화이트 카본 블랙은 변형된 이산화규소, 규산염은 X선 비정질 백색 분말 규산 및 규산염 제품을 총칭하는 용어입니다. 주로 침전 규산, 흄드 규산, 초미세 규산겔을 가리키며, 합성 알루미늄 규산염 분말과 칼슘 규산염도 포함합니다. 화이트 카본 블랙 SiO2·nH2O로 구성된 다공성 물질입니다. 여기서 nH2O는 표면의 수산화기 형태로 존재합니다. 가성 알칼리와 불산에는 용해되지만, 물, 용매, 산(불산 제외)에는 용해되지 않습니다. 내열성이 뛰어나고, 불연성이며, 무취이고, 전기 절연성이 우수합니다.
요소
화이트 카본 블랙 실리카는 제조 방법에 따라 침전 실리카와 흄드 실리카로 크게 나뉩니다. 흄드 실리카는 흰색의 비정질 반투명 젤 형태의 나노입자(입자 크기 100nm 미만)입니다. 무독성이며 비표면적이 매우 넓습니다. 흄드 실리카는 순도 99%에 달하는 순수 나노 실리카로 입자 크기는 10~20nm입니다. 하지만 제조 공정이 복잡하고 비용이 많이 듭니다.
침전규산은 전통 방식과 특수 방식으로 나뉜다. 전통 방식은 황산, 염산, 이산화탄소, 규산나트륨을 기본 원료로 사용한다.
특수 방법에는 초중력 기술, 졸-겔법, 화학적 결정화, 이차 결정화 및 역마이셀법이 포함됩니다.
침전 실리카는 주로 천연 및 합성 고무의 보강제와 치약 연마제로 사용됩니다. 흄드 실리카는 주로 실리콘 고무, 코팅제 및 불포화 수지 증점제의 보강제로 사용됩니다. 초미세 실리카겔과 에어로겔은 주로 무광택제, 증점제 및 플라스틱 필름 개량제로 사용됩니다.
친환경적이고 우수한 첨가제인 백색 카본 블랙은 주로 고무 제품(고온 가황 실리콘 고무 포함), 섬유, 제지, 살충제 및 식품 첨가물에 사용됩니다.
백색 카본 블랙을 만드는 주요 방법
기존의 백색 카본 블랙 제조 방법은 규산나트륨, 사염화규소, 테트라에틸 오르토규산염을 실리카 원료로 사용합니다. 이 중 메타규산나트륨을 제외한 나머지 원료들은 고가입니다. 새로운 방법은 저렴한 비금속 광물을 실리카 원료로 사용하여 생산 비용을 크게 절감합니다.
백색 카본 블랙은 제조 방법에 따라 침전 실리카와 흄드 실리카로 구분됩니다. 흄드 실리카는 흰색의 비정질, 박편 형태, 반투명한 젤 형태의 나노 입자(입자 크기 100nm 미만)로, 무독성이며 매우 넓은 비표면적을 가지고 있습니다. 흄드 실리카는 순수 나노 실리카로, 제품 순도가 최대 99%에 달하며 입자 크기는 10~20nm입니다. 그러나 제조 공정이 복잡하고 비용이 많이 듭니다.
침전규소는 전통 침전규소와 특수 침전규소로 나뉜다. 전통 침전규소는 황산, 염산, 이산화탄소, 규산나트륨을 기본 원료로 사용하여 규소를 생산한다. 특수 침전규소에는 초중력법, 졸-겔법, 화학 결정화법, 이차 결정화법, 역마이셀법 등이 있다. 침전규소는 주로 천연 및 합성 고무의 보강제, 치약 연마제로 사용된다. 흄드 규소는 주로 실리콘 고무, 코팅제, 불포화 수지 증점제의 보강제로 사용된다. 초미세 실리카겔 에어로겔은 주로 무광택제, 증점제 및 플라스틱 필름 개폐제로 사용됩니다.
백색 카본 블랙을 제조하는 새로운 방법
새로운 방법은 주로 비금속 광물 및 그 파생물을 실리카 공급원으로 사용하며, 침전 실리카법을 활용합니다. 핵심 기술은 결정질 실리카와 규산염을 비정질 실리카로 전환하는 것입니다. 원료로는 규회석, 오팔, 할로이사이트, 감람석, 사문석, 고령토, 경질 고령토, 석탄 폐석, 비산재 등이 있습니다.
실리카와 카본 블랙의 차이점
사실 화이트 카본 블랙과 카본 블랙은 완전히 다른 물질입니다. "화이트 카본 블랙"이라는 이름은 주로 카본 블랙과 유사한 강화 기능 때문에 붙여진 것입니다. 화이트 카본 블랙의 주성분은 실리카이지만, 일반적인 실리카와는 다릅니다. 화이트 카본 블랙은 실리카를 물리적, 화학적으로 변형시켜 활성을 높인 것입니다.
