Bijela čađa je hidratizirani silicij dobiven precipitacijom iz otopine natrijevog silikata. Potonje je tekuće staklo. Reakcijski proces koristi kiselinu, a sljedeći korak je filtracija, pranje i daljnje sušenje.
Opisana tvar je osnova za dobivanje punila za polimerne kompozitne materijale. Potonji su produkti modifikacije bijelog ugljika s organskim modifikatorima. Ponekad se opisani materijal naziva i borov nitrid, koji se dobiva spaljivanjem pentaborana u dušiku.
Opis
Formula materijala je sljedeća: SiO. Ovisno o pokazateljima kvalitete i namjeni, čađa se može predstaviti u četiri razreda:
- BS-30.
- BS-50.
- BS-100.
- BS-120.
Njegove karakteristike zadovoljavaju zahtjeve GOST 18307-78. Svaka marka ima svoju veličinu čestica. Za prvi od gore navedenih, ovaj parametar doseže 108 nm, dok je frakcija 77 ako je materijal određen markom BS-50. Veličina čestica je smanjena na 34 i 27 forčađe razreda BS-100 i BS-120.
Određena količina vezane vode može se koristiti u procesu dobivanja i prerade. U tom slučaju se mijenja oblik veze sa SiO2. Može biti slabo adsorptivna ili koordinirajuća.
Dobivanje se provodi metodom tekuće ili plinovite faze. Prvi je taloženje amorfne silicijeve kiseline. Korištene otopine su natrijevi silikati. Kiseli reagensi, na primjer, ugljični dioksid ili klorovodična kiselina, djeluju kao jedan od sudionika u kemijskom procesu. Reakcija se odvija na temperaturi od 70 do 90 °C.
Rezultirajući proizvod prolazi kroz tri faze prije sušenja. Ovisno o tome koji se uvjeti oborine koriste, dobivaju se alkalne, neutralne ili kisele čađe. Suhi proizvod se zatim melje. Stupanj poroznosti i finoće čestica ovisi o prirodi sredstva za razlaganje, a to je tvar koja razgrađuje silikat. Tijekom filtracije i sušenja, čestice se mogu agregirati tijekom kondenzacije polisilicijskih kiselina. U tom smislu, uvjeti ovih faza su strogo regulirani.
Opis metode plinske faze
Bijela čađa se može dobiti u procesu plinofazne tehnologije. Sastoji se od hidrolize silicij tetraklorida ili tetrafluoridnog silicija s eksplozivnom smjesom. Temperatura može doseći i do 1100 °C. Kao rezultat, moguće je dobiti čisti niskohidratizirani proizvod, koji je karakteriziran visokom disperzijom. Međutim, njegova poroznost je prilično niska. Ali ova metoda je popraćena velikim troškovima energije, sirovina, visokim troškovima istvaranje nusproizvoda u obliku HC1, koji treba racionalno koristiti.
Bijela čađa se može dobiti drugom tehnikom, koja je varijacija gore opisane tehnologije. Riječ je o hidrolizi silicij tetraklorida na niskim temperaturama. Ova metoda se također naziva aerogelom. Uz gore opisane metode, razvijena je tehnologija silikatne i silikatno-uljne gume. Proces koristi hladno taloženje silicijevog dioksida. Reakcija uključuje koagulaciju gume.
Neki nedostaci
Bijela čađa je silicijev dioksid, koji ima neke nedostatke. Oni značajno ograničavaju opseg proizvoda u gumarskoj industriji. Nedostatak je gustoća, koja je mnogo veća od gustoće čađe. Vlaženje gumom je najgore. Kako bi se poboljšala ova karakteristika, materijal se podvrgava karbofilizaciji, koja se također naziva hidrofobizacija i uključuje obradu aktivnim tvarima adsorbiranim na površini silicija polarnim skupinama. Koristi se kao surfaktanti:
- alkoholi;
- alifatski ili cikloalifatski amini.
Sadrže preko 6 ugljika i spojeva nalik silikonskom ulju.
Opseg primjene
Upotreba bijelog ugljika je prilično česta. Omogućuje poboljšanje mehaničkih karakteristika gume, izrađene na bazi silikonskih guma. Ovi materijali su se povećaliotpornost na vatru i toplinu. Čađa je usporediva u svojstvima ojačanja sa čađom i nadmašuje je u svom učinku na otpornost na toplinu i ulje.
Uz pomoć tvari može se dati impresivna otpornost na klizanje. Uvodi se zajedno sa čađom u gumu gaznoga sloja guma koje rade u teškim uvjetima. Korištenje u malim količinama smanjuje otpornost na habanje gaznoga sloja i povećava otpornost elemenata uzorka na usitnjavanje. Materijali se preporučuju kao aditivi u karkasnoj gumi kako bi se povećala čvrstoća veze s kabelom.
Neki fizički i kemijski parametri
Kada razmatrate sastav bijelog ugljika, trebali biste razumjeti da se ovaj materijal sastoji od natrijevog silikata i kiseline. Potonji mogu biti divokoza. Do danas je poznato nekoliko razreda ovog materijala, svaki od njih ima svoja fizikalna i kemijska svojstva. Na primjer, bijela čađa BS-100 ima 86% silicijevog dioksida, poput marke BS-120. Dok BS-50 sadrži silicij dioksid u količini od 70%.
Maseni udio vlage za BS-100 je 6,5%. Gubitak težine pri paljenju može varirati od 5 do 7%. Što se tiče željeznog oksida, maseni udio može biti 0,15%, kao što je slučaj s masenim udjelom aluminija kada se pretvori u aluminijev oksid. Maseni udio klorida ne prelazi 1%. Maseni udio kalcija i magnezija je 0,8% kada se prevede u kalcijev oksid. Maseni udio alkalnosti nije standardiziran.
Zaključak
Materijal je pakiran u laminirane četveroslojne vrećice s jednomsloj polietilena. Maksimalni volumen može biti 20 kg. Tvar se također prodaje u specijaliziranim spremnicima za jednokratnu upotrebu. Njihova težina doseže 400 kg. Materijal se prevozi bilo kojim prijevoznim sredstvom. Zajamčeni rok trajanja ne prelazi 6 mjeseci od datuma proizvodnje.
Materijal se sastoji od čvrstih bezbojnih kristala čija je točka taljenja vrlo visoka. Tvar se ne otapa u vodi, a kada se zagrije, počinje interakciju s lužinama i oksidima. Silicijev dioksid se koristi kao komponenta u proizvodnji keramike, kao iu proizvodnji betonskih staklenih proizvoda.
