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納米二氧化硅應(yīng)用領(lǐng)域
發(fā)布者:jingrui1234  發(fā)布時(shí)間:2020-11-30 09:08:31

二氧化硅是極其重要的無機(jī)新材料之一,尤其是納米級(jí)的二氧化硅由于其粒徑很小,微孔多,比表面積大,表面吸附力強(qiáng),表面能大,化學(xué)純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有特異的性能,以其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性,在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用廣泛。

一、在橡膠行業(yè)中的應(yīng)用

橡膠是一種伸縮性優(yōu)異的彈性體,但其綜合性能并不令人滿意,生產(chǎn)橡膠制品過程中通常需在膠料中加入炭黑來提高強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性,但由于炭黑的加入使得制品均為黑色,且檔次不高。而二氧化硅在我國(guó)的問世為生產(chǎn)出色彩新穎、性能優(yōu)異的新一代橡膠制品奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。在普通橡膠中添加少量二氧化硅后,產(chǎn)品的強(qiáng)度、耐磨性和抗老化性等性能均達(dá)到或超過高檔橡膠制品,而且可以保持顏色長(zhǎng)久不變。

在橡膠行業(yè)中,二氧化硅通常應(yīng)用于硫化硅橡膠、醫(yī)用橡膠制品、輪胎、膠管、膠帶及生活用品中(膠鞋、電器及文體用品)。

二、在塑料行業(yè)中的應(yīng)用

在熱塑性塑料中,氣相法二氧化硅可以提高塑料的韌性,它被添加到塑料中后,可以在不削弱材料剛性的前提下提高材料的韌性,甚至還能提高材料的剛性。在熱固性塑料中,如在環(huán)氧樹脂中添加氣相二氧化硅可明顯改善其脆性,可以克服彈性體增韌而致的材料剛性和強(qiáng)度降低的缺陷,達(dá)到增強(qiáng)增韌的目的。在塑料中,二氧化硅還可以作為阻燃劑使用。由于氣相二氧化硅通過在凝聚相的物理過程提高了炭硅層的強(qiáng)度,使之能夠阻止燃燒中熱量和物質(zhì)的傳遞。


三、在涂料中的應(yīng)用

在光固化涂料中,將納米二氧化硅填充到紫外光固化涂料中,使涂料固化后的硬度有顯著提高,耐熱性也有所改善。同時(shí)可提紫外光固化涂膜的固化速度、涂膜硬度、附著力和低溫下的熱穩(wěn)定性。

在建筑涂料中,二氧化硅能有效降低涂料因紫外線和紅外光照射造成的色差值,提高外墻涂料的抗老化性。還可以明顯增強(qiáng)涂料的硬度、附著力、耐候性能,提高涂料的黏度和防沉能力,增強(qiáng)涂料的穩(wěn)定性。

在噴墨打印紙涂料中,在顏料中加人納米二氧化硅的話,可以制作性能良好的數(shù)碼彩色噴墨打印紙專用涂料,不僅能夠使涂料的載度適中,并且能夠有效解決甲醛的問題,打印效果良好,材料易得,可以說經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。此外,在塑料、金屬涂料中加入二氧化硅,能夠明顯的提高材料的性能。


四、在陶瓷領(lǐng)域中的應(yīng)用首先,二氧化硅是石英陶瓷的主要成分。其次,作為添加劑,它還可以有效的增強(qiáng)陶瓷性能。如:用二氧化硅代替納米Al2O3添加到95瓷里,既可以起到納米顆粒的作用,同時(shí)它又是第二相的顆粒,不但提高陶瓷材料的強(qiáng)度、韌性,而且提高了材料的硬度和彈性模量等性能,其效果比添加Al2O3更理想。利用二氧化硅來復(fù)合陶瓷基片,不但提高了基片的致密性、韌性和光潔度,而且燒結(jié)溫度大幅降低。此外,二氧化硅在陶瓷過濾網(wǎng)、剛玉球等陶瓷產(chǎn)品中應(yīng)用效果也十分顯著。


