白炭黑作為硅膠制品與橡膠制品主要功效化學(xué)品之一，在硅膠原材料中取到了不可取代的用處，至今氣相白炭黑與沉淀白炭黑都是比較常用的一種化合物，它們可分別用于不同的行業(yè)與領(lǐng)域之中，特別在我們?nèi)粘Ｓ闷芬约吧钊沼米o(hù)理產(chǎn)品上都有它的身影，那么你 真的有了解過(guò)這種化學(xué)性物質(zhì)嗎？

　　氣相白炭黑分為親水性和疏水性兩種。

　　1、親水性氣相白炭黑

　　親水性氣相白炭黑是通過(guò)揮發(fā)性氯硅烷在氫氧焰中水解而制得的。從化學(xué)角度看，這些松散的白色粉末由高純度的無(wú)定形白炭黑構(gòu)成 。親水性白炭黑可用水潤(rùn)濕，并能在水中分散。除了在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，如聚酯、有機(jī)硅、油漆和涂料中應(yīng)用外，親水性氣相白炭黑產(chǎn) 品越來(lái)越多的成功應(yīng)用于高科技領(lǐng)域中。氣相法白炭黑的納米粒子特性和高純度使其在電子和光纖工業(yè)中的應(yīng)用起了主導(dǎo)作用。親水 性氣相白炭黑產(chǎn)品經(jīng)×射線分析具有無(wú)定形結(jié)構(gòu)。根據(jù)市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域不同，我們可以提供不同粒徑的原生顆粒和不同比表面積的產(chǎn) 品。一些氣相白炭黑產(chǎn)品可以壓縮后供貨，一些產(chǎn)品是醫(yī)藥級(jí)的。

　　親水性氣相白炭黑的功能：適于加工處理，調(diào)節(jié)到最佳的流變性；有機(jī)硅彈性體的補(bǔ)強(qiáng)；非極性液體的增稠；食品和工業(yè)粉末的助流 劑；高化學(xué)純度；即使在高溫下仍具有優(yōu)異的絕緣性能；液體轉(zhuǎn)變成粉末，如醫(yī)藥、化妝品。

　　2、疏水性氣相白炭黑

　　疏水性氣相白炭黑是通過(guò)親水性氣相白炭黑與活性硅烷（例如氯硅烷或六甲基二硅胺烷）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而制得。它具有疏水性（憎水 性），而且不能在水中分散。為了解決工業(yè)中一些特殊的技術(shù)問(wèn)題，各種型號(hào)的疏水性氣相白炭黑被研發(fā)出來(lái)。如通過(guò)用硅烷或硅氧 烷處理改性親水級(jí)別的氣相法白炭黑生產(chǎn)疏水性的氣相白炭黑，在最終的產(chǎn)品中，化學(xué)處理劑以化學(xué)鍵方式結(jié)合在原來(lái)的親水性氧化 物上。除了親水性產(chǎn)品的上述優(yōu)點(diǎn)外，疏水性氣相白炭黑產(chǎn)品的特點(diǎn)是：低吸濕性、很好的分散性、即使對(duì)于極性體系也有流變調(diào)節(jié) 能力。有些產(chǎn)品，在疏水處理的基礎(chǔ)上再經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改性，可為客戶研發(fā)新產(chǎn)品和提高產(chǎn)品的性能提供進(jìn)一步的幫助。例如：在液體體 系中，疏水性氣相白炭黑可以達(dá)到高添加量，而對(duì)體系的粘度影響很小。

　　疏水性氣相白炭黑的功能：加工使用中最適宜的流變性；極性液體的增稠，如環(huán)氧樹脂；有機(jī)硅彈性體的補(bǔ)強(qiáng)；高添加量，如在模壓 制品中；良好的疏水性，提高防腐性；改善介電性能，如在電纜復(fù)合物中；粉末助流劑，如在粉末涂料及滅火劑等；在涂料和塑料中 提高耐劃傷性。

