Weißer Ruß Ist modifiziertes Siliziumdioxid, ein allgemeiner Begriff für weiße, röntgenamorphe Kieselsäure- und Silikatpulver. Er bezieht sich hauptsächlich auf gefällte Kieselsäure, pyrogene Kieselsäure und ultrafeines Kieselgel. Auch pulverförmiges synthetisches Aluminiumsilikat und Calciumsilikat gehören dazu. Weißer Ruß ist eine poröse Substanz aus SiO₂·nH₂O. nH₂O liegt hier in Form von oberflächlichen Hydroxylgruppen vor. Es löst sich in Ätzalkali und Flusssäure, ist jedoch unlöslich in Wasser, Lösungsmitteln oder Säuren (außer Flusssäure). Es ist hitzebeständig, nicht brennbar, geruchlos und verfügt über hervorragende elektrische Isoliereigenschaften.
Element
Weißer Ruß wird hauptsächlich in gefällte und pyrogene Kieselsäure unterteilt, basierend auf den Herstellungsverfahren. Pyrogene Kieselsäure ist ein weißes, amorphes, durchscheinendes, gelartiges Nanopartikel (Partikelgröße weniger als 100 nm). Es ist ungiftig und hat eine enorme spezifische Oberfläche. Pyrogene Kieselsäure ist reines Nano-Siliziumdioxid mit einer Reinheit von bis zu 99% und einer Partikelgröße von 10–20 nm. Der Herstellungsprozess ist jedoch komplex und teuer.
Gefällte Kieselsäure wird in traditionelle und spezielle Fällungskieselsäure unterteilt. Bei der traditionellen Methode werden Schwefelsäure, Salzsäure, CO2 und Wasserglas als Grundrohstoffe verwendet.
Zu den Spezialverfahren zählen Supergravitationstechnologie, Sol-Gel, chemisch Kristallisation, Sekundärkristallisation und umgekehrte Mizellenmethoden.
Gefällte Kieselsäure wird hauptsächlich als Verstärkungsmittel für Natur- und Synthesekautschuk sowie als Schleifmittel in Zahnpasta verwendet. Pyrogene Kieselsäure wird hauptsächlich als Verstärkungsmittel für Silikonkautschuk, Beschichtungen und ungesättigte Harzverdicker eingesetzt. Ultrafeines Kieselgel und Aerogel werden hauptsächlich als Mattierungsmittel, Verdickungsmittel und Folienöffner verwendet.
Als umweltfreundlicher und hervorragender Zusatzstoff. Weißer Ruß wird hauptsächlich in Gummiprodukten (einschließlich hochtemperaturvulkanisiertem Silikonkautschuk), Textilien, der Papierherstellung, Pestiziden und Lebensmittelzusatzstoffen verwendet.
Die Hauptmethode zur Herstellung von weißem Ruß
Die traditionelle Methode zur Herstellung von weißem Ruß verwendet Natriummetasilikat, Siliziumtetrachlorid und Tetraethylorthosilikat als Siliciumdioxidquellen. Mit Ausnahme von Natriummetasilikat sind die anderen Materialien teuer. Die neue Methode verwendet kostengünstige nichtmetallische Mineralien als Siliziumquelle, wodurch die Produktionskosten erheblich gesenkt werden.
Weißer Ruß wird je nach Herstellungsverfahren im Allgemeinen in gefällte Kieselsäure und pyrogene Kieselsäure unterteilt. Pyrogene Kieselsäure ist ein weißes, amorphes, flockiges, durchscheinendes, festes, gelartiges Nanopartikel (Partikelgröße unter 100 nm), ungiftig und mit einer enormen spezifischen Oberfläche. Pyrogene Kieselsäure besteht vollständig aus Nano-Kieselsäure mit einer Produktreinheit von bis zu 99% und einer Partikelgröße von 10–20 nm. Der Herstellungsprozess ist jedoch komplex und teuer.
