{"id":4069,"date":"2025-04-08T14:26:02","date_gmt":"2025-04-08T06:26:02","guid":{"rendered":"https:\/\/www.powdergrindingmill.com\/?p=4069"},"modified":"2025-04-10T13:57:21","modified_gmt":"2025-04-10T05:57:21","slug":"white-carbon-black-%ef%bc%9apolymer-material-additive-for-rubber-industry","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.powdergrindingmill.com\/de\/white-carbon-black-%ef%bc%9apolymer-material-additive-for-rubber-industry\/","title":{"rendered":"Wei\u00dfkohle schwarz \uff1aPolymermaterialzusatzstoff f\u00fcr die Gummiindustrie"},"content":{"rendered":"

Im Gummi- und vielen Bereichen der Materialwissenschaft spielt eine Substanz namens Wei\u00dfes Kohlenstoffschwarz<\/a> eine wichtige Rolle. Viele Menschen kennen vielleicht, dass das wei\u00dfe Silicastaub allgemein als Wei\u00dfkohleblack bezeichnet wird. Aber wie kam es zu diesem Namen? Um das zu beantworten, m\u00fcssen wir seine Verbindung zu Kohlenstoffschwarz betrachten.<\/p>\n\n\n\n

Das Verst\u00e4ndnis von Kohlenstoffschwarz hat eine lange Geschichte. Vor \u00fcber 3000 Jahren hatten die Menschen bereits die Technik beherrscht, Rauch zu verbrennen, um Tinte herzustellen. Die Produktionstechnologie f\u00fcr Kohlenstoffschwarz entwickelte sich jedoch lange Zeit nur langsam. Erst 1872 begann die Kohlenstoffschwarzindustrie mit der gro\u00dftechnischen Produktion, und der Begriff \u201eKohlenstoffschwarz\u201c kam in Gebrauch.<\/p>\n\n\n\n

1912 wurde die Verst\u00e4rkungswirkung von Kohlenstoffschwarz auf Gummi entdeckt, insbesondere seine F\u00e4higkeit, die Verschlei\u00dffestigkeit von Reifen erheblich zu verbessern. Dies f\u00fchrte zu einer steigenden Nachfrage nach Kohlenstoffschwarz, wodurch es zu einem unverzichtbaren Material in der Gummiindustrie wurde. W\u00e4hrend des Ersten Weltkriegs gab es einen Mangel an Energierohstoffen f\u00fcr die Kohlenstoffschwarzproduktion.
Deutschland begann, ausgef\u00e4lltes wei\u00dfes Silicastaub als Ersatz zu verwenden. Dieses wei\u00dfe amorphe Silicastaub hat \u00e4hnliche Eigenschaften und Verwendungen wie Kohlenstoffschwarz.
Deshalb wird es genannt Wei\u00dfes Kohlenstoffschwarz<\/a>.
Mit der rasanten Entwicklung der Automobil- und Transportindustrie sowie den steigenden Rohstoffkosten f\u00fcr Kohlenstoffschwarz wuchs der Bedarf an Energieeinsparung und Emissionsreduzierung. Daher wurde die Rolle von Wei\u00dfkohleblack als Verst\u00e4rkungsmaterial in der Gummiindustrie immer wichtiger.<\/p>\n\n\n\n

Heute k\u00f6nnen wei\u00dfe Kohlenstoffschwarz vollst\u00e4ndig Kohlenstoffschwarz in der Verst\u00e4rkung von farbigen Gummiprodukten ersetzen. Es erf\u00fcllt den Bedarf an wei\u00dfen oder translucent Produkten, die sich besonders gut f\u00fcr die Herstellung von Auto-\u201egr\u00fcnen Reifen\u201c und Winterreifen eignen. Es hilft Reifen, den Rollwiderstand zu senken und die Traktion zu verbessern, was die Kraftstoffeffizienz erh\u00f6ht.<\/p>\n\n\n\n

\"Wei\u00dfes<\/figure>\n\n\n\n

Herstellungsmethode von Wei\u00dfkohleblack<\/h2>\n\n\n\n

Es gibt viele Methoden zur Herstellung von Silica, die haupts\u00e4chlich in F\u00e4llungsmethode und Gasphasenmethode unterteilt werden.<\/p>\n\n\n\n