　　氣相白炭黑的應(yīng)用：

　　一、電子封裝材料

　　有機(jī)物電致發(fā)光器材（OELD）是目前新開發(fā)研制的一種新型平面顯示器件，具有開啟和驅(qū)動(dòng)電壓低，且可直流電壓驅(qū)動(dòng)，可與規(guī)模集 成電路相匹配，易實(shí)現(xiàn)全彩色化，發(fā)光亮度高（>105cd/m2）等優(yōu)點(diǎn)，但OELD器件使用壽命還不能滿足應(yīng)用要求，其中需要解決的技 術(shù)難點(diǎn)之一就是器件的封裝材料和封裝技術(shù)。目前，國(guó)外（日、美、歐洲等）廣泛采用有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂，即通過(guò)兩者之間的共混 、共聚或接枝反應(yīng)而達(dá)到既能降低環(huán)氧樹脂內(nèi)應(yīng)力又能形成分子內(nèi)增韌，提高耐高溫性能，同時(shí)也提高有機(jī)硅的防水、防油、抗氧性 能，但其需要的固化時(shí)間較長(zhǎng)（幾個(gè)小時(shí)到幾天），要加快固化反應(yīng)，需要在較高溫度（60℃至100℃以上）或增大固化劑的使用量 ，這不但增加成本，而且還難于滿足大規(guī)模器件生產(chǎn)線對(duì)封裝材料的要求（時(shí)間短、室溫封裝）。將經(jīng)表面活性處理后的氣相白炭黑 [2]充分分散在有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂封裝膠基質(zhì)中，可以大幅度地縮短封裝材料固化時(shí)間（為2.0-2.5h），且固化溫度可降低到室溫， 使OELD器件密封性能得到顯著提高，增加OELD器件的使用壽命。

　　二、樹脂復(fù)合材料

　　樹脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn)，但近年來(lái)材料界和國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)對(duì)樹脂基材料使用性能的要求越來(lái)越高，如何 合成高性能的樹脂基復(fù)合材料，已成為當(dāng)前材料界和企業(yè)界的重要課題。氣相白炭黑的問(wèn)世，為樹脂基復(fù)合材料的合成提供了新的機(jī) 遇，為傳統(tǒng)樹脂基材料的改性提供了一條新的途徑，只要能將氣相白炭黑顆粒充分、均勻地分散到樹脂材料中，完全能達(dá)到全面改善 樹脂基材料性能的目的。

　　提高強(qiáng)度和延伸率。環(huán)氧樹脂是基本的樹脂材料，把氣相白炭黑添加到環(huán)氧樹脂中，在結(jié)構(gòu)上完全不同于粗晶二氧化硅（白炭黑等） 添加的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，粗晶SiO2一般作為補(bǔ)強(qiáng)劑加入，它主要分布在高分子材料的鏈間中，而氣相白炭黑由于表面嚴(yán)重的配位 不足、龐大的比表面積以及表面欠氧等特點(diǎn)，使它表現(xiàn)出極強(qiáng)的活性，很容易和環(huán)氧環(huán)狀分子的氧起鍵合作用，提高了分子間的鍵力 ，同時(shí)尚有一部分氣相白炭黑顆粒仍然分布在高分子鏈的空隙中，與粗晶SiO2顆粒相比較，表現(xiàn)很高的流漣性，從而使氣相白炭黑添 加的環(huán)氧樹脂材料強(qiáng)度、韌性、延展性均大幅度提高。

　　提高耐磨性和改善材料表面的光潔度。氣相白炭黑顆粒比SiO2要小100—1000倍，將其添加到環(huán)氧樹脂中，有利于拉成絲。由于氣相 白炭黑的高流動(dòng)性和小尺寸效應(yīng)，使材料表面更加致密細(xì)潔，摩擦系數(shù)變小，加之納米顆粒的高強(qiáng)度，使材料的耐磨性大大增強(qiáng)。

　　抗老化性能。環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料使用過(guò)程中一個(gè)致命的弱點(diǎn)是抗老化性能差，其原因主要是太陽(yáng)輻射的280—400nm波段的紫外線中 、長(zhǎng)波作用，它對(duì)樹脂基復(fù)合材料的破壞作用是十分嚴(yán)重的，高分子鏈的降解致使樹脂基復(fù)合材料迅速老化。而氣相白炭黑可以強(qiáng)烈 地反射紫外線，加入到環(huán)氧樹脂中可大大減少紫外線對(duì)環(huán)氧樹脂的降解作用，從而達(dá)到延緩材料老化的目的。

　　三、塑料

　　利用氣相白炭黑透光、粒度小，可以使塑料變得更加致密，在聚苯乙烯塑料薄膜中添加氣相白炭黑后，不但提高其透明度、強(qiáng)度、韌 性，而且防水性能和抗老化性能也明顯提高。通過(guò)在普通塑料聚氯乙烯中添加少量氣相白炭黑后生產(chǎn)出的塑鋼門窗硬度、光潔度和抗 老化性能均大幅提高。利用氣相白炭黑對(duì)普通塑料聚丙烯進(jìn)行改性，主要技術(shù)指標(biāo)（吸水率、絕緣電阻、壓縮殘余變形、撓曲強(qiáng)度等 ）均達(dá)到或超過(guò)工程塑料尼龍6的性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了聚丙烯鐵道配件替代尼龍6使用，產(chǎn)品成本大幅下降，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分 顯著。

