БЕЛАЯ САЖА

Белая сажа представляет собой диоксид кремния, который получается осаждением из раствора силиката натрия - жидкого стекла - кислотой, чаще всего серной, с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой. Химическая формула – m SiO₂ · n Н₂О.

Белая сажа  является основой для получения большого количества наполнителей для полимерных композиционных материалов, которые являются продуктами модификации белой сажи органическими модификаторами, чаще всего полимерным воском.

В зависимости от назначения и показателей качества, согласно ГОСТу  18307-78, белая сажа должна выпускаться четырех марок:  БС-30, БС-50, БС-100 и БС-120.

Средний размер частиц белой сажи:

•  для марки БС-30  составляет 60-108 нм;
•  для марки БС-50  составляет 50-77 нм;
•  для марки БС-100  составляет 23-34 нм;
•  для марки БС-120  составляет 19-27 нм. В зависимости от способа получения и обработки продукт содержит больше или меньше связанной воды, причем изменяется и форма связи воды с SiO2 — от прочной химической и координационной до слабой адсорбционной. Белую сажу получают двумя основными методами: жидкофазным и газофазным.

Жидкофазный метод заключается в осаждении аморфной кремнекислоты из растворов силиката натрия кислыми реагентами - соляной кислотой, углекислотой и др. при 70—90° С обычно в присутствии солей металлов II или III группы. Полученный продукт фильтруют, промывают и сушат.
В зависимости от условий осаждения и природы коагулянтов белая сажа получается кислой, нейтральной или щелочной.
Сухой продукт подвергают размолу.

Степень дисперсности и пористости частиц белой сажи зависит от природы агента разложения - вещества, разлагающего силикат, и коагулянта, условий осаждения, фильтрации и сушки.
При двух последних операциях возможно агрегирование частиц вследствие дальнейшей конденсации поликремниевых кислот. Поэтому условия фильтрации и сушки тщательно регламентируются.

Газофазный метод получения белой сажи типа аэросил заключается в гидролизе четыреххлористого или четырехфтористого кремния водяным паром - точнее гремучей смесью при 1000—1100° С.
Получается малогидратированный и очень чистый продукт высокой дисперсности и незначительной пористости. Однако этот способ отличается большими затратами энергии, высокой стоимостью сырья и образованием большого количества побочного продукта НСl, который необходимо рационально использовать.
Разновидностью метода является гидролиз четыреххлористого кремния парами воды при невысоких температурах - аэрогельный способ. Помимо получения белой сажи жидкофазным и газофазным методами разработан метод получения так называемых силикатных и силикатномасляных каучуков путем холодного осаждения двуокиси кремния при коагуляции каучука. Основными недостатками белой сажи, ограничивающими ее применение в резиновой промышленности, является большая, чем у углеродной сажи, плотность и худшая смачиваемость каучуками. Для улучшения смачиваемости углеводородами - каучуками сажу подвергают карбофилизации = гидрофобизации - обработке поверхностно-активными веществами, которые адсорбируются полярными группами на поверхности кремнезема.
В качестве поверхностно-активных веществ используются спирты, алифатические или циклоалифатические амины, содержащие более шести атомов углерода, кремнийорганические соединения например силиконовое масло.

Применение белой сажи

В резинах на основе силоксановых каучуков белая сажа улучшает механические характеристики, повышает теплостойкость и огнестойкость. В резинах на основе хлоропреновых, бутадиен-нитрильных и фторкаучуков белая сажа по усиливающим свойствам равноценна углеродной, превосходит ее по влиянию на маслостойкость и теплостойкость и придает высокое сопротивление скольжению.
Белую сажу вводят вместе с углеродной в протекторные резины шин, работающих в тяжелых условиях. Введение небольших количеств белой сажи уменьшает общую износостойкость протектора, увеличивает сопротивление элементов его рисунка скалыванию.
Белые сажи рекомендуются также как добавки в каркасные резины для повышения прочности связи этих резин с кордом. По физико-химическим показателям белая сажа должна соответствовать нормам, указанным в таблице.

БЕЛАЯ САЖА: свойства и технические характеристики

Внешний вид	БС-30	БС-50	БС-100	БС-120
	Порошок и непрочные комочки белого цвета			Порошок и непрочные комочки или гранулы белого цвета
Массовая доля двуокиси кремния, в % не менее	85	76	86	86
Массовая доля влаги, в % не более	6,5	6,5	-	-
Потери в массе при прокаливании, в %	4,5-7,5	7,0-10,0	5,0-7,0	3,5-7,0
Не нормируется	0,03	0,15	0,17
Массовая доля алюминия, в пересчёте на окись алюминия, в % не более	Не нормируется	0,1	0,1
Массовая доля хлоридов (Cl), в % не более	Не нормируется	0,6	1	1
Массовая доля сульфидов (SO24), в % не более	Не нормируется			0,2
Массовая доля кальция и магния в пересчёте на окись кальция, в % не более	0,5	7	0,8	0,8
Массовая доля щелочности в пересчёте на окись натрия для порошкообразной, в % не более	0,9	1,8	Не нормируется	1,1
Массовая доля щелочности в пересчёте на окись натрия для грануллированной, в % не более		–—	–—	0,5
РН водной вытяжки:
для порошкообразной	8,0-10,0	9,0-10,5	7,0-8,5	8,0-9,5
для граннулированной	–—	–—	–—	7,0-8,5
Массовая доля для фторидов (F-), %, не более	2,5	Не нормируется
Насыпная плотность г/дм3
для неуплотнённой	170-220	150-200	80-130	120-150
для уплотнённой	220-280	170-220	180-230
для граннулированной	–—	–—	–—	220-320
Удельная поверхность по адсорбции фенола, в м2/г	35±10	45±10	100±20	120±20
Массовая доля остатка на сите с сеткой 014К по ГОСТ 6613, в % не более	0,25	0,15	0,1	0,02
Массовая доля пыли для сажи граннулированной, %, не более	–—	–—	–—	2,0
Механическая прочность гранул, %	–—	–—	–—	1,0-2,5

Упаковка и транспортировка

Упаковывают белую сажу в четырёхслойные ламинированные мешки с одним слоем изламинированной полиэтиленом мешочной бумаги массой не более 20кг и мягкие специализированные контейнеры разового использования типа МКР-1,0С массой до 400кг. Транспортируют любым видом транспорта в соответствие с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта. Гарантийный срок хранения белой сажи - 6 месяцев со дня изготовления.