Ausgef\u00e4lltes wei\u00dfes Kohlenstoffschwarz wird \u00fcblicherweise durch eine Neutralisations-F\u00e4llungsreaktion zwischen Silikaten (meist Natriummetasilikat) und anorganischen S\u00e4uren (typischerweise Schwefels\u00e4ure) hergestellt, um hydratisiertes Silicastaub zu produzieren.
Seine Partikelgr\u00f6\u00dfe betr\u00e4gt etwa 20-40 nm, mit geringerer Reinheit und schw\u00e4cheren Verst\u00e4rkungseigenschaften im Vergleich zu pyrogenem Silicastaub. Die dielektrischen Eigenschaften der Gummimischung, insbesondere nach Feuchtigkeitsaufnahme, sind ebenfalls schlechter. Es ist jedoch g\u00fcnstiger und hat eine bessere Verarbeitung. Es kann allein in allgemeinen Gummis wie NR und SBR verwendet werden oder mit Kohlenstoffschwarz gemischt werden, um die Widerstandsf\u00e4higkeit des Gummis gegen Flexrisse zu verbessern und das Risswachstum zu verlangsamen. Pyrogenes Silicastaub wird hingegen durch thermische Zersetzung von Polysilicic-Halogeniden (SiClx) bei hohen Temperaturen durch eine Dampfphasenreaktion hergestellt. Es ist auch bekannt als Kalzinierung oder Trocknungsverfahren der Wei\u00dfkohleblack-Produktion.<\/p>\n\n\n\n

Trockene Methode Wei\u00dfes Kohlenstoffschwarz<\/a> hat eine \u00e4u\u00dferst kleine Partikelgr\u00f6\u00dfe, etwa 15-25 nm, mit hoher Dispergierbarkeit und niedrigen Verunreinigungen. Sie bietet gute Verst\u00e4rkungseigenschaften, ist jedoch komplex und kostenintensiv in der Herstellung. Sie wird haupts\u00e4chlich in Silikongummi eingesetzt, um transparente oder transluzente Produkte herzustellen. Diese Produkte besitzen gute physikalische, mechanische und dielektrische Eigenschaften sowie eine ausgezeichnete Wasserbest\u00e4ndigkeit.<\/p>\n\n\n\n

Struktur von Wei\u00dfkohleblack<\/h2>\n\n\n\n

Strukturell besteht etwa 95-99 % von Wei\u00dfkohleblack aus SiO\u2082. Die Struktur von Wei\u00dfkohleblack variiert je nach Herstellungsverfahren. Pyrogenes Silicastaub hat eine interne Struktur, die fast vollst\u00e4ndig aus einem eng gepackten dreidimensionalen Silikatnetzwerk besteht. Diese Struktur f\u00fchrt zu geringer Feuchtigkeitsaufnahme, starker Oberfl\u00e4chenadsorption und hervorragenden Verst\u00e4rkungseigenschaften. Im Gegensatz dazu beh\u00e4lt ausgef\u00e4lltes Silicastaub neben der Bildung eines dreidimensionalen Silikatnetzwerks auch eine betr\u00e4chtliche Menge an zweidimensionalen Silikatstrukturen bei. Dies macht die Struktur por\u00f6ser, mit vielen Kapillaren, was sie anf\u00e4lliger f\u00fcr Feuchtigkeitsaufnahme macht und somit ihre Verst\u00e4rkungsaktivit\u00e4t verringert. <\/p>\n\n\n\n

Die Grundpartikel von Wei\u00dfkohleblack sind kugelf\u00f6rmig. W\u00e4hrend der Produktion kollidieren diese Partikel bei hohen Temperaturen, um kettenartige Strukturen zu bilden, die durch chemische Bindungen verbunden sind. Die kettenartigen Strukturen werden durch Wasserstoffbr\u00fccken weiter verbunden, um Sekund\u00e4raggregate zu bilden. Diese Aggregate lassen sich beim Mischen leicht zerbrechen.<\/p>\n\n\n\n

