CN105060307A - 一种高比表面积白炭黑及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高比表面积白炭黑及其生产方法，其中所述白炭黑的S_BET为200-450m²/g，S_BET/S_CTAB小于或等于1.2，用压汞法测量孔径分布时直径为100nm~30nm的孔隙的总体积大于直径小于或等于50nm的孔隙的总体积的40%。通过本发明方法制备的所述高比表面白炭黑由于高的比表面积和孔结构，使制得的橡胶制品具有良好的耐磨性和扯断强度等性能。

Description

一种高比表面积白炭黑及其生产方法

技术领域

本发明属于无机材料生产领域，涉及一种高比表面积的白炭黑生产方法，特别涉及一种高比表面积特殊结构的白炭黑生产方法。

背景技术

淀水合二氧化硅俗称白炭黑，分子式为SiO₂.nH₂O，白炭黑是橡胶工业重要的补强材料，因其微观结构和聚集体形态和炭黑类似，并在橡胶中有相近的补强性能，故被称为白炭黑。白炭黑按照其生产方法可分为两类，即沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。沉淀法白炭黑作为橡胶补强原材料，主要用于轮胎、鞋类、和其它浅色橡胶制品。在轮胎行业中，过去白炭黑主要用于子午线轮胎的带束层，以增强钢丝和橡胶的粘合性。也有些轮胎企业将白炭黑用于子午线载重轮胎胎面，以提高胎面的抗刺扎和抗崩花性，其用量较少，一般为10～15份。近15年来，由于欧洲和北美对环保和节能的要求日益严格，将白炭黑用于轮胎胎面，可以显著降低轮胎的滚动阻力，同时能保持较好的抗冰滑性和抗湿滑性，其耐磨性仅有稍许降低。1992年，米其林公司率先制造出全用白炭黑的“绿色轮胎”，其滚动阻力较一般轮胎降低约30%，节油及减少汽车废气效果显著。

白炭黑应用于轮胎中作为橡胶的填充剂可以提高制品的耐磨性、耐撕裂强度和硬度，但是传统白炭黑品种的分散性不好，配用白炭黑的胎面胶，虽然滚动阻力比配用炭黑的低，但其耐磨性能却比配用炭黑的差得多，白炭黑应用于轮胎中作为橡胶的填充剂可以提高制品的耐磨性、耐撕裂强度和硬度，但是由于普通白炭黑的原始粒子比较大，聚结体内以及聚结体与聚集体之间的孔隙比较小，和橡胶混炼分散性差，制品的生热高，磨耗高，撕裂强度低，做出的轮胎滚动阻力大，并且在混炼过程中消耗更多的能源。

CN102923722A公开了一种白炭黑的制备方法，包括以下步骤：S1、水玻璃除杂：将水玻璃固体溶解得到原料粗液，然后往原料粗液中加入白炭黑，过滤后得到合格的水玻璃溶液；S2、白炭黑合成：将步骤S1得到的水玻璃溶液与浓硫酸混合，反应后得到白炭黑粗产物；S3、白炭黑提纯：对步骤S2得到的白炭黑粗产物进行压滤、洗涤、打浆，干燥后得到白炭黑成品。

CN102234114A公开了一种白炭黑的制备方法，其特征在于，使四氯化硅与冰混合反应，分离氯化氢气体；剩余固体物质加热水解，然后再干燥、粉碎，得到白炭黑，该制备方法无需高温、高压环境，处理过程节能、节水。

CN101830474A公开了一种白炭黑的制备方法，包括以下步骤：1)在Na₂SiO₃溶液中加入硫酸溶液进行中和，直至终点pH为6～9；然后于30～60℃保温熟化20～120min，得晶种；2)将步骤1)所得的晶种加水稀释；然后升温到60～100℃，在搅拌条件下加入Na₂SiO₃溶液，还同时还加入硫酸溶液进行中和，保证终点PH为6～9;继续加入硫酸溶液搅拌反应，直至终点pH为4～5；再于80～100℃在搅拌条件下老化5～50min，得浆液；3)将浆液冷却后经压滤、洗涤、打浆、喷雾干燥，得白炭黑。