五、在藥物載體領(lǐng)域和催化領(lǐng)域的應(yīng)用

納米二氧化硅具有生理惰性、高吸附性,在殺菌劑的制備中常用作載體。當(dāng)納米二氧化硅作載體時(shí),可吸附抗菌離子達(dá)到抗菌的目的??捎糜诒渫鈿?、電腦鍵盤等的制造。納米二氧化硅比表面積大、孔隙率高、表面活性中心多,在催化劑和催化劑載體方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。以納米二氧化硅為基本原料,采用溶膠-凝膠技術(shù),可制備含納米二氧化硅的復(fù)合氧化物。此復(fù)合氧化物為催化劑載體時(shí),對(duì)于許多結(jié)構(gòu)敏感反應(yīng),將顯示出獨(dú)特的反應(yīng)性能。反應(yīng)的催化活性高,選擇性好,反應(yīng)中能長(zhǎng)時(shí)間保持催化活性。


六、在電子封裝中的應(yīng)用

電子封裝的三大主材料是基板材料、塑封料、引線框架及焊料。塑封料中,環(huán)氧塑封料(EMC)是國(guó)內(nèi)外集成電路封裝的主流,在EMC中,二氧化硅微粉含量占60%~90%。在電子封裝中,主要要求集成電路封裝后高耐潮、低應(yīng)力、低α射線,耐浸焊和回流焊,塑封工藝性能好。針對(duì)這幾個(gè)要求,環(huán)氧塑封料必須在樹脂基體里摻雜無機(jī)填料,現(xiàn)用的無機(jī)填料基本上都是硅微粉,具有降低塑封料的熱膨脹系數(shù),增加熱導(dǎo),降低介電常數(shù),環(huán)保、阻燃,減小內(nèi)應(yīng)力,防止吸潮,增加塑封料強(qiáng)度,降低封裝料成本等作用。

七、在密封膠、粘結(jié)劑中的應(yīng)用

密封膠、粘結(jié)劑是量大、面廣、使用范圍寬的重要產(chǎn)品。它要求產(chǎn)品粘度、流動(dòng)性、固化速度達(dá)最佳條件。我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品比較落后,高檔的密封膠和粘結(jié)劑都依賴進(jìn)口。國(guó)外在這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品已經(jīng)采用納米材料作改性劑,而二氧化硅是首選材料,它主要是在二氧化硅表面包敷一層有機(jī)材料,使之具有憎水性,將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu),即二氧化硅小顆粒形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抑制膠體流動(dòng),加快固化速度,提高粘結(jié)效果,由于二氧化硅顆粒尺小從而也增加了產(chǎn)品的密封性和防滲性。


八、在玻璃鋼制品中的應(yīng)用

玻璃鋼制品雖然有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),但其本身硬度較低、耐磨性較差。有關(guān)專家通過超聲分散方法將二氧化硅添加到膠衣樹脂中,與未加二氧化硅的膠衣做性能對(duì)比實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其莫氏硬度由原來的2.2級(jí)(相當(dāng)于石膏的硬度)提高到2.8~2.9級(jí)(3級(jí)是天然大理石硬度),耐磨性提高1~2倍,因納米顆粒與有機(jī)高分子產(chǎn)生接枝和鍵合作用,使材料韌性增加,故抗拉強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度提高1倍以上,耐熱性能也大幅提高。


九、在化妝品中的應(yīng)用

在防曬產(chǎn)品中以往多使用有機(jī)化合物為紫外線吸收劑,但是存在諸如為了盡可能保護(hù)皮膚不接觸紫外線而提高添加量之后,會(huì)增加發(fā)生皮膚癌以及產(chǎn)生化學(xué)性過敏等問題,而二氧化硅為無機(jī)成分,易于與化妝品其它組分配伍,無毒、無味,不存在上述問題,且自身為白色,可以簡(jiǎn)單地加以著色,尤其可貴的是二氧化硅反射紫外能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好,被紫外線照射后不分解,不變色,也不會(huì)與配方中其它組分起化學(xué)反應(yīng)。二氧化硅的這些突出特點(diǎn)為防曬化妝品的升級(jí)換代奠定了良好的基礎(chǔ)。


