沉淀法制備白炭黑的理論基礎

1、四,沉淀法制備白炭黑的理論基礎來源:世界化工網 HYPERLINK 全文請訪問: HYPERLINK /%e7%9d%a1%e8%bf%87%e7%ab%99%e4%ba%86 /睡過站了沉淀法自卑白炭黑的主要原料是工業(yè)水玻璃,它是水溶性的硅酸鹽,在所有硅酸鹽中,堿金屬的硅酸鹽可溶于水,重金屬的硅酸鹽不溶于水.市售的工業(yè)水玻璃通常為粘稠狀的水溶液,屬膠體溶液.一般工業(yè)水玻璃中的Na2O和Si02的物質的量比為1:3.3左右故水玻璃時間上是多聚硅酸鹽.現(xiàn)代科技表明,溶液中SiO2的聚合度并不等于它們的物質的量比;物質的量比越大,聚合度越大見表:22SiOj/NajOfteBMIt合度SiOj/N

2、a2O誦舍臥烘券Q計)%11*0!701.12*03150Z53,323255.4生9+006.乩09.7硅酸鹽是很若的酸其電離常數很小數量級為K1叫-8),K2叫-14).1010硅酸在水中的溶解度也極小，大約為100mg/kg.因此,硅酸很容易從硅酸鹽的水溶液中唄其他酸置換出來,即使很弱的酸,如碳酸,醋酸等.硅酸在水中的溶解度雖小,當在較稀的水玻璃溶液中加入某種酸時,肯定有大量的硅酸生成,然而實驗發(fā)現(xiàn)并不立即有沉淀出來.這是因為初生的單分子硅酸是溶于水的,隨著時間的推移單硅酸聚合成低聚硅酸,在聚合成高聚硅酸然后在水溶液ph=710且無鹽存在時可以進一步聚合為硅溶膠;而在pH2)配位數位4;

3、而在酸性溶液總(ph2)則配位數為6,即6配位的水合硅酸(H2O)2Si(OH)4和水合硅酸正離子(H2O)3Si(OH)J+存在于酸性溶液只能怪.硅酸溶液的酸堿度直接影響硅酸的聚合機制,致使聚硅酸的結構和性質不同.如把酸加入硅酸鈉中可獲得堿性范圍內的硅酸;若把硅酸鈉加入酸中則可獲得酸性范圍內的硅酸.兩者的聚合產物是不同的.關于硅酸的自聚合作用機制已研究100多年,始終未有滿意的結果,尤其難以全面概括硅酸聚合的重要性.70年代后期,南京大學戴安邦教授等人提出了一種聚合機制,并為實驗所驗證,對解釋硅酸的自聚合作用于大量事實較為一致.可惜的是這一機理也不完善,只能解釋線性聚合,油漆不能解釋強堿條件

4、下的聚合.戴安邦等人的研究成果認為:硅酸濃度在超過溶解度以后,聚合作用就發(fā)生了.硅酸在酸性,中性及微堿性溶液中,存在著兩種不容的聚合機理.這主要是由于硅酸根離子在不同的ph范圍內以不用的聚合狀態(tài)存在,而這些不同狀態(tài)的硅酸根離子間的聚合反應類型也不同.他們認為,自微堿性溶液中單硅酸離子的存在形式為r0_rr0_r2rohi1OH1r1:HOSiOH二1HOStHH1HOSiOH1_-o-JLojJ-OH（）HriHOOHl/SiZlHOOHL-SiO-SiOH+0HOHOHOH溶液中存在著的不同聚合度的硅酸分子和硅酸負離子祥按同禪的機理不斷地進行聚合反應，直至最終形成凝膠，其通式可以寫眸fHA；

5、+HA,=HJA.+OH*(2在酸性溶液中”聚合反應主要是通過硅酸的中性分子和一價正離子閭植短鍵合界作用r.onriiHO-SiOH+i1SiOHiOH-11OHJ2HOHZOOH/SiSi/I/HOOH-OH01OH0H_0H?/生成的二聚體正離子的一部分可能會發(fā)生電離OHCH2O)(HO)3SiSi(OH)z(OHt0H/(H2O)(HO)3SiSi(OH)3,(7)式反復進行直至最終發(fā)生凝膠4其通氏可以寫作：+H九H3Ai+2HaO上述機理說明,硅酸有兩種類型的聚合機理.在酸性溶液中,硅酸的聚合按(8)式進行反應反應的進行會使溶液的ph值略有降低而在微堿性或中性的溶液中，硅酸的聚合按式進行,結果有少量的OH負離子釋放出來使體系的ph略有升高.根據這個機制,還可以導出硅酸聚合動力學定量關系式,成為硅酸聚合作用理論.它不僅能說明硅酸聚合作用于溶