納米二氧化硅

納米二氧化硅 SP30：

為相關工業領域的發展提供了新材料基礎和技術保證。由於它在磁性、催化性、光吸收、熱阻和熔點等方面與常規材料相比顯示出特異功能，因而得到人們的極大重視。

一、SP30納米二氧化硅產品的主要技術指標，含量：99.99 % 水分≤0.01。

二、SP30納米二氧化硅用途1、塗料及飽和樹脂的增稠劑和觸變劑；2、平光劑：傢具漆有向亞光方向發展的趨勢，列論清漆或色漆均可使用超細二氧化硅凝膠產品作為平光劑，另外卷材塗層、PVC、塑料壁紙、雨衣帳篷等平光劑亦可使用此類產品。3、聚乙烯、聚苯烯、無毒聚氯乙烯薄膜抗阻塞劑/開口劑。

三．SP30納米二氧化硅在高分子工業中的應用它廣泛地應用於橡膠、塑料、電子、塗料、陶（搪）瓷、石膏、蓄電池、顏料、膠粘劑、化妝品、玻璃鋼、化纖、有機玻璃、環保等諸多領域。

由於納米二氧化硅SP30具有小尺寸效應，表面界面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應和特殊光、電特性、高磁阻現象、非線性電阻現象以及在高溫下仍具的高強、高韌、穩定性好等奇異性，納米二氧化硅可廣泛應用各個領域，具有廣闊的應用前景和巨大的商業價值。納米二氧化硅是應用較早的納米材料之一，關於納米SiO2在橡膠改性、工程塑料、陶瓷、生物醫學、光學、建材、樹脂基複合材料改性中的應用已有過許多報道，這裡重點介紹納米氧化硅SP30）在其他領域的應用進展。

在塗料領域

納米二氧化硅具有三維網狀結構，擁有龐大的比表面積，表現出極大的活性，能在塗料 乾燥時形成網狀結構，同時增加了塗料的強度和光潔度，而且提高了顏料的懸浮性，能保持塗料的顏色長期不退色。在建築內外牆塗料中，若添迦納米氧化硅，可明顯改善塗料的開罐效果，塗料不分層，具有觸變性、防流掛、施式性能良好，尤其是抗沾污染性能大大提高，具有優良的自清潔能力和附著力。納米SiO2還可與有機顏料配用，可獲得光致變色塗料，M．P ．J ．Peeters等用溶膠凝膠法合成了含納米二氧化硅SP30的全透明的耐溫塗料 H．Schmidt等合成了很厚的含納米SiO2的塗料，並耐高溫，在500℃下沒有出現裂縫，Fayna Mamme ri等合成了P MMA- SiO2納米塗料。明顯增強了塗料的彈性和強度。

納米氧化硅具有常規SiO2所不具有的特殊光學性能，它具有極強的紫外吸收，紅外反射 特性。經紫外一可見分光光度計測試表明，它對波長400nm以內的紫外光吸收率高達70%以上，對波長800nm 以外的紅外光反射率也達70%以上，它添加到塗料中能對塗料形成屏 蔽作用，達到抗紫外老化和熱老化的目的，同時增加了塗料的隔熱性，徐國財等通過納米微粒填充法，將納米氧化硅作摻雜到紫外光同化塗料中，明顯地提高了紫外光固化塗料的硬度和附著力，還減弱了紫外光同化塗料吸收 UV輻射的程度，從而降低了紫外光同化塗料的同化速度。

在粘結劑和密封膠領域

密封膠和粘結劑是量大、使用範圍廣的重要產品。菜市產品粘度、流動件、舊化速度等 有嚴格要求。目前，國內高檔的密封膠和粘結劑都依賴進口。據介紹，國外在這個領域的產 品已經採用納米材料作添加劑，而納米二氧化硅是首選材料。其作用機理是納米SiO2表面包覆一層有機材料，使之具有疏水特性，將它添加到密封膠中能很快形成一種網路結構，抑制膠體流動，同化速率加快，提高粘接效果，同時由於顆粒細小，更增加了膠的密封性。

在紡織領域

隨著科學技術的發展和人類生活水平的提高，人們對服裝提出了舒適、新穎、保健的要求，各種功能化的紡織品應運而生。在此，納米二氧化硅SP30）發揮了巨大的作用，目前，人們已將其應用到防紫外、遠紅外、抗菌消臭、抗老化等方面。例如，以納米二氧化硅SP30F和納米二氧化鈦T25F的適當配比而成的複合粉體是抗紫外輻射纖維的重要添劑，又如，日本帝人公司將納米二氧化硅和納米ZnOJS03 混入化學纖維中，得到的化學纖維具有除臭及凈化氣的功能，這種纖維可被用於製造長期卧床病人和醫院的消臭敷料、繃帶、睡衣等。

