسود. يُسهم هذا في إنتاج منتجات مطاطية عالية الجودة، مثل إطارات الطرق الوعرة، وإطارات الهندسة، والإطارات الشعاعية.
المواد الكيميائية الزراعية
في المواد الكيميائية الزراعية، مثل المبيدات الحشرية والأسمدة الرشية عالية الكفاءة، يُستخدم أسود الكربون الأبيض كحامل أو مخفف أو مُفكك. عند استخدامه كمُفكك في الحبيبات القابلة للتشتت في الماء (WDG)، يُحسّن معدل التعليق، حيث يُوصى بمحتوى يُقارب 10%. ويحافظ على فعاليته طويلة الأمد بفضل مساحة سطحه العالية جدًا التي تُوفر امتصاصًا قويًا، وتعليقًا ممتازًا، وألفة جيدة، وثباتًا كيميائيًا. حتى في ظل ظروف المطر والغسيل والحرارة، يُمكن أن يبقى ثابتًا لفترة طويلة.
المنتجات الكيميائية اليومية
يُستخدم أسود الكربون الأبيض كمادة مالئة ومادة كاشطة في معاجين الأسنان الشفافة والملونة والمعتمة. تتميز هذه المعاجين بمرونة عالية، وقابلية تشتت، ومعجون ناعم ولين، وقوة كاشطة ممتازة، دون إتلاف أنبوب المعجون. كما يُساعد على الحفاظ على ثبات معجون الأسنان الطبي. ويتميز بتوافقه الجيد مع الفلورايد، مما يمنع تكوين الأملاح غير القابلة للذوبان عند استخدام أملاح الكالسيوم كمادة كاشطة.
المجلد
يُستخدم في المواد اللاصقة المصنوعة من المطاط الطبيعي أو الصناعي، حيث يوفر اللزوجة والقوة. كما يُحسّن الالتصاق بفضل قابليته للتمدد. يتميز بجودة عالية وسعر مناسب.
عامل مضاد للتكتل
يمكن استخدام أسود الكربون الأبيض في منتجات متنوعة لتحسين التدفق الحر، مثل أسمدة المروج، ومبيدات الفطريات، ومواد كاشطة لعجلات الطحن، ومبيضات الغسيل، واليوروتروبين الفينولي المصبوب بالحقن، ومنتجات البلاستيك المصنوعة من الفينول واليوريا، ومخاليط فلكنة المطاط ومنع التكتل.
حشو صناعة الورق
استخدام أسود الكربون الأبيض كحشو للورق يُحسّن مقاومة اختراق الحبر والمتانة الميكانيكية، ويزيد البياض، ويُخفّض وزن الورق. ويُنتج ورقًا خفيف الوزن، ويُخفّض تكاليف الإنتاج، ويُحسّن أداء الورق.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه في العديد من الصناعات، بما في ذلك مثبطات الحرائق، والأعلاف، ومستحضرات التجميل، وعوامل التلميع، والأصباغ، والدهانات.
تطبيقات الطور الغازي
السيليكا المُدخَّنة من أهم المواد غير العضوية فائقة الدقة عالية التقنية. بفضل حجم جسيماتها الصغير، تتميز بمساحة سطح نوعية كبيرة، وامتصاص قوي، وطاقة سطحية عالية.
يتميز بنقاء كيميائي عالي، وقابلية تشتت جيدة، وخصائص مميزة في مقاومة الحرارة والكهرباء. كما يتميز بثباته الممتاز، وتقويته، وكثافته، وخواصه الثيكسوتروبية، مما يجعله فريدًا في العديد من المجالات.
يُستخدم السيليكا المُدخَّن، المعروف أيضًا باسم "أسود الكربون النانوي الأبيض"، على نطاق واسع في مختلف الصناعات كمُضاف وحامل مُحفِّز. ويُستخدم في البتروكيماويات، وعوامل إزالة اللون، وعوامل التلميع، وتقوية المطاط، وحشوات البلاستيك، ومُكثِّفات الحبر، وغيرها. كما يُستخدم كعامل تلميع للمعادن، وحشو عازل، وحشو تجميلي فاخر، و... طلاء مادة سيليكا مُبخّرة. تُستخدم أيضًا في الصناعات الدوائية وحماية البيئة ومجالات أخرى. تُوفّر أسسًا مادية جديدة وضمانات تقنية لتطوير الصناعات ذات الصلة. تتميز السيليكا المُبخّرة بوظائف فريدة في المغناطيسية، والتحفيز، وامتصاص الضوء، ومقاومة الحرارة، ودرجات الانصهار مقارنةً بالمواد التقليدية.
خاتمة
في المستقبل، سيركز أسود الكربون الأبيض بشكل أكبر على التعديلات الوظيفية، مثل تطوير أسود الكربون الأبيض المقاوم للهب، والمغناطيسي، والموصل حراريًا العالي، لتلبية احتياجات صناعية محددة. في الوقت نفسه، ستكون أساليب الإنتاج الصديقة للبيئة والتصنيع الذكي اتجاهات مهمة للتطوير المستقبلي. باختصار، يلعب أسود الكربون الأبيض دورًا محوريًا في صناعة المطاط.
إن قدرتها القوية على التعزيز وإمكانية تطبيقها على نطاق واسع تجعلها مادة لا غنى عنها.
مسحوق ملحمي
مسحوق ملحميأكثر من ٢٠ عامًا من الخبرة في صناعة المساحيق فائقة النعومة. ندعم بنشاط تطوير المساحيق فائقة النعومة، مع التركيز على عمليات التكسير والطحن والتصنيف والتعديل. تواصل معنا للحصول على استشارة مجانية وحلول مُخصصة! فريقنا من الخبراء مُلتزم بتقديم منتجات وخدمات عالية الجودة لتعزيز قيمة معالجة مساحيقك. إيبك باودر - خبيرك الموثوق في معالجة المساحيق!
