納米級二氧化矽是一種化學物質，分子式是SiO2。
基本介紹
- 中文名：納米二氧化矽
- 英文名：nano-silicon dioxide
- 化學式：SiO2
- 分子量：60.09
- 熔點：1700±50℃
- 沸點：2230℃
- 水溶性：不溶
- 密度：2.2 ～2.66
- 外觀：三維網狀結構
- 套用：橡膠改性、工程塑膠、陶瓷、生物醫學、光學、建材、樹脂
- 類別：納米材料
- 特性：高強、高韌、穩定性好
物質概述,指標及套用,套用領域,展望,
物質概述
由於納米二氧化矽（SiO2）具有小尺寸效應 ，表面界面效應 、量子尺寸效應和巨觀量子遂道效應和特殊光、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，納米二氧化矽可廣泛套用各個領域，具有廣闊的套用前景和巨大的商業價值。納米二氧化矽是套用較早的納米材料之一 ，關於納米SiO2在橡膠改性、工程塑膠、陶瓷、生物醫學、光學、建材、樹脂基複合材料改性中的套用已有過許多報導，這裡重點介紹納米二氧化矽在其他領域的套用進展。
指標及套用
型號 | 外觀 | 粒徑 nm | 含量 % | 比表面積 m2/g | PH值 | 產品特性及套用 |
SP15 | 白色粉末 | 15±5 | 99.8 | 250±30 | 5-7 | 粒徑小，含量高，比表面積大，透明度高。 |
SP30 | 白色粉末 | 30±5 | 99.5 | 220±30 | 5-7 | 分散性好，穩定性高，觸變性好。 |
SP50 | 白色粉末 | 50±5 | 99.5 | 200±30 | 5-7 | 分散性好，穩定性高，觸變性好。 |
SP30T 塗料專用 | 白色粉末 | 30±5 | 99.5 | 150-300 | 5-7 | 分散性好，可很大地提高塗料的耐擦洗性、強度、硬度等。 |
SP30S 樹脂專用 | 白色粉末 | 30±5 | 99.5 | 150-300 | 5-7 | 有更好的分散性，能較大地提高樹脂的拉伸強度、衝擊強度、斷裂伸長率、熱穩定性等性能,保持透明度． |
SR01 橡膠專用 | 白色粉末 | 30±5 | 99.5 | 150-300 | 5-7 | 表面羥基多，比表面積大。對橡膠有很好的補強作用。 |
SP30F 紡織專用 | 白色粉末 | 30±5 | 99.5 | 150-300 | 5-7 | 分散性好，活性高。有利於上漿，具有增強和增磨及減少毛羽效果。 |
套用領域
1 在塗料領域
納米二氧化矽（SP30）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，若添加納米氧化矽（SP30）， 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、施工性能良好，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矽（同VK-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。
納米氧化矽（同VK-SP30）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，將納米氧化矽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。
2 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。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，而納米二氧化矽是首選材料。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。
3 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，納米二氧化矽發揮了巨大的作用，目前，人們已將其套用到防紫外、遠紅外、抗菌消臭、抗老化等方面。例如，以納米二氧化矽（同VK-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矽（同VK-SP30）和納米ZnO（同VK-JS03）混人化學纖維中，得到的化學纖維具有除臭及淨化氣的功能，這種纖維可被用於製造長期臥床病人和醫院的消臭敷料、繃帶、睡農等。
4 在殺菌劑領域
納米二氧化矽具有生理惰性、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，在報導可用於冰櫃外殼、 電腦鍵盤等的製造。
5 在催化領域
納米二氧化矽的比表面積大 、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套用價值。以納米二氧化矽為基本原料，采和溶膠～凝膠技術，可製備含納米氧化矽（SP30） 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%。目前，常規SiO2 ( 20 ～ 100um) 用作作催化劑載體實現工業化生產的報導較多，但納米二氧化矽（VK-SP30）在此領域實現大規模生產的報導並不多見，應積極開展這方面的研究。
6 在農業及食品領域
近來，已開發國家開發了納米二氧化矽的一些新的套用領域。如在農業中，用納米二氧化矽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還可套用於除草劑和殺蟲劑中，若在顆粒狀的殺蟲刺配方中，加入少量納米氧化矽會有效地控制和防止有害物產生。
在食品行業中，納米氧化矽也有許多套用之處。如添加納米SiO2的食品包裝袋，對水果、 蔬菜可起到保鮮作用；套用納米氧化矽(同VK-SP30)於酒類生產中可起到淨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。
7 在潤滑油添加劑領域
納米二氧化矽微粒表面含有大量的羥基和不飽和殘鍵 ，可以在摩擦副表面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人納米SiO2後得到很大提高，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。
8 其他領域
納米氧化矽(SP30)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，可作為新型感測器；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。將納米二氧化矽(SP30)套用於電刷鍍工藝中，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套用，甚至能節約能源、保護環境。
展望
納米二氧化矽(SP30)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的套用才剛剛起步，隨著對納米SiO2研究的深入，套用領域的擴寬，納米二氧化矽(SP30)會進一步工業化，納米二氧化矽（SP30）材料也必然引起更多的關注，必將開闢更加廣闊的套用前景。