在殺菌劑領域

納米二氧化硅具有生理惰性、高吸附性，在殺菌劑的製備中常用作載體，當納米SiO2作載體時，可吸附抗菌離子，達到殺菌抗菌的目的，在報道可用於冰箱外殼、電腦鍵盤等的製造。

在催化領域

的比表面積大、孔隙率高、表面活性中心多，在催化劑和催化劑載體方面具有潛在的應用價值。以納米二氧化硅為基本原料，采和溶膠～凝膠技術，可製備含納米氧化硅 的複合氧化物。此複合氧化物為催化劑載體時，對於許多結構敏感反應，將顯示出獨特的反應性能。反應的催化活性高，選擇性好，反應中能長時間保持催化活性，Quan Zhang等以 ZrO/ SiO2為催化劑載體，用來催化異丙醇脫水，研究結果表明：反應副產物少，催化效率高，在最佳條件下，其選擇性可達 100%。日前，常規SiO2 ( 20 ～ 100um) 用作作催化劑載體實現工業化生產的報道較多，但納米二氧化硅在此領域實現大規模生產的報道並不多見，應積極開展這方面的研究。

在農業及食品領域

近來，杭州萬景開發了納米二氧化硅SP30的一些新的應用領域。如在農業中，麻用納米二氧化硅製作農業種子處理劑，可使蔬菜( 甘藍、西紅柿、黃瓜) 、棉花、玉米、小麥提高產量，提前成熟期。又如納米SiO2還可應用於除草劑和殺蟲劑中，若在顆粒狀的殺蟲劑配方中，加入少量納米氧化硅會有效地控制和防止有害物產生。

在食品行業中，納米氧化硅也有許多應用之處。如添迦納米SiO2的食品包裝袋，對水果、蔬菜可起到保鮮作用；應用納米氧化硅SP30於酒類生產中可起到凈化和延長保鮮期的作用；還可作防治水果、蔬菜各種疾病的高效殺菌劑。

在潤滑油添加劑領域

納米二氧化硅微粒表面含有大量的羥基和不飽和殘鍵，可以在摩擦副表而形成牢固的化學 吸附膜，從而保護金屬摩擦表面，顯著改善潤滑油的摩擦性能。霍玉秋等發現，潤滑油的承載能力在加入納米SiO2后得到很大提高，當加入量為1.5時，PB值增大了近1倍，李小紅 等還發現，SiO2納米微粒作為潤滑油添加劑表現出優異的抗磨減摩性能，並對磨損表而起到一定的修復作用。

其他領域

納米氧化硅具有高的表面能和吸附性質，有良好的穩定性及生物親和性，可作為新型傳 感器；利用納米SiO2無毒、無味、無污染以及耐蝕、可增強、增韌的特性，可大大地提高了人造牙齒的硬度及強度，也改善了其韌性。將納米二氧化硅應用於電刷鍍工藝中，提高鍍層的力學性能、改善鍍層的微動磨損性能；納米SiO2可用於油墨中作為分散劑和流量控制劑；在護膚產品、電子組裝材料、隔熱材料等方面都有著重要的應用，甚至能節約能源、保護環境。

展望

納米二氧化硅作為納米材料家族中的一員，對其開發具有重要的實際意義。我國納米材料 的研究已取得許多成果，但納米SiO2的應用才剛剛起步，隨著對納米SiO2研究的深入，應用領域的擴寬，納米二氧化硅-SP30會進一步工業化，納米二氧化硅材料也必然引起更多的關注，必將開闢更加廣闊的應用前景。

納米二氧化硅使用說明

· 建議添加量按重量份：0.5—2% ，個別產品體系可到10%以上，需根據實際應用情況而定。

· 產品性能體現的關鍵是：充分分散到體系當中。請用戶使用時根據不同的體系，預先分散在水、丙酮、醇類或其他溶劑中，必要時利用通常的剪切、攪拌、超聲、分散劑等手段予以分散。