　　四、涂料

　　我國(guó)是涂料生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，但當(dāng)前國(guó)產(chǎn)涂料普遍存在著性能方面的不足，諸如懸浮穩(wěn)定性差、觸變性差、耐候性差、耐洗刷性差等 ，致使每年需進(jìn)口大量高質(zhì)量的涂料。上海、北京、杭州、寧波等地的一些涂料生產(chǎn)企業(yè)敢于創(chuàng)新，成功地實(shí)現(xiàn)了氣相白炭黑在涂料 中的應(yīng)用，這種納米改性涂料一改以往產(chǎn)品的不足，經(jīng)檢測(cè)其主要性能指標(biāo)除對(duì)比率不變外，其余均大幅提高，如外墻涂料的耐洗刷 性由原來(lái)的一千多次提高到一萬(wàn)多次，人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時(shí)間由原來(lái)的250小時(shí)（粉化1級(jí)、變色2級(jí)）提高到600 小時(shí)（無(wú)粉化，漆膜無(wú)變色，色差值4.8），此外涂膜與墻體結(jié)合強(qiáng)度大幅提高，涂膜硬度顯著增加，表面自潔能力也獲得改善。

　　五、硅膠與橡膠

　　硅膠和橡膠是一種伸縮性優(yōu)異的彈性體，但其綜合性能并不令人滿意，生產(chǎn)硅橡膠制品過(guò)程中通常需在膠料中加入炭黑來(lái)提高強(qiáng)度、 耐磨性和抗老化性，但由于炭黑的加入使得制品均為黑色，且檔次不高。而氣相白炭黑在我國(guó)的問(wèn)世為生產(chǎn)出色彩新穎、性能優(yōu)異的 新一代橡膠制品奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。在普通膠中添加少量氣相白炭黑后，產(chǎn)品的強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性等性能均達(dá)到或超過(guò)高檔硅膠產(chǎn)品，而且可以保持顏色長(zhǎng)久不變。

　　六、顏（染）料

　　有機(jī)顏（染）料雖然具有鮮艷的色彩和很強(qiáng)的著色力，但一般耐光、耐熱、耐溶劑和耐遷移性能往往不及無(wú)機(jī)顏料。通過(guò)添加氣相白 炭黑對(duì)有機(jī)顏（染）料進(jìn)行表面改性處理，不但使顏（染）料抗老化性能大幅提高，而且亮度、色調(diào)和飽和度等指標(biāo)也均出現(xiàn)一定程 度的提高，性能可與進(jìn)口高檔產(chǎn)品相媲美，極大的拓寬了有機(jī)顏（染）料的檔次和應(yīng)用范圍。

　　七、陶瓷

　　用氣相白炭黑代替納米A1203添加到95瓷里，既可以起到納米顆粒的作用，同時(shí)它又是第二相的顆粒，不但提高陶瓷材料的強(qiáng)度、韌 性，而且提高了材料的硬度和彈性模量等性能，其效果比添加A1203更理想。利用氣相白炭黑來(lái)復(fù)合陶瓷基片，不但提高了基片的致 密性、韌性和光潔度，而且燒結(jié)溫度大幅降低。此外，氣相白炭黑在陶瓷過(guò)濾網(wǎng)、剛玉球等陶瓷產(chǎn)品中應(yīng)用效果也十分顯著。

　　八、密封膠、粘結(jié)劑

　　密封膠、粘結(jié)劑是量大、面廣、使用范圍寬的重要產(chǎn)品。它要求產(chǎn)品粘度、流動(dòng)性、固化速度達(dá)最佳條件。我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品比 較落后，高檔的密封膠和粘結(jié)劑都依賴進(jìn)口。國(guó)外在這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品已經(jīng)采用納米材料作改性劑，而氣相白炭黑是首選材料，它主要 是在氣相白炭黑表面包敷一層有機(jī)材料，使之具有憎水性，將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu)，即納米Si0X小顆粒形成網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)抑制膠體流動(dòng)，加快固化速度，提高粘結(jié)效果，由于氣相白炭黑顆粒尺小從而也增加了產(chǎn)品的密封性和防滲性。

　　九、玻璃鋼制品

　　玻璃鋼制品雖然有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但其本身硬度較低、耐磨性較差。有關(guān)專家通過(guò)超聲分散方法將氣相白炭黑添加到膠 衣樹脂中，與未加氣相白炭黑的膠衣做性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其莫氏硬度由原來(lái)的2.2級(jí)（相當(dāng)于石膏的硬度）提高到2.8~2.9級(jí)（3級(jí) 是天然大理石硬度），耐磨性提高1~2倍，因納米顆粒與有機(jī)高分子產(chǎn)生接枝和鍵合作用，使材料韌性增加，故抗拉強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng) 度提高1倍以上，耐熱性能也大幅提高。