CN104150492A公开一种高分散性白炭黑的生产方法，步骤包括，在磷酸三乙酯的存在下，硫酸与水玻璃发生沉淀反应，沉淀干燥得到白炭黑。

CN104693843A公开了一种环保型白炭黑的制备方法，在白炭黑中加入改性剂制得，其特征在于，所述改性剂由第一组分和第二组分按照重量比1:1～1:5加入到反应釜中搅拌0.5～1.5小时制成，所述第一组分由重量份的氢氧化钠0.01～0.4、水杨酸钠0.01～0.2、脱离子水5～50组成，所述第二组分由重量份的天然胶乳0～100、二乙烯基吡啶-苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳0.1～100、环氧化天然胶乳0～100、脱离子水0～2000、氨水0～20组成，所述白炭黑由商品白炭黑加入脱离子水后研磨成白炭黑悬浮液，将改性剂加入白炭黑悬浮液搅拌后，通过干燥、粉碎后得到环保型白炭黑。

CN103449451A公开了一种提高硫酸沉淀法制备的白炭黑比表面积BET的方法，包括：加入氯化钠作为电解质；和/或降低反应的pH值。具体地，所述氯化钠的加入量可以为0～300g/L，可以将所述反应的pH值降低到8～11来提高硫酸沉淀法制备的白炭黑比表面积BET。

CN101618876A公开了一种比表面积可控制的沉淀法白炭黑制备方法，其特征在于步骤如下：(1)原料：水玻璃，模数3.3-3.5，水溶液比重1.085±0.001；15%硫酸；(2)反应：底料加水玻璃量是总投料量的30-80%，开动搅拌升温至84±1℃，开始加15％%硫酸反应，反应时间40分钟，悬浮液的PH值达到9-10，再同时并流向反应釜中加水玻璃和硫酸，并保持PH值不变，将剩余的70-20%水玻璃用55分钟加完，用30分钟继续加硫酸将反应釜中剩余的水玻璃全部反应完，并将悬浮液的PH值调至2-3；(3)水洗、干燥：采用过滤机对悬浮液进行过滤，滤饼用水洗涤，洗掉硫酸钠，滤饼经浆化，采用喷雾干燥机干燥。

CN103922346A公开了沉淀白炭黑的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：70~80℃初始反应温度下，在质量百分比浓度为7%～10%的水玻璃溶液中，滴加酸化剂酸化，酸化反应的总时间为2.8h～3.2h，反应终点pH值为4.8~6.0，然后70～90℃陈化20~60min小时，然后从反应产物中收集所述高分散性沉淀白炭黑，所述酸化剂为羟基羧酸水溶液。

WO1995956617A1公开了一种疏水白炭黑，可通过下列步骤制得：使水玻璃溶液与酸在pH值7.5-11时反应，用水或稀释的无机碱水溶液洗涤基本除去生成的二氧化硅水凝胶中的离子组分，期间保持水凝胶的pH-值在7.5-11范围，用醇置换水凝胶中包含的水相，并且接着对得到的醇凝胶进行超临界干燥。

“沉淀白炭黑的表面改性及其填充ABS复合材料的性能”，汪明飞等，福建师范大学学报（自然科学版），第29卷第2期，2013年3月研究了采用硼酸酯偶联剂干法改性沉淀白炭黑，并将此改性沉淀白炭黑（SiO₂-EB）填充于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物中制备复合材料（SiO₂-EB/ABS），同时还综述了各种白炭黑制备方法。

然而，上述现有技术中制备的白炭黑的比表面积通常偏低，并且孔体积分布不合理，难以满足高规格要求，另外上述传统白炭黑生产工艺大多数为采用离心干燥方式得到的粉末状，在使用过程中极易飞扬，造成环境污染。本领域需要一种具有高比表面积的特殊结构的白炭黑及其有效制备方法。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述诸多技术问题，本发明人经过深入研究和大量试验，提出了以下技术方案。