· 對於油性體系，可輔之以助劑做預處理。

· 用於橡膠、塑料、樹脂等有機高分子化合物體系的，建議選用表面有機化改性處理的產品以提高其分散和相容性能，同時增強材料的綜合性能。

納米氧化硅（SiO2）的用途

（一）、電子封裝材料

有機物電致發光器材（OELD）是目前新開發研製的一種新型平面顯示器件，具有開啟和驅動電壓低，且可直流電壓驅動，可與規模集成電路相匹配，易實現全彩色化，發光亮度高（>105cd/m2）等優點，但OELD器件使用壽命還不能滿足應用要求，其中需要解決的技術難點之一就是器件的封裝材料和封裝技術。目前，國外（日、美、歐洲等）廣泛採用有機硅改性環氧樹脂，即通過兩者之間的共混、共聚或接枝反應而達到既能降低環氧樹脂內應力又能形成分子內增韌，提高耐高溫性能，同時也提高有機硅的防水、防油、抗氧性能，但其需要的固化時間較長（幾個小時到幾天），要加快固化反應，需要在較高溫度（60℃至100℃以上）或增大固化劑的使用量，這不但增加成本，而且還難於滿足大規模器件生產線對封裝材料的要求（時間短、室溫封裝）。將經表面活性處理后的納米二氧化硅充分分散在有機硅改性環氧樹脂封裝膠基質中，可以大幅度地縮短封裝材料固化時間（為2.0-2.5h）,且固化溫度可降低到室溫，使OELD器件密封性能得到顯著提高，增加OELD器件的使用壽命。

（二）、樹脂複合材料

樹脂基複合材料具有輕質、高強、耐腐蝕等特點，但近年來材料界和國民經濟支柱產業對樹脂基材料使用性能的要求越來越高，如何合成高性能的樹脂基複合材料，已成為當前材料界和企業界的重要課題。納米二氧化硅的問世，為樹脂基複合材料的合成提供了新的機遇，為傳統樹脂基材料的改性提供了一條新的途徑，只要能將納米二氧化硅顆粒充分、均勻地分散到樹脂材料中，完全能達到全面改善樹脂基材料性能的目的。

1、提高強度和延伸率。環氧樹脂是基本的樹脂材料，把納米二氧化硅添加到環氧樹脂中，在結構上完全不同於粗晶二氧化硅（白炭黑等）添加的環氧樹脂基複合材料，粗晶SiO2一般作為補強劑加入，它主要分佈在高分子材料的鏈間中，而納米二氧化硅由於表面嚴重的配位不足、龐大的比表面積以及表面欠氧等特點，使它表現出極強的活性，很容易和環氧環狀分子的氧起鍵合作用，提高了分子間的鍵力，同時尚有一部分納米二氧化硅顆粒仍然分佈在高分子鏈的空隙中，與粗晶SiO2顆粒相比較，表現很高的流漣性，從而使納米二氧化硅添加的環氧樹脂材料強度、韌性、延展性均大幅度提高。

2、提高耐磨性和改善材料表面的光潔度。納米二氧化硅顆粒比SiO2要小100—1000倍，將其添加到環氧樹脂中，有利於拉成絲。由於納米二氧化硅的高流動性和小尺寸效應，使材料表面更加緻密細潔，摩擦係數變小，加之納米顆粒的高強度，使材料的耐磨性大大增強。

3、抗老化性能。環氧樹脂基複合材料使用過程中一個致命的弱點是抗老化性能差，其原因主要是太陽輻射的280—400nm波段的紫外線中、長波作用，它對樹脂基複合材料的破壞作用是十分嚴重的，高分子鏈的降解致使樹脂基複合材料迅速老化。而納米二氧化硅可以強烈地反射紫外線，加入到環氧樹脂中可大大減少紫外線對環氧樹脂的降解作用，從而達到延緩材料老化的目的。

（三）、塑料

利用納米二氧化硅 透光、粒度小，可以使塑料變得更加緻密，在聚苯乙烯塑料薄膜中添加二氧化硅后，不但提高其透明度、強度、韌性，而且防水性能和抗老化性能也明顯提高。通過在普通塑料聚氯乙烯中添加少量納米二氧化硅後生產出的塑鋼門窗硬度、光潔度和抗老化性能均大幅提高。利用納米二氧化硅對普通塑料聚丙烯進行改性，主要技術指標（吸水率、絕緣電阻、壓縮殘餘變形、撓曲強度等）均達到或超過工程塑料尼龍6的性能指標，實現了聚丙烯鐵道配件替代尼龍6使用，產品成本大幅下降，其經濟效益和社會效益十分顯著。

