の分野では 粉末材料, ホワイトカーボンブラック （沈降シリカ） そして カーボンブラック は2つの重要な無機機能性充填剤です。名称は似ていますが、構造、特性、製造方法、用途は大きく異なります。多くの産業において、これらは独自の利点を発揮するだけでなく、互いに補完し合っています。
基本概念とプロパティ
ホワイトカーボンブラック （SiO₂·nH₂O）
- 自然: 主に沈殿法やフュームド法で合成される非晶質二酸化ケイ素。
- 外観: 高い比表面積と多孔質構造を持つ白色粉末。
- 主な特性：大きな表面積、強力な吸着能力、 化学薬品 安定性、親水性（または表面改質後は疎水性）。
カーボンブラック （C）
- 自然炭化水素の不完全燃焼または熱分解によって得られる非晶質炭素。
- 外観: 黒色の微粉末で、通常は凝集状態にある。
- 主な特性：非常に小さい 粒子サイズ、高い構造、強い黒色度、良好な導電性、優れた補強性能。
準備方法
ホワイトカーボンブラック: 主に 沈殿法 （ケイ酸ナトリウムと硫酸または塩酸の反応）と 燻蒸法 （四塩化ケイ素を水素酸素炎中で加水分解する）。沈殿法はコストが低く生産量が多いのに対し、ヒューム法はより純粋で高性能な製品を生み出します。
カーボンブラック: 制作 炉法 （天然ガスまたは重油の部分燃焼） チャネル方式、 そして 熱分解その中で、生産と応用の面では炉法が主流です。
応用 フィールド
ホワイトカーボンブラックの用途
- ゴム産業: 特にグリーンタイヤの補強充填剤として、転がり抵抗を減らし、ウェットグリップを向上させ、燃費を低下させます。
- コーティングとインク: マット剤、レオロジーコントローラーとして使用され、耐摩耗性、沈下防止性能を向上させます。
- プラスチックと接着剤: 機械的強度、バリア特性、抗老化性能を強化します。
- 農薬、飼料、歯磨き粉: キャリア、希釈剤、研磨剤として機能します。
の応用 カーボンブラック
- ゴム産業: タイヤ、シール、ホースなどの最も重要な補強充填剤で、耐摩耗性、機械的強度を向上させます。
- 顔料: 着色力と耐光性に優れた黒色顔料として、インク、コーティング、プラスチックなどに広く使用されています。
- 導電性材料導電性カーボンブラックは、ケーブル、リチウム電池、電極材料などに使用されます。
- その他：触媒担体、紫外線安定剤などとして応用されています。
ホワイトカーボンブラックとカーボンブラックの比較
| アイテム | ホワイトカーボンブラック | カーボンブラック |
| 外観 | 白い粉 | 黒色火薬 |
| 主成分 | SiO₂·nH₂O | C |
| 粒子サイズ | ナノスケール、凝集体 | ナノスケール、凝集体 |
| 特徴 | 表面積が大きく、親水性で、補強性があるが非導電性 | 強い黒色、導電性、優れた補強能力 |
| ゴム用途 | 転がり抵抗とウェットグリップを向上（グリーンタイヤ） | 耐摩耗性、耐引裂性、強度を向上 |
| 一般的な用途 | グリーンタイヤ、歯磨き粉、農薬運搬車 | 従来のタイヤ、導電性プラスチック、顔料 |
関係と発展の傾向
グリーンと低炭素のコンセプトの台頭により、 ホワイトカーボンブラックはタイヤ業界においてカーボンブラックとの補完関係を強めている。:
- 従来のタイヤは補強のためにカーボンブラックに大きく依存していますが、転がり抵抗とエネルギー消費量が高くなるという問題があります。
- 新世代の「グリーンタイヤ」は、シランカップリング剤と組み合わせて大量のシリカを使用することで、低い転がり抵抗とウェットグリップ性能が大幅に向上しています。
- 導電性材料や濃色プラスチックにおいては、カーボンブラックは依然として不可欠な存在です。しかし、透明材料、環境に優しいタイヤ、機能性キャリアにおいては、シリカが明確な優位性を発揮します。
今後、ゴム、プラスチック、コーティング、エネルギー、環境保護などの産業において、ホワイトカーボンブラックとカーボンブラックは、差別化、機能化、相乗効果を伴いながら発展していくでしょう。
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