\"Siliciumdioxid\"<\/figure>\n\n\n\n

Chemische Oberfl\u00e4cheneigenschaften von Silica<\/h2>\n\n\n\n

Ihre Oberfl\u00e4che enth\u00e4lt benachbarte Hydroxylgruppen, isolierte Hydroxylgruppen und Dihydroxygruppen. Pyrogenes Silicastaub hat mehr Oberfl\u00e4chenhydroxylgruppen als ausgef\u00e4lltes Silicastaub, die bei h\u00f6heren Temperaturen schwer zu entfernen sind. Diese Oberfl\u00e4chenfunktionen sind reaktiv und umfassen Dehydratisierungs- und Hydrolysereaktionen, Reaktionen mit Acylchloriden, Reaktionen mit aktivem Wasserstoff und Wasserstoffbr\u00fcckenbildung. Die Oberfl\u00e4che von Wei\u00dfkohleblack zeigt eine starke chemische Adsorptionsaktivit\u00e4t, die mit ihren Hydroxylgruppen zusammenh\u00e4ngt.<\/p>\n\n\n\n

Sie kann sich durch Wasserstoffbr\u00fccken mit Wasser verbinden und eine Mehrschichtadsorption bilden. Au\u00dferdem kann sie viele organische kleine Molek\u00fcle adsorbieren. Amine oder Alkohole mit mehreren funktionellen Gruppen haben eine h\u00f6here Adsorptionsf\u00e4higkeit als solche mit nur einer funktionellen Gruppe. Daher werden in SiO\u2082-Verbindungen oft mehrfunktionale Agenten wie Ethanolamin, Ethylenglycol und Triethanolamin als Aktivatoren verwendet. Wenn Wei\u00dfkohleblack erhitzt wird, wird Feuchtigkeit freigesetzt. Die meiste Feuchtigkeit wird zwischen 150-200\u00b0C freigesetzt.<\/p>\n\n\n\n

Nach 200\u00b0C verlangsamt sich die Freisetzungsrate, mit einem deutlichen Wendepunkt. Vor dem Wendepunkt wird adsorbiertes Wasser desorbiert. Nach dem Wendepunkt durchlaufen Oberfl\u00e4chenhydroxylgruppen Kondensationsreaktionen. Es gibt zwei M\u00f6glichkeiten, die Strukturierung zu verhindern. Eine ist die Zugabe von Substanzen w\u00e4hrend des Mischens, die mit den Oberfl\u00e4chenhydroxylgruppen von Wei\u00dfkohle reagieren k\u00f6nnen, wie Hydroxylsilikon, Diphenylsilan-Glycol oder Silazane. Die andere M\u00f6glichkeit ist die Vorbehandlung der Oberfl\u00e4che von Wei\u00dfkohle durch Entfernen einiger Oberfl\u00e4chenhydroxylgruppen.<\/p>\n\n\n\n

Verst\u00e4rkungseffekt auf Silikonkautschuk<\/h2>\n\n\n\n

Wei\u00dfkohle ist ein wei\u00dfer Verst\u00e4rker mit Verst\u00e4rkungseigenschaften, die nur von Ru\u00df \u00fcbertroffen werden. Vulkanisierter Gummi mit einer bestimmten Menge an Wei\u00dfkohle weist h\u00f6here Festigkeit auf. Er hat auch eine gr\u00f6\u00dfere Dehnung, h\u00f6here Rei\u00dffestigkeit, h\u00f6here H\u00e4rte und bessere Isolierung.<\/p>\n\n\n\n

Typischerweise werden Ru\u00df und Wei\u00dfkohle zusammen verwendet, um eine bessere Gesamtleistung zu erzielen. Dennoch bestehen bei Wei\u00dfkohle weiterhin Probleme bei der Verarbeitung, statischer Elektrizit\u00e4t und Kosten. Ihre Entwicklungsrichtung konzentriert sich auf eine h\u00f6here Dispergierbarkeit, Verfeinerung, Granulierung und Oberfl\u00e4chenmodifikation. Diese Verbesserungen zielen darauf ab, ihre Rolle in Materialbereichen zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n

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