（四）、塗料

我國是塗料生產和消費大國，但當前國產塗料普遍存在著性能方面的不足，諸如懸浮穩定性差、觸變性差、耐候性差、耐洗刷性差等，致使每年需進口大量高質量的塗料。上海、北京、杭州、寧波等地的一些塗料生產企業敢於創新，成功地實現了納米二氧化硅在塗料中的應用，這種納米改性塗料一改以往產品的不足，經檢測其主要性能指標除對比率不變外，其餘均大幅提高，如外牆塗料的耐洗刷性由原來的一千多次提高到一萬多次，人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時間由原來的250小時（粉化1級、變色2級）提高到600小時（無粉化，漆膜無變色，色差值4.8），此外塗膜與牆體結合強度大幅提高，塗膜硬度顯著增加，表面自潔能力也獲得改善。

（五）、橡膠

橡膠是一種伸縮性優異的彈性體，但其綜合性能並不令人滿意，生產橡膠製品過程中通常 需在膠料中加入炭黑來提高強度、耐磨性和抗老化性，但由於炭黑的加入使得製品均為黑色，且檔次不高。而納米Si02在我國的問世為生產出色彩新穎、性能優異的新一代橡膠製品奠定了物質基礎。

在普通橡膠中添加少量納米Si02后，產品的強度、耐磨性和抗老化性等性能均達到或超過高檔橡膠製品，而且可以保持顏色長久不變。納米改性彩色三元乙丙防水卷材，其耐磨性、抗拉強度、抗折性、抗老化性能均提高明顯，且色彩鮮艷，保色效果優異。彩色輪胎的研製工作也取得了一定的進展，如輪胎側面膠的抗折性能由原來的10萬次提高到50萬次以上，有望在不久的將來，實現國產汽車、摩托車輪胎的彩色化。

（六）、顏（染）料

有機顏（染）料雖具有鮮艷的色彩和很強的著色力，但一般耐光、耐熱、耐溶劑和耐遷移性能往往不及無機顏料。通過添迦納米Si02對有機顏（染）料進行表面改性處理，不但使顏（染）料抗老化性能大幅提高，而且亮度、色調和飽和度等指標也均出現一定程度的提高，性能可與進口高檔產品相媲美，極大地拓寬了有機顏（染）料的檔次和應用範圍。

（七）、陶瓷

用納米Si02代替納米A1203添加到95瓷里，既可以起到納米顆粒的作用，同時它又是第二相的顆粒，不但提高陶瓷材料的強度、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A1203更理想。

利用納米Si02來複合陶瓷基片，不但提高了基片的緻密性、韌性和光潔度，而且燒結溫度大幅降低。此外，納米Si02在陶瓷過濾網、剛玉球等陶瓷產品中應用效果也十分顯著。

（八）、密封膠、粘結劑

密封膠、粘結劑是量大、面廣、使用範圍寬的重要產品。它要求產品粘度、流動性、固化速度達最佳條件。我國在這個領域的產品比較落後，高檔的密封膠和粘結劑都依賴進口。國外在這個領域的產品已經採用納米材料作改性劑，而納米Si02是首選材料，它主要是在納米Si02表面包敷一層有機材料，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構，即納米Si0X小顆粒形成網路結構抑制膠體流動，加快固化速度，提高粘結效果，由於納米Si02顆粒尺小從而也增加了產品的密封性和防滲性。

（九）、玻璃鋼製品

玻璃鋼製品雖然有輕質、高強、耐腐蝕等優點，但其本身硬度較低、耐磨性較差。有關專家通過超聲分散方法將納米Si02添加到膠衣樹脂中，與未迦納米Si02的膠衣做性能對比實驗，發現其莫氏硬度由原來的2.2級（相當於石膏的硬度）提高到2.8~2.9級（3級是天然大理石硬度），耐磨性提高1~2倍，因納米顆粒與有機高分子產生接枝和鍵合作用，使材料韌性增加，故抗拉強度和抗衝擊強度提高1倍以上，耐熱性能也大幅提高。

（十）藥物載體

隨著當前城市生活垃圾的大幅增長以及環境污染的日趨嚴重，加大消滅“四害”的力度、預防疾病的傳播已十分迫切。在樹榦上塗刷石灰、向垃圾箱噴灑藥水已作用不大，現在大城市已採用噴塗中樞神經麻醉藥類殺蟲劑來消滅蚊子、蒼蠅、蟑螂等昆蟲類害蟲，但這些殺蟲劑多從國外進口，價格較高，噴塗後有效期較短（只有一個月）。採用納米Si02為載體吸附該類殺蟲劑，起到了很好的緩釋效果，據測定，其噴塗後有效期長達一年以上。