Gefällte Kieselsäure wird weiter in traditionelle und spezielle Kieselsäuren unterteilt. Das traditionelle Verfahren verwendet Schwefelsäure, Salzsäure, CO₂ und Wasserglas als Ausgangsstoffe zur Herstellung von Kieselsäure. Spezielle Verfahren umfassen Supergravitationstechnologie, Sol-Gel-Verfahren, chemische Kristallisation, Sekundärkristallisation und umgekehrte Mizellenverfahren. Gefällte Kieselsäure wird hauptsächlich als Verstärkungsmittel für Natur- und Synthesekautschuk sowie als Schleifmittel in Zahnpasta verwendet. Pyrogene Kieselsäure wird hauptsächlich als Verstärkungsmittel für Silikonkautschuk, Beschichtungen und ungesättigte Harzverdicker eingesetzt. Ultrafeines Kieselgel und Aerogel werden hauptsächlich als Mattierungsmittel, Verdickungsmittel und Folienöffner verwendet.
Neues Verfahren zur Herstellung von weißem Ruß
Das neue Verfahren nutzt hauptsächlich nichtmetallische Mineralien und deren Derivate als Kieselsäurequellen und setzt dabei das Verfahren der gefällten Kieselsäure ein. Die Schlüsseltechnologie besteht in der Umwandlung von kristalliner Kieselsäure und Silikaten in amorphe Kieselsäure. Zu den Rohstoffen gehören Wollastonit, Opal, Halloysit, Olivin, Serpentin, Kaolin, Hartkaolin, Kohlengrus und Flugasche.
Unterschied zwischen Kieselsäure und Ruß
Tatsächlich handelt es sich bei weißem Ruß und Industrieruß um völlig unterschiedliche Substanzen. Der Name „weißer Ruß“ beruht hauptsächlich auf seiner ähnlichen verstärkenden Wirkung wie Industrieruß. Der Hauptbestandteil von weißem Ruß ist Kieselsäure, unterscheidet sich jedoch von gewöhnlicher Kieselsäure. Weißer Ruß ist physikalisch und chemisch modifizierte Kieselsäure, um ihre Aktivität zu erhöhen.
Verwendung von weißem Ruß
Gummiprodukte
Weißer Ruß wird in farbigen Gummiprodukten als Ersatz für Ruß zur Verstärkung verwendet und deckt so den Bedarf an weißen oder durchscheinenden Produkten. Weißer Ruß zeichnet sich zudem durch außergewöhnliche Haftung, Reißfestigkeit und Wärmealterungsbeständigkeit aus und kann daher in schwarzen Gummiprodukten teilweise Ruß ersetzen. Dies trägt zur Herstellung hochwertiger Gummiprodukte wie Offroad-Reifen, technischen Reifen und Radialreifen bei.
Agrarchemikalien
In Agrarchemikalien wie Pestiziden und hochwirksamen Sprühdüngern wird weißer Ruß als Träger, Verdünnungsmittel oder Sprengmittel verwendet. Als Sprengmittel in wasserdispergierbaren Granulaten (WDG) verbessert er die Suspensionsrate mit einem empfohlenen Gehalt von ca. 10%. Seine langanhaltende Wirksamkeit bleibt erhalten, da seine extrem große Oberfläche eine starke Adsorption, ausgezeichnete Suspension, gute Affinität und chemische Stabilität gewährleistet. Selbst bei Regen, Waschen und Hitze bleibt er lange unverändert.
Tägliche chemische Produkte
Weißer Ruß wird als Füllstoff und Schleifmittel in transparenten und opaken Zahnpasten verwendet. Diese Zahnpasten zeichnen sich durch gute Flexibilität, Dispergierbarkeit, eine glatte und weiche Paste sowie eine hervorragende Schleifwirkung aus, ohne die Zahnpastatube zu beschädigen. Er trägt zur Stabilität medizinischer Zahnpasta bei. Insbesondere ist er gut mit Fluoriden verträglich und verhindert die Bildung unlöslicher Salze bei der Verwendung von Calciumsalzen als Schleifmittel.
