納米二氧化硅的應用淺析

劉濤(上海匯精亞納米新材料有限公司）

納米二氧化硅是極具工業應用前景的納米材料，它的應用領域十分廣泛，幾乎涉及到所有應用二氧化硅粉體的行業。 我國對納米材料的研究起步比較遲，直到“八五計劃"將“納米材料”列人重大基礎項目之后，這方面的研究才迅速開展起來，并取得了令人矚目的成果。1996 年納米二氧化硅成功開發來出來,成為納米材料家庭的重要一員 , 從而使我國成為繼美、英、日、德國之后 ,國際上第五個能批量生產此產品的國家。納米二氧化硅的應用領域十分廣泛。
一：在涂料領域 
  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，能在涂料干燥時形成網狀結構，同時增加了涂料的強度和光潔度，而且提高了顏料的懸浮性，能保持涂料的顏色長期不退色。在建筑內外墻涂料中，若添加納米二氧化硅，可明顯改善涂料的開罐效果，涂料不分層，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。由于納米二氧化硅粒子比表面積大，能與聚合物分子產生強烈的交聯作用，同時由于納米二氧化硅尺寸較小，可以填充涂層中的孔隙 ，使涂層更加致密，大大提髙涂料的剪切力和剝離力，使涂層的附著力增大。并且納米二氧化硅的加人，使復合漆的腐蝕電位正移，陽極腐蝕電流減小約2個數量級，涂層耐腐蝕性能顯著提高。將納米S i 02作為一種功能性組分加人到涂料體系中制成納米改性涂料，可以提高涂料的耐洗刷性、耐沾污性等性能并能賦予其抗菌、自潔等特殊的功能。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。將納米sio2添加到涂料中，能有效降低涂料因紫外線和紅外線照射造成 的色差值，這是由于紫外線能對有機物中C -H 、C -C 、C -C 1等鍵以及具有鍵能的物質產生破壞作用，而納米sio2 對紫外線有較高的屏蔽率，加入涂料可屏蔽紫外線，從而提高了外墻涂料的抗老化耐侯性。

二 ：在粘結劑和密封膠領域 
  在粘結劑和密封膠領域，納米二氧化硅是用量較大、使用范圍較廣的重要產品。目前國內高檔的密封膠和粘結劑主要依賴進口。據介紹，國外在這個領域的產品巳經采用納米材料作添加劑，而納米二氧化硅是首選材料，其作用機理是納米二氧化硅表面包覆層有機材料，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絡結構，抑制膠體流動，固體速率加快，提高粘接效果，同時由于顆粒細小，更增加了膠的密封性。

三：在橡膠中應用  作為補強劑、抗老化劑的納米二氧化硅應用于橡膠制品，可提高橡膠制品的強度、提高韌性、防老化、抗磨擦著火、延長壽命等功能。另外，還可用于制造透明膠鞋底，而該類產品以前全部依賴進口。

四：在塑料中應用：在塑料中加入納米二氧化硅可以提高塑料的韌性、強度、耐磨性、抗老化性及改善塑料的抗老化性能。如：用納米二氧化硅改性聚丙烯塑料(PP)而得到的高剛性、高韌性納米復合材料可制造汽車保險杠；又如：在半透明的塑料薄膜中添加納米二氧化硅后，不但透明性、韌性、強度得到提高，且防水性、耐侯性能也大大增強；再如，將納米二氧化硅用于有機玻璃(PMMA)，可提高其強度、沖擊韌性、耐磨性、透光性、抗紫外線和防老化性能，塑料中加入納米二氧化硅可以提高塑料的韌性、強度、耐磨性、抗老化性及改善塑料的抗老化性能。作為成核劑的納米二氧化硅，適用于聚乙烯、聚丙烯等不完全結晶塑料；其是通過改變樹脂的結晶行為，加快結晶速率、增加結晶密度和促使晶粒尺寸微細化，達到縮短成型周期、而提高制品透明性、表面光澤、抗拉強度、剛性、熱變形溫度、抗沖擊性、抗蠕變性等物理機械性能的新功能助劑。
 五： 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，納米二氧化硅發揮了巨大的作用，目前，人們已將其應用到防紫外 、遠紅抗菌消臭、 抗老化等方面。例如，納米二氧化硅和納米二氧化鈦的適當配比而成的復合粉體是抗紫外輻射纖維的重要添劑。納米材料添加的纖維還有一重要特性，就是對人體紅外線有很強的吸收作用，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 。
六：在抗菌劑領域、催化領域
  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，當納米sio2作載體時，可吸附抗菌離子達到、抗菌抗菌的目的在報道可用于冰箱外殼、電腦鍵盤等的制造。  
  納米sio2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而具有潛在的應用價值。 以納米二氧化硅為基本原料，采用溶膠-凝膠技術，可制備含納米二氧化硅的復合氧化物 。此復合氧化物為催化劑載體時，對于許多結構敏感反應，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 。 `
七： 在農業及食品領域
  近來，發達國家開發了納米二氧化硅的一些新應用領域。如在農業中，利用納米二氧化硅制農業種子處理劑，可使蔬菜(甘藍、西紅柿、黃、棉花 、玉米 、小麥提髙產量，提前成熟期。如納米sio2可應用除草劑和殺蟲劑中，若在粒狀的殺蟲刺配方中，加人少量納米二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 之如添加納米sio2的食品包裝袋，對水果 、蔬菜起到保鮮作用；應用納米氧化硅于酒類生產中可到凈化和延長保鮮期的作用；還可作防治水果 、菜各種疾病的髙效殺菌劑。
八： 在潤滑油添加劑領域
  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鍵，可以在摩擦副表而形成牢固的化學吸附膜，而保護金屬摩擦表面，顯著改善潤滑油的摩擦性能 。潤滑油的承載能力在加入納sio2后得到很大提高，當加人量為1 .5時，PB值增大了近1倍，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，并對磨損表而起到一定的修復作用。 在潤滑油添加劑領域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鍵，可以在摩擦副表而形成牢固的化學吸附膜，而保護金屬摩擦表面，顯著改善潤滑油的摩擦性能 。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，并對磨損表而起到一定的修復作用。
 九： 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sio2無味、無污染以及耐燭、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SJ性。將納米二氧化硅應用于電刷鍍工藝中，提高鍍層的力學性能 、改善鍍層的微動磨損性能；納米sio2可用于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、護環境。