在本发明的一方面，提供了一种高比表面积白炭黑，其中所述白炭黑的S_BET为200-450m²/g，S_BET/S_CTAB小于或等于1.2，用压汞法测量孔径分布时直径为100nm~30nm的孔隙的总体积大于直径小于或等于50nm的孔隙的总体积的40%。所述S_BET/S_CTAB优选为0.8-1.0。

所述S_BET为白炭黑的BET表面积，所述S_CTAB为白炭黑的CTAB表面积。本发明人发现，只有当S_BET/S_CTAB小于或等于1.2且用压汞法测量孔径分布时直径为100nm~30nm的孔隙的总体积大于直径小于或等于50nm的孔隙的总体积的40%时，制备的橡胶制品才具有磨耗性能和扯断性能的最佳平衡。

另外，本发明人经过研究发现，通过将白炭黑中直径为100nm~30nm的孔隙的总体积控制在大于直径小于或等于50nm的孔隙的总体积的40%，优选80%，可以使获得的掺混该白炭黑的橡胶制品的生热提高约50%以上。这样的技术效果是本领域技术人员所预料不到的。

所述白炭黑的DOP吸收值（即吸油值）优选为200~350ml/g，更优选为300~320ml/g。

优选地，所述白炭黑的S_BET为200-350m²/g。

在一个特别优选的实审方案中，所述白炭黑的颗粒表面用表面改性剂进行改性。经改性的白炭黑是制备的橡胶制品具有更为良好的力学性能例如冲击强度，另外经过特定改性的白炭黑还可以作为吸附剂使用。如本领域技术人员所通常已知的，白炭黑的改性通常利用其表面的羟基进行。

所述改性剂优选包括硅氧烷类化合物。特别优选为3-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷和下式（I）所示的化合物：

（I）

其改性过程如下：

其中化合物（I）可以商购获得（例如可以购自Fluka试剂公司），或者可以通过本领域常规合成方法，使用3-氨基-5甲基吡唑经由重氮化、然后用LiAlH₄还原制得。

所述改性过程优选通过包括以下步骤的方法进行：

（1）将本发明制备的白炭黑（即二氧化硅）和3-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷在甲苯中回流30分钟至2小时，其中3-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷与白炭黑的加入量比例为0.1:1-0.1:3重量比，然后过滤并在室温下真空干燥；

（2）将步骤（1）获得的产物加入到DMF溶剂中，加入与3-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷摩尔比为1:1.0-1:1.2的化合物（I），回流1-3小时，然后过滤，用乙醇冲洗干净，在室温下真空干燥，即得改性二氧化硅。

这样的改性方法在现有技术中未见报导，不是本领域的常规改性方法，也不是本领域技术人员容易想到的。本发明人发现，通过本发明上述方法改性后，改性白炭黑在与聚合物材料掺混时，对聚合物的品质规格要求可适当降低，例如对聚合物如ABS的杂质容限更高。本发明人还发现，通过上述改性后，改性白炭黑具有特别良好的重金属选择性吸附功能，例如对Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺具有特别良好的选择性吸附作用，其吸附效果是市售普通树脂吸附剂的1.2-1.5倍，对Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺等重金属离子的吸附选择性是市售普通树脂吸附剂的3倍以上，这样的技术效果是本领域技术人员所预料不到的。推测其原因，白炭黑表面吡唑化合物中的氮原子与重金属具有良好的螯合性。另外，在聚合物例如ABS的制备中，要使用聚合催化剂，而这些催化剂基本都是含重金属催化活性金属，并最终被带入聚合物中，当使用通过本发明方法改性的上述白炭黑时，可以使聚合物中的金属离子被固定下来，避免了金属离子的存在对最终制备的产品的不利影响，例如降低了催化降解的发生。这些效果是本发明人先前所未预料到的。

