納米二氧化矽

納米二氧化矽（英文名稱nano-silicon dioxide）是一種無機化工材料，俗稱白炭黑。由於是超細納米級，尺寸範圍在1~100nm，因此具有許多獨特的性質，如具有對抗紫外線的光學性能，能提高其他材料抗老化、強度和耐化學性能。用途非常廣泛。納米級二氧化矽為無定形白色粉末，無毒、無味、無污染，微結構為球形，呈絮狀和網狀的準顆粒結構，分子式和結構式為SiO2，不溶於水。

納米是一個尺度，為10^-9米，納米材料是指在三維空間中，至少有一維處於納米尺寸的範圍，也即1~100納米的範圍。納米材料具有小尺寸效應、表面效應和巨觀量子隧道效應，因而展現出許多特有的性質，在催化、濾光、光吸收、醫藥、磁介質及新材料等有廣泛的套用前景。

物理性質

納米二氧化矽外觀為為無定形白色粉末，粒子尺寸範圍在1~100納米，微結構為球形，呈絮狀和網狀的準顆粒結構。

【溶解性能】不能溶於水和酸（氫氟酸除外）及有機溶劑，能溶於鹼及氫氟酸。

【穩定性】穩定

化學性質

【CAS登錄號】60676-86-0

【EINECS登錄號】

【分子量】60.08

【分子式及結構式】分子式和結構式為SiO₂

【常見化學反應】納米二氧化矽屬於非金屬酸性氧化物，與金屬氧化物在高溫下生成矽酸鹽，除氫氟酸外不與其他酸反應，與強鹼反應生成鹽，能與氫氟酸反應生成氟矽酸，反應方程如下：

SiO₂ + 4HF → H₂SiF₄ + H₂O

【禁配物】氫氟酸和鹼

【聚合危害】無聚合危險

主要用途

納米二氧化矽的用途分非常廣泛，一般添加重量在0.5—2%，個別產品體系可到10%以上。對產品性能體現的關鍵是：充分分散到體系當中。使用時根據不同的體系，預先將納米二氧化矽分散在水、丙酮、醇類或其他溶劑中，對於油性體系，可輔之以助劑做預處理。主要用在以下領域，

（1）電子封裝材料

將經表面活性處理後的納米二氧化矽充分分散在有機矽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,使器件密封性能得到顯著提高,增加器件的使用壽命。

（2）樹脂複合材料

將納米二氧化矽顆粒充分、均勻地分散到樹脂材料中，可全面改善樹脂基材料性能。包括：A提高強度和延伸率；B提高耐磨性和改善材料表面的光潔度；C抗老化性能。

（3）塑膠

利用納米二氧化矽透光、粒度小，可以使塑膠變得更加緻密，在聚苯乙烯塑膠薄膜中添加二氧化矽後，能提高其透明度、強度、韌性、防水性能和抗老化性能。利用納米二氧化矽對普通塑膠聚丙烯進行改性，使其主要技術指標（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膠尼龍6的性能指標。

（4）塗料

可改善塗料的懸浮穩定性差、觸變性差、耐候性差、耐洗刷性差等，使塗膜與牆體結合強度大幅提高，塗膜硬度增加，表面自潔能力也獲得改善。

（5）橡膠

二氧化矽號稱白炭黑，在普通橡膠中添加少量納米Si0₂後，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。

（6）、顏（染）料

通過添加納米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，極大地拓寬了有機顏（染）料的檔次和套用範圍。

（7）陶瓷

用納米Si0₂代替納米A1₂0₃既可以起到納米顆粒的作用，同時又是第二相的顆粒，可提高陶瓷材料的強度、韌性及硬度和彈性模量等性能，。

利用納米Si0₂來複合陶瓷基片，提高了基片的緻密性、韌性和光潔度，大幅降低燒結溫度。

（8）密封膠、粘結劑

納米Si0₂的加入，在其表面包敷一層有機材料，形成網路結構，形成一種矽石結構，使之具有憎水性，可抑制膠體流動，加快固化速度，提高粘結效果，增加了產品的密封性和防滲性。

（9）玻璃鋼製品

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，抗拉強度和抗衝擊強度提高，耐熱性能也大幅提高。

（10）藥物載體

採用納米Si0₂為載體能起到很好的緩釋效果。

（11）化妝品

納米Si0₂為無機成分，易於與化妝品其它組分配伍，無毒、無味，自身為白色，反射紫外能力強、穩定性好，被紫外線照射後不分解，不變色，也不會與配方中其它組分起化學反應，為防曬化妝品的升級換代奠定了良好的基礎。

（12）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，開發出高效、持久、耐高溫、廣譜抗菌的納米抗菌粉，可廣泛用於票據、醫療衛生、化學建材、家電製品、功能纖維、塑膠製品等行業中。

製造方法

納米SiO₂的製備方法分為物理法和化學法兩種。

（1）物理法

物理法一般指機械粉碎法。利用超級氣流粉碎機或高能球磨機將SiO₂的聚集體粉碎可獲得粒徑1～5微米的超細產品。該法工藝簡單但易帶入雜質.粉料特性難以控制，製備效率低且粒徑分布較寬。

（2）化學法

化學法可製得純淨且粒徑分布均勻的超細SiO₂顆粒。化學法包括化學氣相沉積(CVD)法、液相法、離子交換法、沉澱法和溶膠凝膠(Sol-Gel)法等，主要的生產方法還是以四氯化矽為原料的氣相法，以矽酸鈉和無機酸為原料的沉澱法和以矽酸醋等為原料的溶膠凝膠法。

【產業鏈】

【參考質量指標】不同納米二氧化矽質量指標如下表：

型號	外觀	粒徑nm	含量%	比表面m/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h好
SP50	白色粉末	50±5	99.5	200±	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、可大幅度提高塗料耐擦洗性、強度、硬度
SP30S; 樹脂專用	白色粉末	30±5	99.5	150~300	5~7	有更好分散性、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．
SROI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±	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。

毒性和對環境影響

無毒、對環境無有害影響。

包裝、運輸和貯存

納米二氧化矽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、避暴曬場所。