الكربون الأسود الأبيض هو 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 يُصنّف السيليكا بشكل أساسي إلى نوعين: السيليكا المترسبة والسيليكا المدخنة، وذلك بناءً على طرق الإنتاج. السيليكا المدخنة عبارة عن جسيمات نانوية بيضاء، غير متبلورة، شفافة، تشبه الهلام (حجم الجسيمات أقل من 100 نانومتر). وهي غير سامة، ولها مساحة سطحية نوعية هائلة. السيليكا المدخنة عبارة عن سيليكا نانوية نقية تصل نقاوتها إلى 99%، ويتراوح حجم جسيماتها بين 10 و20 نانومترًا. 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، وتقنية سول-جل، والتبلور الكيميائي، والتبلور الثانوي، وطرق المذيلات العكسية.
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 الكربون الأسود الأبيض على ميتا سيليكات الصوديوم، ورباعي كلوريد السيليكون، وأورثوسيليكات رباعي الإيثيل كمصادر للسيليكا. باستثناء ميتا سيليكات الصوديوم، تُعدّ المواد الأخرى باهظة الثمن. أما الطريقة الجديدة فتستخدم معادن غير فلزية رخيصة الثمن كمصادر للسيليكا، مما يُقلل تكاليف الإنتاج بشكل ملحوظ.
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.
تُستخدم السيليكا المدخنة، المعروفة أيضًا باسم "الكربون الأسود النانوي الأبيض"، على نطاق واسع في مختلف الصناعات كمادة مضافة وحاملة للمحفزات. وتُستخدم في البتروكيماويات، ومواد إزالة الألوان، ومواد التعتيم، وتقوية المطاط، وحشو البلاستيك، ومكثفات الأحبار، وغيرها. كما تُستخدم كعامل تلميع للمعادن، وحشو عازل، وحشو مستحضرات تجميل عالية الجودة، ومادة طلاء. وتُستخدم أيضًا في المستحضرات الصيدلانية، وحماية البيئة، وغيرها من المجالات. وتوفر السيليكا المدخنة أسسًا جديدة للمواد وضمانات تقنية لتطوير الصناعات ذات الصلة. وتتميز بخصائص فريدة في المغناطيسية، والتحفيز، وامتصاص الضوء، ومقاومة الحرارة، ونقاط 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!
