No campo de materiais em pó, negro de fumo branco (sílica precipitada) e negro de fumo são duas importantes cargas funcionais inorgânicas. Embora seus nomes sejam semelhantes, diferem significativamente em estrutura, propriedades, métodos de preparação e aplicações. Em muitos setores, elas não apenas demonstram vantagens únicas, como também se complementam.
Conceitos e Propriedades Básicas
Preto Carbono Branco (SiO₂·nH₂O)
- Natureza: Dióxido de silício amorfo sintetizado principalmente por métodos de precipitação ou de fumaça.
- Aparência: Pó branco com alta área superficial específica e estrutura porosa.
- Propriedades principais: Grande área de superfície, forte capacidade de adsorção, químico estabilidade, natureza hidrofílica (ou hidrofóbica após modificação da superfície).
Negro de Fumo (C)
- Natureza: Carbono amorfo obtido pela combustão incompleta ou decomposição térmica de hidrocarbonetos.
- Aparência: Pó fino preto, geralmente em estado agregado.
- Propriedades principais: Extremamente pequeno tamanho da partícula, alta estrutura, forte escuridão, boa condutividade elétrica, excelente desempenho de reforço.
Métodos de preparação
Preto Carbono Branco: Produzido principalmente pela método de precipitação (reação do silicato de sódio com ácido sulfúrico ou clorídrico) e a método defumado (hidrólise de tetracloreto de silício em chama de hidrogênio-oxigênio). O método de precipitação tem menor custo e maior rendimento, enquanto o método de vaporização produz produtos mais puros e de alto desempenho.
Negro de Fumo: Produzido por método do forno (combustão parcial de gás natural ou óleo pesado), método de canal, e decomposição térmica. Entre eles, o processo de forno domina na produção e nas aplicações.
Aplicativo Campos
Aplicações do negro de fumo branco
- Indústria da borracha: Como enchimento de reforço, especialmente em pneus verdes, reduz a resistência ao rolamento, melhora a aderência em piso molhado e diminui o consumo de combustível.
- Revestimentos e tintas: Usado como agente de fosqueamento e controlador de reologia, melhorando a resistência ao desgaste e o desempenho anti-sedimentação.
- Plásticos e adesivos: Melhora a resistência mecânica, as propriedades de barreira e o desempenho antienvelhecimento.
- Pesticidas, ração, pasta de dente: Serve como transportador, diluente ou abrasivo.
Aplicações de Negro de Fumo
- Indústria da borracha: O enchimento de reforço mais importante para pneus, retentores, mangueiras, etc., melhorando a resistência ao desgaste e a resistência mecânica.
- Pigmentos: Amplamente utilizado em tintas, revestimentos e plásticos como um pigmento preto com excelente poder de coloração e resistência à luz.
- Materiais condutores:O negro de fumo condutivo é usado em cabos, baterias de lítio e materiais de eletrodos.
- Outros: Aplicado como um transportador de catalisador, estabilizador UV e muito mais.
Comparação entre negro de fumo branco e negro de fumo
| Item | Preto Carbono Branco | Negro de Fumo |
| Aparência | Pó branco | Pó preto |
| Componente principal | SiO₂·nH₂O | C |
| Tamanho de partícula | Nanoescala, agregado | Nanoescala, agregado |
| Características | Alta área de superfície, hidrofílico, reforçador, mas não condutor | Forte negritude, condutivo, excelente capacidade de reforço |
| Aplicação de borracha | Melhora a resistência ao rolamento e a aderência em piso molhado (pneus verdes) | Aumenta a resistência ao desgaste, resistência ao rasgo e força |
| Usos típicos | Pneus verdes, pasta de dente, transportador de pesticidas | Pneus tradicionais, plásticos condutores, pigmentos |
Tendências de Relacionamento e Desenvolvimento
Com o surgimento de conceitos verdes e de baixo carbono, O negro de fumo branco tem formado cada vez mais uma relação complementar com o negro de fumo na indústria de pneus:
- Pneus tradicionais dependem muito do negro de fumo para reforço, mas sofrem com maior resistência ao rolamento e consumo de energia.
- Os “pneus verdes” de nova geração usam grandes quantidades de sílica em combinação com agentes de acoplamento de silano, melhorando significativamente a baixa resistência ao rolamento e o desempenho de aderência em piso molhado.
- Em materiais condutores e plásticos de cores intensas, o negro de fumo permanece insubstituível. No entanto, em materiais transparentes, pneus ecológicos e transportadores funcionais, a sílica apresenta vantagens claras.
Olhando para o futuro, em setores como borracha, plásticos, revestimentos, energia e proteção ambiental, o negro de fumo branco e o negro de fumo continuarão a se desenvolver de maneira diferenciada, funcionalizada e sinérgica.
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