纳米二氧化硅的用途.docx

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1、纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一，由于其粒径很小，因此比 表面积大,表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有 特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特 性，有着不行取代的作用。纳米二氧化硅俗称超微细白炭黑”，广泛用于各行业作为添加 剂、催化剂载体，石油化工，脱色剂，消光剂，橡胶补强剂，塑料充填剂，油墨增稠剂， 金属软性磨光剂，绝缘绝热填充剂，高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种 领域。并为相关工业领域的进展供应了新材料基础和技术保证。由于它在磁性、催化性、 光汲取、热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出

2、特异功能，因而得到人们的极大重视。（-X电子封装材料有机物电致发光器材（OELD ）是目前新开发研制的一种新型平面显示器件，具有开 启和驱动电压低，且可直流电压驱动，可与规模集成电路相匹配，易实现全彩色化，发光 亮度高（105cd/m2 ）等优点，但OELD器件使用寿命还不能满足应用要求，其中需要 解决的技术难点之一就是器件的封装材料和封装技术。目前，国外（日、美、欧洲等）广 泛采纳有机硅改性环氧树脂，即通过两者之间的共混、共聚或接枝反应而达到既能降低环 氧树脂内应力又能形成分子内增韧，提高耐高温性能，同时也提高有机硅的防水、防油、 抗氧性能，但其需要的固化时间较长（几个小时到几天），要加快固

3、化反应，需要在较高温 度（6CTC至100。（：以上）或增大固化剂的使用量，这不但增加成本，而且还难于满足大规 模器件生产线对封装材料的要求（时间短、室温封装1将经表面活性处理后的纳米二氧化 硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基质中，可以大幅度地缩短封装材料固化时间（为 2.0-2.5h ），且固化温度可降低到室温，使OELD器件密封性能得到显著提高，增加OELD器 件的使用寿命。（树脂复合材料树脂基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，但近年来材料界和国民经济支柱 产业对树脂基材料使用性能的要求越来越高，如何合成高性能的树脂基复合材料，已成为 当前材料界和企业界的重要课题。纳米二氧化硅的问

4、世，为树脂基复合材料的合成供应了 新的机遇，为传统树脂基材料的改性供应了一条新的途径，只要能将纳米二氧化硅颗粒充 分、匀称地分散到树脂材料中，完全能达到全面改善树脂基材料性能的目的。1、提高强度和延长率。环氧树脂是基本的树脂材料，把纳米二氧化硅添加到环氧树脂 中，在结构上完全不同于粗晶二氧化硅（白炭黑等）添加的环氧树脂基复合材料，粗晶SiO2 一般作为补强剂加入，它主要分布在高分子材料的链间中，而纳米二氧化硅由于表面严峻 的配位不足、浩大的比表面积以及表面欠氧等特点，使它表现出极强的活性，很简洁和环 氧环状分子的氧起键合作用，提高了分子间的键力，同时尚有一部分纳米二氧化硅颗粒仍 旧分布在高分子

5、链的空隙中，与粗晶SiO2颗粒相比较，表现很高的流涟性，从而使纳米 二氧化硅添加的环氧树脂材料强度、韧性、延展性均大幅度提高。2、提高耐磨性和改善材料表面的光滑度。纳米二氧化硅颗粒比SiO2要小1001000 倍，将其添加到环氧树脂中，有利于拉成丝。由于纳米二氧化硅的高流淌性和小尺寸效应, 使材料表面更加致密细洁，摩擦系数变小，加之纳米颗粒的高强度，使材料的耐磨性大大 增加。3、抗老化性能。环氧树脂基复合材料使用过程中一个致命的弱点是抗老化性能差，其 缘由主要是太阳辐射的280400nm波段的紫外线中、长波作用，它对树脂基复合材料的 破坏作用是特别严峻的，高分子链的降解致使树脂基复合材料快速老

6、化。而纳米二氧化硅 可以剧烈地反射紫外线，加入到环氧树脂中可大大削减紫外线对环氧树脂的降解作用，从 而达到延缓材料老化的目的。（三塑料采用纳米二氧化硅透光、粒度小，可以使塑料变得更加致密，在聚苯乙烯塑料薄膜中 添加二氧化硅后，不但提高其透亮度、强度、韧性，而且防水性能和抗老化性能也明显提高。通过在一般塑料聚氯乙烯中添加少量纳米二氧化硅后生产出的塑钢门窗硬度、 光滑度和抗老化性能均大幅提高。采用纳米二氧化硅对一般塑料聚丙嫡进行改性，主要技 术指标（吸水率、绝缘电阻、压缩残余变形、挠曲强度等）均达到或超过工程塑料尼龙6 的性能指标，实现了聚丙烯铁道配件替代尼龙6使用，产品成本大幅下降，其经济效益和