在本发明的另一方面，还提供了上述白炭黑的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）溶解步骤：将固体硅酸钠和水按照2:1-3:1（优选2:1）的质量比加入静压釜中溶解，通入压力大于0.3MPa的水蒸汽，充分溶解1.5-3（优选1.5-2.5）小时，滤出沉淀物后得到透明无杂质的浓液体硅酸钠，其在20℃的密度为1.01～1.40（优选1.1-1.3）g/cm³；其中所述固体硅酸钠的SiO₂/Na₂O重量比为2-4，优选3.0-3.7；

所述固体硅酸钠优选为安徽确成硅化学有限公司固-2型（Na₂O·nSiO₂）硅酸钠。

（2）调节步骤：向步骤（1）得到的浓液体硅酸钠中加入水，以调整其中Na₂O·nSiO₂的浓度至1.0-3.0mol/l，优选1.0-2.0mol/l，进一步优选1.0-1.5mol/l，得到稀液体硅酸钠；

（3）合成步骤：

a.预先在反应釜中加入适量的水及由步骤（2）得到的稀液体硅酸钠；

b.在搅拌速度为15-30rpm，优选20-25rpm的条件下，将质量浓度≤50%，优选为5-15%的无机酸（优选硫酸）水溶液以恒定速率滴加直至反应物料pH为至少7，优选为7-10；

c.将步骤（2）得到的稀液体硅酸钠与无机酸（优选硫酸，或者与硫酸效果类似的酸）按照0.8-1.2:1的重量比同时以一定速率加入合成反应釜中，同时通入蒸汽加热并且使压力大于0.3Mpa，在70℃~100℃的温度下反应50-100min，优选50-80min，保持反应物料pH为至少7，优选为7-10；

d.再滴加硫酸将pH调至3.5-6.5，优选4.0-6.0反应结束得到稀二氧化硅料浆；

反应方程式如下：

Na₂O·nSiO₂+H₂SO₄→nSiO₂+Na₂SO₄+H₂O；

（4）过滤步骤：将步骤（3）得到的稀二氧化硅料浆经过压滤机过滤，先在0.3-0.8MPa，优选0.4-0.6MPa的压力下进料10-20分钟，优选12-17分钟，然后在0.5-0.8MPa，优选0.6-0.8MPa的压力下洗涤，控制洗涤水电导率小于5000us/cm，以除去其中的杂质Na₂SO₄，形成滤饼，保证滤饼中的含固量为15.0%-30.0%、优选20%-25%，硫酸盐含量≤2.0%；

（5）浆化步骤：将步骤（4）得到的滤饼由皮带输送机加入浆化罐中，经过打浆机叶轮的高速剪切，将滤饼打成流动性的浆状的液体，粘度控制在1000cp以下，得到二氧化硅浆液。

（6）干燥步骤：将步骤（5）得到的二氧化硅浆液用水泵送至干燥塔进行喷雾干燥，优选压力式干燥设备，得到白炭黑成品，白炭黑含量大于90.0%。

优选地，在所述（3）合成步骤的子步骤a中，加入的水与稀液体硅酸钠的总重量占步骤（3）反应最终反应物总重量的35%-55%，优选40-50%。

优选地，在步骤（5）和（6）之间还包括对制备的白炭黑进行表面改性的步骤。

所述改性优选用表面改性剂进行。所述改性剂优选为硅氧烷类化合物。特别优选为3-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷和前述式（I）所示的化合物，其改性方法与前文所述方法相同。

在一个特别优选的实施方案中，在步骤（2）中向稀液体硅酸钠中加入电解质，电解质的加入量为稀液体硅酸钠的0.1-5.0重量%，其中所述电解质为添加有吡咯啉酮类聚合物的盐组合物，其组成为：NaCl5-10重量份，KCl0.2-0.5重量份，CaCl₂0.2-0.8重量份；MgCl₂0.001-0.01重量份，NaHCO₃0.1-0.3重量份，吡咯啉酮类聚合物0.05-0.5重量份；所述吡咯啉酮类聚合物的分子式为(–CH₂CHR–)_n，其中R=NC₄H₆O，n约等于100，重均分子量为12,800±2000。本发明人出乎意料地发现，这样的复合电解质添加剂的使用，通过改变白炭黑表面的电位，能够有效防止白炭黑的聚结，大大提高其BET表面积，同时使得可有效控制白炭黑的孔隙分布。