백색 카본 블랙의 용도
고무 제품
백색 카본 블랙은 유색 고무 제품의 보강재로 사용되는 일반 카본 블랙을 대체하여 흰색 또는 반투명 제품에 대한 요구를 충족합니다. 또한 백색 카본 블랙은 접착력, 인열 저항성, 내열 노화성이 뛰어나 검정색 고무 제품에서 일반 카본 블랙을 일부 대체할 수 있습니다. 이를 통해 오프로드 타이어, 엔지니어링 타이어, 래디얼 타이어와 같은 고품질 고무 제품을 생산할 수 있습니다.
농업용 화학물질
농약 및 고효율 분무 비료와 같은 농업용 화학물질에서 백색 활성탄은 담체, 희석제 또는 붕해제로 사용됩니다. 수분산성 과립(WDG)의 붕해제로 사용될 경우, 현탁률을 향상시키며, 권장 함량은 약 10%입니다. 백색 활성탄은 초고표면적 덕분에 강력한 흡착력, 우수한 현탁성, 친화성 및 화학적 안정성을 유지하여 장기간 효과를 지속합니다. 비, 세척 및 고온 환경에서도 오랫동안 변질되지 않습니다.
일상 화학 제품
백색 카본 블랙은 투명 및 불투명 치약의 충전제 및 연마제로 사용됩니다. 이러한 치약은 우수한 유연성, 분산성, 부드럽고 매끄러운 질감, 뛰어난 연마력을 가지면서도 치약 튜브를 손상시키지 않습니다. 또한, 의약용 치약의 안정성을 유지하는 데 도움을 줍니다. 특히, 불소와의 상용성이 뛰어나 연마제로 칼슘염을 사용할 때 불용성 염이 형성되는 것을 방지합니다.
접합재
천연 고무 또는 합성 고무로 만든 접착제에 사용되는 이 소재는 점성 변형과 보강 효과를 제공합니다. 또한 신축성 덕분에 접착력을 향상시킬 수 있습니다. 품질이 우수하면서도 가격이 저렴합니다.
고결방지제
백색 카본 블랙은 잔디 비료, 살균제, 연삭 휠 연마제, 세탁 표백제, 페놀 사출 성형 우로트로핀, 페놀 및 요소 플라스틱 제품, 고무 가황 및 고결 방지 혼합물 등 다양한 제품의 유동성을 향상시키는 데 사용될 수 있습니다.
제지용 충전재
백색 카본 블랙을 제지 충전재로 사용하면 잉크 침투 저항성과 기계적 강도를 향상시키고, 백색도를 높이며, 단위 중량을 줄일 수 있습니다. 이를 통해 경량 용지를 효과적으로 구현하고 생산 비용을 절감하며 용지 성능을 향상시킬 수 있습니다.
또한, 이 물질은 방염제, 사료, 화장품, 무광택제, 안료 및 페인트를 포함한 여러 산업 분야에서 사용될 수 있습니다.
기체상 응용 분야
흄드 실리카는 가장 중요한 첨단 초미세 무기 신소재 중 하나입니다. 입자 크기가 작아 비표면적이 넓고 흡착력이 강하며 표면 에너지가 높습니다.
이 소재는 화학적 순도가 높고 분산성이 우수하며 내열성 및 전기 저항성이 뛰어납니다. 또한 탁월한 안정성, 보강성, 증점성 및 요변성 특성을 지니고 있어 다양한 분야에서 독보적인 특성을 발휘합니다.
흄드 실리카는 "나노 백색 카본 블랙"으로도 알려져 있으며, 첨가제 및 촉매 담체로서 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 석유화학, 탈색제, 무광택제, 고무 보강재, 플라스틱 충전제, 잉크 증점제 등에 사용되며, 금속 연마제, 절연 충전제, 고급 화장품 충전제 및 코팅재로도 활용됩니다. 또한 제약, 환경 보호 등 다양한 분야에서도 사용되어 관련 산업 발전을 위한 새로운 소재 기반과 기술적 보장을 제공합니다. 흄드 실리카는 기존 소재에 비해 자성, 촉매 작용, 광 흡수, 내열성 및 융점 등에서 독특한 특성을 지니고 있습니다.
결론
향후 백색 카본 블랙은 특정 산업 요구에 맞춰 난연성, 자성, 고열전도성 등의 기능성 개량에 더욱 집중될 것입니다. 동시에 친환경 생산 방식과 스마트 제조 또한 미래 발전의 중요한 방향이 될 것입니다. 요컨대, 백색 카본 블랙은 고무 산업에서 매우 중요한 역할을 합니다.
뛰어난 보강 능력과 폭넓은 적용성 덕분에 없어서는 안 될 필수 소재입니다.
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