7、 社会效益特别显著。（四X涂料我们国家是涂料生产和消费大国，但当前国产涂料普遍存在着性能方面的不足，诸如 悬浮稳定性差、触变性差、耐候性差、耐洗刷性差等，致使每年需进口大量高质量的涂料。 上海、北京、杭州、宁波等地的一些涂料生产企业敢于创新，胜利地实现了纳米二氧化硅 在涂料中的应用，这种纳米改性涂料一改以往产品的不足，经检测其主要性能指标除对比 率不变外，其余均大幅提高，如外墙涂料的耐洗刷性由原来的一千多次提高到一万多次， 人工加速气候老化和人工辐射暴露老化时间由原来的250小时（粉化1级、变色2级）提 高到600小时（无粉化，漆膜无变色，色差值4.8 ）,此外涂膜与墙体结合强度大幅提高， 涂

8、膜硬度显著增加，表面自洁力量也获得改善。（五、橡胶橡胶是一种伸缩性优异的弹性体，但其综合性能并不令人满足，生产橡胶制品过程中 通常需在胶料中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性，但由于炭黑的加入使得制品均为黑色，且档次不高。而纳米Si02在我们国家的问世为生产精彩彩新奇、性能优异的新一 代橡胶制品奠定了物质基础。在一般橡胶中添加少量纳米Si02后，产品的强度、耐磨性和抗老化性等性能均达到或 超过高档橡胶制品，而且可以保持颜色长期不变。纳米改性彩色三元乙丙防水卷材，其耐 磨性、抗拉强度、抗折性、抗老化性能均提高超显，且颜色艳丽，保色效果优异。彩色轮 胎的研制工作也取得了肯定的进展，如轮胎侧面胶的

9、抗折性能由原来的10万次提高到50 万次以上,有望在不久的将来，实现国产汽车、摩托车轮胎的彩色化。（六1颜（染）料有机颜（染）料虽具有艳丽的颜色和很强的着色力，但一般耐光、耐热、耐溶剂和耐 迁移性能往往不及无机颜料。通过添加纳米Si02对有机颜（染）料进行表面改性处理，不 但使颜（染）料抗老化性能大幅提高，而且亮度、色调和饱和度等指标也均消失肯定程度 的提高，性能可与进口高档产品相媲美，极大地拓宽了有机颜（染）料的档次和应用范围。（七X陶瓷用纳米Si02代替纳米A1203添加到95瓷里，既可以起到纳米颗粒的作用，同时它 又是其次相的颗粒，不但提高陶瓷材料的强度、韧性，而且提高了材料的硬度和弹性

10、模量 等性能，其效果比添加A1203更抱负。 采用纳米Si02来复合陶瓷基片，不但提高了 基片的致密性、韧性和光滑度，而且烧结温度大幅降低。此外，纳米Si02在陶瓷过滤网、 刚玉球等陶瓷产品中应用效果也特别显著。（八）、密封胶、粘结剂密封胶、粘结剂是量大、面广、使用范围宽的重要产品。它要求产品粘度、流淌性、固化速度达最佳条件。我们国家在这个领域的产品比较落后，高档的密封胶和粘结剂都依 靠进口。国外在这个领域的产品已经采纳纳米材料作改性剂，而纳米Si02是首选材料，它 主要是在纳米Si02表面包敷一层有机材料，使之具有憎水性，将它添加到密封胶中很快形 成一种硅石结构，即纳米SiOX小颗粒形成网络

11、结构抑制胶体流淌，加快固化速度，提高粘 结效果，由于纳米Si02颗粒尺小从而也增加了产品的密封性和防渗性。（九X玻璃钢制品玻璃钢制品虽然有轻质、高强、耐腐蚀等优点，但其本身硬度较低、耐磨性较差。有 关专家通过超声分散方法将纳米Si02添加到胶衣树脂中，与未加纳米Si02的胶衣做性能 对比试验，发觉其莫氏硬度由原来的2.2级（相当于石膏的硬度）提高到2.82.9级（3 级是自然大理石硬度）,耐磨性提高12倍，因纳米颗粒与有机高分子产生接枝和键合作 用，使材料韧性增加，故抗拉强度和抗冲击强度提高1倍以上，耐热性能也大幅提高。（十）药物载体随着当前城市生活垃圾的大幅增长以及环境污染的日趋严峻，加大毁