在本发明的又一方面，提供了上述白炭黑在制备ABS/SiO₂复合物中的应用，其方法包括以下步骤：

（1）制备直径为100-500nm（优选300nm）的ABS乳胶；

（2）在步骤（1）的乳胶中加入稀硫酸并缓慢搅拌，使ABS颗粒聚结成粒径为200-300μm的初次颗粒；所需稀硫酸的浓度优选为5-20重量%；

（3）将本发明的白炭黑制成醇溶液分散体，该分散体的制备中加入分散剂；所述醇优选为异丙醇；所述分散剂优选为聚合物阳离子型分散剂。

（4）在反应器中，于搅拌的同时将该分散体加入到步骤（2）获得的ABS乳胶中并继续搅拌20-60分钟以进行掺混，白炭黑的掺混量为ABS/SiO₂复合物的0.1-20%重量，然后进行过滤，在50-80℃下真空干燥5-30小时，即制得ABS/SiO₂复合物。

本发明人经过研究发现，通过使ABS乳胶首先聚集成在规定粒径范围内的初次颗粒，在不明显降低复合物弹性模量、硬度和抗张强度的同时，能够使复合物冲击强度提高35%以上。这是因为SiO₂的形貌与复合物的微观组织和性能之间有非常密切的关系，通过TEM研究发现，与ABS纳米颗粒相比，200-300μm粒径的ABS乳胶（即纳米颗粒胶束）更有利于在基质中的分散，这可能是由于其表面电位发生改变的原因。

在本发明的再一方面，提供了白炭黑作为吸附剂的应用，其中所述白炭黑经表面改性剂改性，特是使用3-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷和前述式（I）所示的化合物用前文所述方法进行改性。

具体实施方式

以下实施例和对比例用于说明本发明，而非限制本发明。

磨耗的测试方法：GB/T1689-1998；扯断强度的测试方法：ASTMD412-1998A；生热的测试方法：ASTMD623-1999；撕裂强度的测试方法：ISO34-1。

实施例1

将SiO₂/Na₂O之重量比为3.35，浓度为1.30mol/l的液体硅酸钠与水加入到反应釜中，水和稀液体硅酸钠的总量占反应最终的44%，滴加10%硫酸直至ph为8.8。

将的稀液体硅酸钠与硫酸按照0.9:1的重量比同时以一定的速率加入合成反应釜中，同时通入蒸汽加热压力大于0.3Mpa，在75℃的温度下反应65min，保持反应物料pH为8.5

再滴加硫酸将pH调至5.0反应结束得到稀二氧化硅料浆；

将得到的稀二氧化硅料浆经过压滤机过滤，先在0.45Mpa的压力下进料13分钟，然后在0.65Mpa的压力下洗涤，直到洗涤水电导率为4000us/cm，形成滤饼，滤饼含固量为22.2％、硫酸盐含量2.0％；

将滤饼加入浆化罐中，制成流动性的浆状的液体，粘度控制在600cp以下，得到二氧化硅浆液.得到的二氧化硅浆液水泵送至干燥塔进行喷雾干燥，用压力式干燥设备进行干燥，得到白炭黑成品。

按照HG/T3061-2009《橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅》的测试方法进行化学测试，结果如下：

氮吸附比表面积BET240m²/g

二氧化硅93.5%

加热减量6.0%

灼烧减量(干基）4.5%

pH（10%水溶液）6.76

邻苯二甲酸二丁脂吸收值2.35

可溶性解离盐（以Na₂SO₄计）1.30

通过压ISO15901-1：2005的测试方法进行测试，孔容为1.85cm²/g

实施例2

将SiO₂/Na₂O之重量比为3.30，浓度为1.25mol/l的液体硅酸钠与水加入到反应釜中，水和稀液体硅酸钠的总量占反应最终的48%，滴加10%硫酸直至ph为9.0。

