פחמן שחור לבן, המכונה גם סיליקה מיובשת או סיליקה בהירה, בשמה הכימי סיליקון דיאוקסיד (SiO₂), הוא אבקה לבנה, לא רעילה, אמורפית בקנה מידה ננומטרי. היא נקראת על שם מראהה הלבן ויכולתה לשמש כתחליף לפחמן שחור.

א. מידע בסיסי

• הוֹפָעָהאבקה לבנה או בלוקים גרגיריים או בעלי צורה לא סדירה.
• תכונות כימיותמסיס באלקלים קאוסטיים ובחומצה הידרופלואורית, בלתי מסיס במים, ממסים וחומצות (למעט חומצה הידרופלואורית).
• תכונות פיזיקליותעמידות בטמפרטורה גבוהה, לא דליק, חסר טעם, חסר ריח, עם בידוד חשמלי מעולה.
• מספר CAS: 10279-57-9
• מספר EINECS: 238-878-4

II. רכיבים עיקריים ומבנה

המרכיב העיקרי של פחמן שחור לבן הוא סיליקון דו-חמצני, אשר מיוצג על ידי הנוסחה SiO₂·nH₂O, כאשר nH₂O קיים בצורת קבוצות הידרוקסיל על פני השטח. פחמן שחור לבן הוא חומר נקבובי בעל שטח פנים סגולי ופעילות פני שטח גדולים.

ג. שיטות הכנה

שיטות ההכנה של פחמן שחור לבן כוללות בעיקר שיטת פאזה גזית, שיטת משקעים ושיטת פירוק.

• שיטת פאזה גזיתבאמצעות כלורידי סיליקון (כגון סיליקון טטראכלוריד) כחומרי גלם, פחמן שחור לבן נוצר באמצעות הידרוליזה בלהבה בטמפרטורות גבוהות. לפחמן שחור לבן בפאזה גזית יתרונות של גודל חלקיקים קטן, שטח פנים סגולי גדול וטוהר כימי גבוה, אך תהליך ההכנה מורכב והעלות גבוהה יחסית.
• שיטת משקעיםמשקע סיליקון דו-חמצני נוצר על ידי תגובה של נתרן סיליקט עם חומצה, ולאחר מכן מתקבל פחמן שחור לבן באמצעות סינון, שטיפה, ייבוש ותהליכים אחרים. טכנולוגיית הייצור של פחמן שחור לבן משקעית בוגרת, והציוד פשוט, אך למוצר פעילות נמוכה וקשה לשלוט בחלקיקים.

IV. תחומי יישום

פחמן שחור לבן נמצא בשימוש נרחב בתחומים שונים בשל תכונותיו הייחודיות:

1. תעשיית הגומיפחמן שחור לבן הוא חומר חיזוק חשוב למוצרי גומי, שיכול לשפר את החוזק, עמידות הבלאי, עמידות הקרע ותכונות האנטי-אייג'ינג של מוצרי גומי. הוא נמצא בשימוש נרחב במיוחד בייצור צמיגים, מכיוון שהוא יכול לשפר את אחיזת הצמיגים ולשפר את בטיחות הנהיגה.
2. תעשיית הפלסטיקכחומר חיזוק ומילוי, פחמן שחור לבן יכול לשפר משמעותית את החוזק, הקשיות ועמידות הבלאי של פלסטיק, ולשפר את ביצועי העיבוד של פלסטיק.
3. תעשיית הציפוייםפחמן שחור לבן, כחומר מילוי פיגמנט, יכול לשפר את כוח הכיסוי, ההידבקות ועמידות בפני מזג אוויר של ציפויים, ולהפחית את עלויות הציפוי.
4. תעשיית הניירכחומר מילוי איכותי, שחור פחמן לבן יכול לשפר את הלובן, החלקות והברק של הנייר, ולשפר את ביצועי ההדפסה שלו.
5. תעשיית הקרמיקהבתהליך הייצור של מוצרי קרמיקה, פחמן שחור לבן נמצא בשימוש נרחב בהכנת גלזורות וגופים, ומשפר את החוזק, הקשיות ועמידות הבלאי של מוצרי קרמיקה.
6. תעשיית הדיוכחומר מילוי פיגמנט, פחמן שחור לבן יכול לשפר את כוח הכיסוי, ההידבקות והיציבות של דיו, ולשפר את ביצועי ההדפסה של דיו.
7. תעשיית הקוסמטיקהפחמן שחור לבן, כחומר מילוי ומעבה, יכול לשפר את הדקיקות, היציבות והמגע של מוצרי קוסמטיקה, לווסת את הפרשת השומן בעור ולשפר את איכות העור.
8. תעשיית התרופותפחמן שחור לבן משמש בעיקר בהכנת פורמולציות פרמצבטיות, לשיפור הפיזור, היציבות והזמינות הביולוגית של תרופות, ולהפחתת תופעות לוואי.