（十一）、化妝品

對於化妝品來說，要求對紫外線屏蔽能力強，最好是既能防護紫外中波（UVB）對人體的危害，亦能對紫外長波（UVA）起防護作用。實質上，紫外屏蔽包括兩方面，一是前面所述對紫外線的吸收，另一方面是對紫外線的反射，目前，世界上從紫外反射性能角度開發的抗紫外劑還未見報道。

在防晒產品中以往多使用有機化合物為紫外線吸收劑，但是存在諸如為了儘可能保護皮膚不接觸紫外線而提高添加量之後，會增加發生皮膚癌以及產生化學性過敏等問題，而納米Si02（VK-SP30F）為無機成分，易於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，可以簡單地加以著色，尤其可貴的是納米Si02反射紫外能力強、穩定性好，被紫外線照射后不分解，不變色，也不會與配方中其它組分起化學反應。納米Si02的這些突出特點為防晒化妝品的升級換代奠定了良好的基礎。

（十二）、抗菌材料

利用納米Si02龐大的比表面積、表面多介孔結構和超強的吸附能力以及奇異的理化特性，將銀離子等功能離子均勻地設計到納米Si0X表面的介孔中，並實施穩定，成功開發出高效、持久、耐高溫、廣譜抗菌的納米抗菌粉（粒徑只有70納米左右），不但填補國內空白，而且主要技術指標均達到或超過日本同類產品。經檢測，當納米抗菌粉在水中的濃度僅為0.315%時，對革蘭氏陽性代表菌種與革蘭氏陰性代表菌種的抗菌能力就可以非常明顯的表露出來，抑菌圈出現2—3mm，且隨著納米抗菌粉在水中濃度的增加，抑菌圈明顯增大。據測定，水中含Ag+為0.01mg/1時，就能完全殺滅水中的大腸桿菌，並能保持長達90天內不繁衍出新的菌叢。

將納米抗菌粉應用於搪瓷釉料中，生產出具有防霉、抗菌功能的滾筒洗衣機，其抗菌率高達99%以上。應該指出的是，納米抗菌粉在搪瓷釉料中使用條件較為苛刻，須在鹼性較強的液體中和高溫（900℃左右）燒瓷后仍保持很強的抗菌性能，這是其它抗菌粉望塵莫及的。將納米抗菌粉添加在內牆塗料中，生產出了具有長久抗菌防霉功能的內牆塗料。將納米抗菌粉用在婦女內褲洗滌劑、羊毛、羊絨洗滌劑、洗潔精、洗手液中，經衛生防疫部門檢測，其抗菌性能十分顯著。可以預見，隨著人們健康意識的增強，納米抗菌粉將逐漸被相關應用企業的廣大民眾所接受，在票據、醫療衛生、化學建材、家電製品、功能纖維、塑料製品等行業中嶄露頭角。

（十三）、其它

1、在光學領域的應用

納米微粒應用於紅外反射材料主要是製成薄膜和多層膜來使用。納米微粒的膜材料在燈泡工業上有很好的應用前景。高壓鈉燈以及各種用於拍照、攝影的碘弧燈都要求強照明，但是燈絲被加熱后69%的能量轉化為紅外線，這就表明有相當多的電能轉化為熱能被消耗掉，僅有一少部分轉化為光能來照明，同時，燈管發熱也會影響燈具的壽命，如何提高發光效率，增加照明度一直是急待解決的關鍵問題。納米微粒的誕生為解決這個問題提供了一個新的途徑。80年代以來，科研技術人員用納米Si0X和納米TiO2微粒製成了多層干涉膜，總厚度為微米級，襯在燈泡罩的內壁，結果不但透光率好，而且有很強的紅外線反射能力。據專家測算同種燈光亮度下，該種燈具與傳統的鹵素燈相比，可節約15%的電能。

2、新型有機玻璃添加劑

飛機的窗口材料常用的是有機玻璃（PMMA），當飛機在高空飛行時窗口材料經紫外線輻射易老化，造成透明度下降。為解決此問題，利用納米Si0X極強的紫外反射性能，在有機玻璃生產過程中加入表面修飾后的納米Si0X，生產出的產品抗紫外線輻射能力提高一倍以上，抗衝擊強度提高80%。

無毒、對環境無有害影響。

納米二氧化硅可採用襯塑雙層紙袋和紙板桶包裝，按無毒、不燃物料運輸，貯存於陰涼、乾燥避雨、避暴晒場所。