将的稀液体硅酸钠与硫酸按照1.1:1的重量比同时以一定的速率加入合成反应釜中，同时通入蒸汽加热压力大于0.3Mpa，在80℃的温度下反应60min，保持反应物料pH为8.4

再滴加硫酸将pH调至5.2反应结束得到稀二氧化硅料浆；

将得到的稀二氧化硅料浆经过压滤机过滤，先在0.40Mpa的压力下进料10分钟，然后在0.56Mpa的压力下洗涤，直到洗涤水电导率为3000us/cm，形成滤饼，滤饼含固量为24.5％、硫酸盐含量1.7％；

将滤饼加入浆化罐中，制成流动性的浆状的液体，粘度控制在800cp以下，得到二氧化硅浆液.得到的二氧化硅浆液水泵送至干燥塔进行喷雾干燥，用压力式干燥设备进行干燥，得到白炭黑成品。

按照HG/T3061-2009《橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅》的测试方法进行化学测试，结果如下：

氮吸附比表面积BET259m²/g

二氧化硅92.5%

加热减量5.8%

灼烧减量(干基）4.0%

pH（10%水溶液）6.70

邻苯二甲酸二丁脂吸收值2.34

可溶性解离盐（以Na₂SO₄计）1.10

通过压ISO15901-1：2005的测试方法进行测试，孔容为1.83cm²/g

对比例1

对比例1的样品为市售产品，编号为1#。该市售白炭黑与本发明实施例1和2的白炭黑的区别在于其BET为185m²/g。

对比例2

对比例2的样品为市售产品，编号为2#。该市售白炭黑与本发明实施例1和2的白炭黑的区别在于，用压汞法测量孔径分布时直径为100nm~30nm的孔隙的总体积是直径小于或等于50nm的孔隙的总体积的30%，而实施例1或2的白炭黑用压汞法测量孔径分布时直径为100nm~30nm的孔隙的总体积分别是直径小于或等于50nm的孔隙的总体积的60%和65%。

表1：将上述实施例和对比例的白炭黑按照测试要求制成橡胶产品，产品的机械物理性能参数

通过上述测试结果可以清楚地看出，本发明实施例1和2的白炭黑在磨耗性、扯断强度、生热、扯断伸长率以及撕裂强度方面均明显优于对比例1和2。例如撕裂强度提高约50%。这样的技术效果是本领域技术人员所预料不到的。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种高比表面积白炭黑，其中所述白炭黑的S_BET为200-450m²/g，S_BET/S_CTAB小于或等于1.2，用压汞法测量孔径分布时直径为100nm~30nm的孔隙的总体积大于直径小于或等于50nm的孔隙的总体积的40%。

2.根据权利要求1所述的白炭黑，其中所述白炭黑的DOP吸收值为200~350ml/g。

3.根据权利要求1或2所述的白炭黑，其中所述白炭黑的S_BET为200-350m²/g。

4.根据权利要求1或2所述的白炭黑，其中所述白炭黑的颗粒表面用表面改性剂进行过改性。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的白炭黑的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）溶解步骤：将固体硅酸钠和水按照2:1-3:1（优选2:1）的质量比加入静压釜中溶解，通入压力大于0.3MPa的水蒸汽，充分溶解1.5-3小时（优选1.5-2.5）小时，滤出沉淀物后得到透明无杂质的浓液体硅酸钠，其在20℃的密度为1.01～1.40（优选1.1-1.3）g/cm³；其中所述固体硅酸钠的SiO₂/Na₂O重量比为2-4，优选3.0-3.7；

（2）调节步骤：向步骤（1）得到的浓液体硅酸钠中加入水，以调整其中Na₂O·nSiO₂的浓度至1.0-3.0mol/l，优选1.0-2.0mol/l，进一步优选1.0-1.5mol/l，得到稀液体硅酸钠；