　　十、藥物載體

　　隨著當(dāng)前城市生活垃圾的大幅增長(zhǎng)以及環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重，加大消滅“四害”的力度、預(yù)防疾病的傳播已十分迫切。在樹干上涂刷 石灰、向垃圾箱噴灑藥水已作用不大，現(xiàn)在大城市已采用噴涂中樞神經(jīng)麻醉藥類殺蟲劑來(lái)消滅蚊子、蒼蠅、蟑螂等昆蟲類害蟲，但這 些殺蟲劑多從國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格較高，噴涂后有效期較短（只有一個(gè)月）。采用氣相白炭黑為載體吸附該類殺蟲劑，起到了很好的緩釋 效果，據(jù)測(cè)定，其噴涂后有效期長(zhǎng)達(dá)一年以上。

　　十一、化妝品

　　對(duì)于化妝品來(lái)說(shuō)，要求對(duì)紫外線屏蔽能力強(qiáng)，最好是既能防護(hù)紫外中波（UVB）對(duì)人體的危害，亦能對(duì)紫外長(zhǎng)波（UVA）起防護(hù)作用。 實(shí)質(zhì)上，紫外屏蔽包括兩方面，一是前面所述對(duì)紫外線的吸收，另一方面是對(duì)紫外線的反射，目前，世界上從紫外反射性能角度開發(fā) 的抗紫外劑還未見報(bào)道。　　在防曬產(chǎn)品中以往多使用有機(jī)化合物為紫外線吸收劑，但是存在諸如為了盡可能保護(hù)皮膚不接觸紫外線 而提高添加量之后，會(huì)增加發(fā)生皮膚癌以及產(chǎn)生化學(xué)性過(guò)敏等問(wèn)題，而氣相白炭黑為無(wú)機(jī)成分，易于與化妝品其它組分配伍，無(wú)毒、 無(wú)味，不存在上述問(wèn)題，且自身為白色，可以簡(jiǎn)單地加以著色，尤其可貴的是氣相白炭黑反射紫外能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，被紫外線照射 后不分解，不變色，也不會(huì)與配方中其它組分起化學(xué)反應(yīng)。氣相白炭黑的這些突出特點(diǎn)為防曬化妝品的升級(jí)換代奠定了良好的基礎(chǔ)。

　　十二、抗菌材料

　　利用氣相白炭黑龐大的比表面積、表面多介孔結(jié)構(gòu)和超強(qiáng)的吸附能力以及奇異的理化特性，將銀離子等功能離子均勻地設(shè)計(jì)到氣相白 炭黑表面的介孔中，并實(shí)施穩(wěn)定，成功開發(fā)出高效、持久、耐高溫、廣譜抗菌的納米抗菌粉（粒徑只有70納米左右），不但填補(bǔ)國(guó)內(nèi) 空白，而且主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)日本同類產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè)，當(dāng)納米抗菌粉在水中的濃度僅為0.315%時(shí)，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性代表菌種與 革蘭氏陰性代表菌種的抗菌能力就可以非常明顯的表露出來(lái)，抑菌圈出現(xiàn)2—3mm，且隨著納米抗菌粉在水中濃度的增加，抑菌圈明顯 增大。據(jù)測(cè)定，水中含Ag+為0.01mg/1時(shí)，就能完全殺滅水中的大腸桿菌，并能保持長(zhǎng)達(dá)90天內(nèi)不繁衍出新的菌叢。將納米抗菌粉應(yīng) 用于搪瓷釉料中，生產(chǎn)出具有防霉、抗菌功能的滾筒洗衣機(jī)，其抗菌率高達(dá)99%以上。應(yīng)該指出的是，納米抗菌粉在搪瓷釉料中使用 條件較為苛刻，須在堿性較強(qiáng)的液體中和高溫（900℃左右）燒瓷后仍保持很強(qiáng)的抗菌性能，這是其它抗菌粉望塵莫及的。將納米抗 菌粉添加在內(nèi)墻涂料中，生產(chǎn)出了具有長(zhǎng)久抗菌防霉功能的內(nèi)墻涂料。將納米抗菌粉用在婦女內(nèi)褲洗滌劑、羊毛、羊絨洗滌劑、洗潔 精、洗手液中，經(jīng)衛(wèi)生防疫部門檢測(cè)，其抗菌性能十分顯著。可以預(yù)見，隨著人們健康意識(shí)的增強(qiáng)，納米抗菌粉將逐漸被相關(guān)應(yīng)用企 業(yè)的廣大民眾所接受，在票據(jù)、醫(yī)療衛(wèi)生、化學(xué)建材、家電制品、功能纖維、塑料制品等行業(yè)中嶄露頭角。