二氧化硅焙烧
15页1、4-S-U*1 前言1.1 纳米二氧化硅的发展现状及前景纳米材料是指微粒粒径达到纳米级(1lOOnm)的超细材料。当粒子的粒径为纳米级 时,其本身具有量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,因而展现出许多特有的性质,应 用前景广阔。纳米SiO是极具工业应用前景的纳米材料,它的应用领域十分广泛,几乎2涉及到所有应用 SiO 粉体的行业。我国对纳米材料的研究起步比较迟,直到“八五计2 划”将“纳米材料”列人重大基础项目之后,这方面的研究才迅速开展起来,并取得了 令人瞩目的成果。 1996年底由中国科学院固体物理研究所与舟山普陀升兴公司合作,成 功开发出纳米材料家庭的重要一员纳米 SiO 1,从而使我国成为继美、英、日、德2国之后,国际上第五个能批量生产此产品的国家。纳米SiO的批量生产为其研究开发提2供了坚实的基础。目前,我国的科技工作者正积极投身于这种新材料的开发与应用,上海氯碱化工与 华东理工大学建立了连续化的1000t / a规模中试研究装置,开发了辅助燃烧反应器等 核心设备,制备了性能优良的纳米二氧化硅产品,其理化性能和在硅橡胶制品中的应用 性能,已经达到和超过国外同类产品指标。专家鉴定
2、认为,纳米二氧化硅氢氧焰燃烧合 成技术、燃烧反应器和絮凝器等关键设备及应用技术具有创新性,该成果总体上达到国 际先进水平,其中在预混合辅助燃烧新型反应器和流化床脱酸两项核心技术方面达到了 国际领先水平,对于突破国际技术封锁具有重大价值。但总地来讲,我国纳米SiO的生2 产与应用还落后于发达国家,该领域的研究工作还有待突破。1.2 纳米二氧化硅的性质35纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员,为无定型白色粉末,是一种无毒、无味、 无污染的非金属材料。微结构呈絮状和网状的准颗粒结构,为球形。这种特殊结构使它 具有独特的性质:纳米二氧化硅对波长490 nm以内的紫外线反射率高达70%80%,将其添加在高分子 材料中,可以达到抗紫外线老化和热老化的目的。纳米二氧化硅的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用,可深入到高分 子链的不饱和键附近,并和不饱和键的电子云发生作用,改善高分子材料的热、光稳定 性和化学稳定性,从而提高产品的抗老化性和耐化学性。纳米二氧化硅在高温下仍具有强度、韧度和稳定性高的特点,将其分散在材料中, 与高分子链结合形成立体网状结构,从而提高材料的强度、弹性等基本性能。 纳米
3、二氧化硅的三维硅石结构、大比表面积、不饱和的配位数,使其对色素离子具 有极强的吸附作用,可降低因紫外线照射而造成的色素衰减。1.3 纳米二氧化硅的应用1.3.1 在橡胶改性中的应用常规的SiO用作橡胶补强剂时,在橡胶中以二次聚集体的形态存在,因而不能充分2发挥其补强橡胶的功能。如改用纳米SiO作添加剂,采用溶胶-凝胶技术,既可改善其在2橡胶中的分散程度而赋予橡胶优越的力学性能,同时还可以根据需要进行控制和人工设计具有特殊性能的新型橡胶,如通过控制纳米SiO的颗粒尺寸,可以制备对不同波段光2敏感性不同的橡胶,既可作为抗紫外辐射的橡胶,又可作为红外反射橡胶或利用它的高介电性能制成绝缘性能好的橡胶。另外,还可利用纳米SiO改性轮胎侧面胶,生产彩色2轮胎。1.3.2 在涂料中的应用纳米SiO具有常规SiO所不具有的特殊光学性能,它具有极强的紫外吸收,红外反22射特性。经分光光度仪测试表明,它对波长400mn以内的紫外光吸收率高达70%以上,对波长400nm以内的红外光反射率也达70%以上。它添加到涂料中能对涂料形成屏蔽作用,达到抗紫外老化和热老化的目的,同时增加了涂料的隔热性。通过纳米微粒填充
4、法,将纳米SiO作掺杂到紫外光固化涂料中,明显地提高了紫外光固化涂料的硬度和附着力,2还减弱了紫外光固化涂料吸收UV辐射的程度.从而降低了紫外光固化涂料的固化速度。纳米SiO具有三维网状结构,拥有庞大的比表面积,表现出极大的活性,能在涂料干燥2时形成网状结构同时增加了涂料的强度和光洁度,而且还提高了颜料的悬浮性,能保持涂料的颜色长期不变。在建筑内外墙涂料中,若添加纳米SiO,可明显改善涂料的开2罐效果,涂料不分层具有触变性、防流挂、施工性能良好,尤其是抗沾污性能大大提 高,具有优良的自清洁能力和附着力。1.3.3 在纺织行业中的应用随着科学技术的发展和人类生活水平的提高,人们对服装提出了舒适、新颖、保健的要求,各种功能化的纺织品应运而生。在此,纳米SiO发挥了巨大的作用。目前,人2们已将其应用于防紫外、远红外、抗菌消臭、抗老化等方面。例如,以纳米SiO和纳米2TiO 的适当配比而成的复合粉体是抗紫外辐射纤维的重要添加剂。又如,日本帝人公司2将纳米SiO和纳米ZnO混入化学纤维中,得到的化学纤维具有除臭及净化空气的功能。这2种纤维可被用于制造长期卧床病人和医院的消臭敷料、绷带、睡衣等。1
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