（3）合成步骤：

a.预先在反应釜中加入适量的水及由步骤（2）得到的稀液体硅酸钠；

b.在搅拌速度为15-30rpm，优选20-25rpm的条件下，将质量浓度≤50%，优选为5-15%的无机酸（优选硫酸）水溶液以恒定速率滴加直至反应物料pH为至少7，优选为7-10；

c.将步骤（2）得到的稀液体硅酸钠与无机酸（优选硫酸）按照0.8-1.2:1的重量比同时以一定速率加入合成反应釜中，同时通入蒸汽加热并且使压力大于0.3Mpa，在70℃~100℃的温度下反应50-100min，优选50-80min，保持反应物料pH为至少7，优选为7-10；

d.再滴加硫酸将pH调至3.5-6.5，优选4.0-6.0反应结束得到稀二氧化硅料浆；

反应方程式如下：

Na₂O·nSiO₂+H₂SO₄→nSiO₂+Na₂SO₄+H₂O；

（4）过滤步骤：将步骤（3）得到的稀二氧化硅料浆经过压滤机过滤，先在0.3-0.8MPa，优选0.4-0.6MPa的压力下进料10-20分钟，优选12-17分钟，然后在0.5-0.8MPa，优选0.6-0.8MPa的压力下洗涤，控制洗涤水电导率小于5000us/cm，以除去其中的杂质Na₂SO₄，形成滤饼，保证滤饼中的含固量为15.0%-30.0%、优选20%-25%，硫酸盐含量≤2.0%；

（5）浆化步骤：将步骤（4）得到的滤饼由皮带输送机加入浆化罐中，经过打浆机叶轮的高速剪切，将滤饼打成流动性的浆状的液体，粘度控制在1000cp以下，得到二氧化硅浆液；

（6）干燥步骤：将步骤（5）得到的二氧化硅浆液用水泵送至干燥塔进行喷雾干燥，优选压力式干燥设备，得到白炭黑成品，白炭黑含量大于90.0%。

6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述（3）合成步骤的子步骤a中，加入的水与稀液体硅酸钠的总重量占步骤（3）反应最终反应物总重量的35%-55%，优选40-50%。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中在步骤（5）和（6）之间还包括对制备的白炭黑进行表面改性的步骤。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其中在步骤（2）中向稀液体硅酸钠中加入电解质，电解质的加入量为稀液体硅酸钠的0.1-5.0重量%，其中所述电解质为添加有吡咯啉酮类聚合物的盐组合物，其组成为：NaCl5-10重量份，KCl0.2-0.5重量份，CaCl₂0.2-0.8重量份；MgCl₂0.001-0.01重量份，NaHCO₃0.1-0.3重量份，吡咯啉酮类聚合物0.05-0.5重量份；所述吡咯啉酮类聚合物的分子式为(–CH₂CHR–)_n，其中R=NC₄H₆O，n约等于100，重均分子量为12,800±2000。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的白炭黑或者根据权利要求5-8中任一项方法制备的白炭黑在制备ABS/SiO₂复合物中的应用，其方法包括以下步骤：

（1）制备直径为100-500nm（优选300nm）的ABS乳胶；

（2）在步骤（1）的乳胶中加入稀硫酸并缓慢搅拌，使ABS颗粒聚结成粒径为200-300μm的初次颗粒；

（3）将根据权利要求1-4中任一项所述的白炭黑或者根据权利要求5-8中任一项方法制备的白炭黑制成醇溶液分散体，该分散体的制备中加入分散剂；

（4）在反应器中，于搅拌的同时将该分散体加入到步骤（2）获得的ABS乳胶中并继续搅拌20-60分钟以进行掺混，白炭黑的掺混量为ABS/SiO₂复合物的0.1-20%重量，然后进行过滤，在50-80℃下真空干燥5-30小时，即制得ABS/SiO₂复合物。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的白炭黑或者根据权利要求5-8中任一项方法制备的白炭黑作为吸附剂的应用，其中所述白炭黑经表面改性剂改性。