Bindemittel
Es wird in Klebstoffen aus Naturkautschuk oder Synthesekautschuk verwendet und sorgt für Thixotropie und Verstärkung. Gleichzeitig kann es aufgrund seiner Dehnbarkeit die Haftung verbessern. Es ist von hoher Qualität und günstig.
Trennmittel
Weißer Ruß kann in verschiedenen Produkten zur Verbesserung der Fließfähigkeit eingesetzt werden. Dazu gehören beispielsweise Rasendünger, Fungizide, Schleifmittel, Wäschebleichmittel, phenolisches Spritzguss-Urotropin, Phenol- und Harnstoff-Kunststoffprodukte sowie Kautschukvulkanisations- und Antibackmischungen.
Füllstoff für die Papierherstellung
Die Verwendung von weißem Ruß als Papierfüllstoff kann die Tintendurchdringungsfestigkeit und mechanische Festigkeit verbessern, den Weißgrad erhöhen und das Stückgewicht reduzieren. Dadurch wird leichtes Papier erzielt, die Produktionskosten gesenkt und die Papierleistung verbessert.
Darüber hinaus kann es in vielen Branchen eingesetzt werden, unter anderem in der Herstellung von Flammschutzmitteln, Futtermitteln, Kosmetika, Mattierungsmitteln, Pigmenten und Farben.
Gasphasenanwendungen
Pyrogene Kieselsäure ist eines der wichtigsten hochtechnologischen ultrafeinen anorganischen neuen Materialien. Aufgrund seiner geringen Partikelgröße verfügt es über eine große spezifische Oberfläche, eine starke Adsorption und eine hohe Oberflächenenergie.
Es verfügt über eine hohe chemische Reinheit, gute Dispergierbarkeit und besondere Eigenschaften hinsichtlich Hitzebeständigkeit und elektrischem Widerstand. Dank seiner hervorragenden Stabilität, Verstärkung, Verdickung und thixotropen Eigenschaften weist es in vielen Bereichen einzigartige Eigenschaften auf.
Pyrogene Kieselsäure, auch bekannt als „Nano-Weißruß“, wird in verschiedenen Branchen häufig als Additiv und Katalysatorträger eingesetzt. Sie wird in der Petrochemie, in Entfärbungsmitteln, Mattierungsmitteln, Gummiverstärkungen, Kunststofffüllstoffen, Tintenverdickern und vielem mehr verwendet. Sie dient als Metallpoliermittel, Isolierfüllstoff, hochwertiger Kosmetikfüllstoff und Beschichtung Material. Es wird auch in der Pharmazie, im Umweltschutz und anderen Bereichen eingesetzt. Es bietet neue Materialgrundlagen und technische Garantien für die Entwicklung verwandter Branchen. Pyrogene Kieselsäure verfügt im Vergleich zu herkömmlichen Materialien über einzigartige Funktionen in Bezug auf Magnetismus, Katalyse, Lichtabsorption, Hitzebeständigkeit und Schmelzpunkte.
Abschluss
Zukünftig wird sich der Fokus bei weißem Ruß stärker auf funktionale Modifikationen konzentrieren, beispielsweise auf die Entwicklung von flammhemmenden, magnetischen und hochwärmeleitfähigen Produkten, um spezifische industrielle Anforderungen zu erfüllen. Gleichzeitig werden umweltfreundliche Produktionsmethoden und intelligente Fertigung wichtige Richtungen für die zukünftige Entwicklung sein. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass weißer Ruß in der Gummiindustrie eine entscheidende Rolle spielt.
Seine starke Verstärkungsfähigkeit und breite Anwendbarkeit machen es zu einem unverzichtbaren Material.
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