12、灭四害”的力 度、预防疾病的传播已特别迫切。在树干上涂刷石灰、向垃圾箱喷洒药水已作用不大，现 在大城市已采纳喷涂中枢神经麻醉药类杀虫剂来毁灭蚊子、苍蝇、嶂螂等昆虫类害虫，但 这些杀虫剂多从国外进口，价格较高，喷涂后有效期较短（只有一个月X采纳纳米Si02 为载体吸附该类杀虫剂，起到了很好的缓释效果，据测定，其喷涂后有效期长达一年以上。（十一化妆品对于化妆品来说，要求对紫外线屏蔽力量强，最好是既能防护紫外中波（UVB ）对人体的危害，亦能对紫外长波（UVA ）起防护作用。实质上，紫外屏蔽包括两方面，一是前 面所述对紫外线的汲取，另一方面是对紫外线的反射，目前，世界上从紫外反射性能角度 开发的抗紫

13、外剂还未见报道。在防晒产品中以往多使用有机化合物为紫外线汲取剂，但是存在诸如为了尽可能爱护 皮肤不接触紫外线而提高添加量之后，会增加发生皮肤癌以及产生化学性过敏等问题，而 纳米Si02为无机成分，易于与化妆品其它组安排伍，无毒、无味，不存在上述问题，且自 身为白色，可以简洁地加以着色，尤其珍贵的是纳米Si02反射紫外力量强、稳定性好，被 紫外线照耀后不分解，不变色，也不会与配方中其它组分起化学反应。纳米Si02的这些突 出特点为防晒化妆品的升级换代奠定了良好的基础。（十二抗菌材料采用纳米Si02浩大的比表面积、表面多介孔结构和超强的吸附力量以及奇异的理化特 性，悌艮离子等功能离子匀称地设计到纳

14、米SiOX表面的介孔中，并实施稳定，胜利开发出 高效、长久、耐高温、广谱抗菌的纳米抗菌粉（粒径只有70纳米左右），不但填补国内空 白，而且主要技术指标均达到或超过日本同类产品。经检测，当纳米抗菌粉在水中的浓度 仅为0.315%时，对革兰氏阳性代表菌种与革兰氏阴性代表菌种的抗菌力量就可以特别明 显的表露出来，抑菌圈消失2-3mm ,且随着纳米抗菌粉在水中浓度的增加，抑菌圈明显 增大。据测定，水中含Ag+为0.01mg/l时，就能完全杀灭水中的大肠杆菌，并能保持长 达90天内不繁衍出新的菌丛。将纳米抗菌粉应用于搪瓷釉料中，生产出具有防霉、抗菌功能的滚筒洗衣机，其抗菌 率高达99%以上。应当指出的是

15、，纳米抗菌粉在搪瓷釉料中使用条件较为苛刻，须在碱性 较强的液体中和高温（900（左右）烧瓷后仍保持很强的抗菌性能，这是其它抗菌粉望尘 莫及的。将纳米抗菌粉添加在内墙涂料中，生产出了具有长期抗菌防霉功能的内墙涂料。 将纳米抗菌粉用在妇女内裤洗涤剂、羊毛、羊绒洗涤剂、洗洁精、洗手液中，经卫生防疫 部门检测，其抗菌性能特别显著。可以预见，随着人们健康意识的增加，纳米抗菌粉将渐 渐被相关应用企业的广阔民众所接受，在票据、医疗卫生、化学建材、家电制品、功能纤 维、塑料制品等行业中崭露头角。（十三1其它1、在光学领域的应用 纳米微粒应用于红外反射材料主要是制成薄膜和多层膜来使 用。纳米微粒的膜材料在灯泡工

16、业上有很好的应用前景。高压钠灯以及各种用于拍照、摄 影的碘弧灯都要求强照明，但是灯丝被加热后69%的能量转化为红外线，这就表明有相当 多的电能转化为热能被消耗掉，仅有一少部分转化为光能来照明，同时，灯管发热也会影 响灯具的寿命，如何提高发光效率，增加照明度始终是急待解决的关键问题。纳米微粒的 诞生为解决这个问题供应了一个新的途径。80年月以来，科研技术人员用纳米SiOX和纳 米TiO2微粒制成了多层干涉膜，总厚度为微米级，衬在灯泡罩的内壁，结果不但透光率 好，而且有很强的红外线反射力量。据专家测算同种灯光亮度下，该种灯具与传统的卤素 灯相比，可节省15%的电能。2、新型有机玻璃添加剂 飞机的窗口材料常用的是有机玻璃（PMMA ）,当飞机在 高空飞行时窗口材料经紫外线辐射易老化，造成透亮 度下降。为解决此问题，采用 纳米SiOX极强的紫外反射性能，在有机玻璃生产过程中加入表面修饰后的纳米SiOX ,生 产出的产品抗紫外线辐射力量提高一倍以上，抗冲击强度提高80%。