十、在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

高壓鈉燈以及各種用于拍照、攝影的碘弧燈都要求強(qiáng)照明,但是燈絲被加熱后69%的能量轉(zhuǎn)化為紅外線,這就表明有相當(dāng)多的電能轉(zhuǎn)化為熱能被消耗掉,僅有一少部分轉(zhuǎn)化為光能來照明,同時(shí),燈管發(fā)熱也會(huì)影響燈具的壽命,如何提高發(fā)光效率,增加照明度一直是急待解決的關(guān)鍵問題。80年代以來,科研技術(shù)人員用二氧化硅和納米二氧化鈦微粒制成了多層干涉膜,總厚度為微米級(jí),襯在燈泡罩的內(nèi)壁,結(jié)果不但透光率好,而且有很強(qiáng)的紅外線反射能力。據(jù)專家測(cè)算同種燈光亮度下,該種燈具與傳統(tǒng)的鹵素?zé)粝啾?,可?jié)約15%的電能。


十一、在紡織領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類生活水平的提高,人們對(duì)服裝提出了舒適、新穎保健的要求,各種功能化的紡織品應(yīng)運(yùn)而生。在此,納米二氧化硅發(fā)揮了巨大的作用。目前,人們已將其應(yīng)用到防紫外、遠(yuǎn)紅抗菌消臭、抗老化等方面。納米材料添加的纖維還有一重要特性,就是對(duì)人體紅外線有很強(qiáng)的吸收作用,這就可以增加保暖作用,減輕衣服的重量,用添加紅外吸收納米材料粉的纖維做成的衣服,其重量可減輕30%左右。


十二、農(nóng)業(yè)及食品領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來,發(fā)達(dá)國(guó)家開發(fā)了納米二氧化硅的一些新應(yīng)用領(lǐng)域。如在農(nóng)業(yè)中,利用納米二氧化硅作為農(nóng)業(yè)種子處理劑,可使蔬菜(甘藍(lán)、西紅柿、黃、棉花、玉米、小麥等)提髙產(chǎn)量,提前成熟。如納米二氧化硅可應(yīng)用于除草劑和殺蟲劑中,若在粒狀的殺蟲刺配方中,加入少量納米二氧化硅會(huì)有效地控制和防止有害物產(chǎn)生。在食品行業(yè)中,納米氧化硅也有許多應(yīng)用,比如添加了納米二氧化硅的食品包裝袋,對(duì)水果、蔬菜起到保鮮作用;應(yīng)用納米氧化硅于酒類生產(chǎn)中可起到凈化和延長(zhǎng)保鮮期的作用;還可作防治水果、菜各種疾病的髙效殺菌劑。


十三、在潤(rùn)滑領(lǐng)域的應(yīng)用

二氧化硅還可以作為潤(rùn)滑劑,是一種優(yōu)良的流動(dòng)促進(jìn)劑,主要作為潤(rùn)滑劑、抗黏劑、助流劑。特別適宜油類、浸膏類藥物的制粒,制成的顆粒具有很好的流動(dòng)性和可壓性。還可以在直接壓片中用作助流劑。作為崩解劑可大大改善顆粒流動(dòng)性,提高松密度,使制得的片劑硬度增加,縮短崩解時(shí)限,提高藥物溶出速度。顆粒劑制造中可作內(nèi)干燥劑,以增強(qiáng)藥物的穩(wěn)定性。還可以作助濾劑、澄清劑、消泡劑以及液體制劑的助懸劑、增稠劑。


十四、在造紙中的應(yīng)用

在造紙行業(yè),氣相二氧化硅產(chǎn)品可以用作紙張上膠劑,可以提高紙張的白度和不透明度,可以改進(jìn)耐油性、耐磨性、手感性、印刷性、光澤性。而且還可以用于曬圖紙,可以使紙張表面質(zhì)量好、油墨穩(wěn)定、背面無裂縫,并且可用于疊氮紙中,生產(chǎn)出優(yōu)異藍(lán)圖紙,可用于銅板紙中代替鈦白。

加入1-2%的氣相二氧化硅產(chǎn)品,可以減輕紙的重量,而且紙薄,能夠提高強(qiáng)度,防止油墨滲透,還能夠使印刷文字清晰,增加不透明度。

 

 

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