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來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:氣象學(xué)時(shí)間:瀏覽:次
摘要:納米氧化鋅是一種多功能性的新型無機(jī)材料,其顆粒大小約在1~100納米。由于晶粒的細(xì)微化,其表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)以及高透明度、高分散性等特點(diǎn)。文章發(fā)表在《中國(guó)蜂業(yè)》上,是化學(xué)職稱論文發(fā)表范文,供同行參考。
關(guān)鍵詞:納米氧化鋅,表面改性應(yīng)用
納米氧化鋅還可用來制造遠(yuǎn)紅外線反射纖維的材料,俗稱遠(yuǎn)紅外陶瓷粉。而這種遠(yuǎn)紅外線反射功能纖維是通過吸收人體發(fā)射出的熱量,并且再向人體輻射一定波長(zhǎng)范圍的遠(yuǎn)紅外線,除了可使人體皮下組織中血液流量增加,促進(jìn)血液循環(huán)外,還可遮蔽紅外線,減少熱量損失,故此纖維較一般纖維蓄熱保溫。
納米氧化鋅是一種面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品,其粒徑介于1~100納米,又稱為超微細(xì)氧化鋅。由于顆粒尺寸的細(xì)微化,比表面積急劇增加,使得納米氧化鋅產(chǎn)生了其本體塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。
一、納米氧化鋅的制備
氧化鋅的制備方法分為三類:即直接法(亦稱美國(guó)法)、間接法(亦稱法國(guó)法)和濕化學(xué)法。目前許多市售氧化鋅多為直接法或間接法產(chǎn)品,粒度為微米級(jí),比表面積較小,這些性質(zhì)大大制約了它們的應(yīng)用領(lǐng)域及其在制品中的性能。我公司采用濕化學(xué)法(NPP-法)制備納米級(jí)超細(xì)活性氧化鋅,可用各種含鋅物料為原料,采用酸浸浸出鋅,經(jīng)過多次凈化除去原料中的雜質(zhì),然后沉淀獲得堿式碳酸鋅,最后焙解獲得納米氧化鋅。與以往的制備納米級(jí)超細(xì)氧化鋅工藝技術(shù)相比,該新工藝具有以下技術(shù)方面的創(chuàng)新之處:
1. 平衡條件下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理與強(qiáng)化的傳熱技術(shù)結(jié)合,迅速完成堿式碳酸鋅的焙解。
2. 通過工藝參數(shù)的調(diào)整,可以制備不同純度、粒度及顏色的各種型號(hào)的納米氧化鋅產(chǎn)品。
3. 本工藝可以利用多種含鋅物料為原料,將其轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品。
4. 典型綠色化工工藝,屬于環(huán)境友好過程。
二、納米氧化鋅的性能表征
納米級(jí)氧化鋅的突出特點(diǎn)在于產(chǎn)品粒子為納米級(jí),同時(shí)具有納米材料和傳統(tǒng)氧化鋅的雙重特性。與傳統(tǒng)氧化鋅產(chǎn)品相比,其比表面積大、化學(xué)活性高,產(chǎn)品細(xì)度、化學(xué)純度和粒子形狀可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整,并且具有光化學(xué)效應(yīng)和較好的遮蔽紫外線性能,其紫外線遮蔽率高達(dá)98%;同時(shí),它還具有抗菌抑菌、祛味防酶等一系列獨(dú)特性能。
清華大學(xué)分析測(cè)試中心用透射電鏡對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了分析,納米氧化鋅粒子為球形,粒徑分布均勻,平均粒徑20~30納米,所有粒子的粒徑均在50納米以下。經(jīng)ST-A表面和孔徑測(cè)定儀測(cè)試,納米氧化鋅粉體的BET比表面積在35m2/g以上。此外,通過調(diào)整制備工藝參數(shù),還可以生產(chǎn)出棒狀納米氧化鋅。 本產(chǎn)品經(jīng)中國(guó)科學(xué)院微生物研究所檢測(cè)鑒定,結(jié)果表明,在豐富細(xì)菌培養(yǎng)基中,加入0.5%~1%的納米氧化鋅,可有效抑制大腸桿菌的生長(zhǎng),抑菌率達(dá)99.9%以上。
三、納米氧化鋅的表面改性
由于納米氧化鋅具有比表面積大和比表面能大等特點(diǎn),自身易團(tuán)聚;另一方面,納米氧化鋅表面極性較強(qiáng),在有機(jī)介質(zhì)中不易均勻分散,這就極大地限制了其納米效應(yīng)的發(fā)揮。因此對(duì)納米氧化鋅粉體進(jìn)行分散和表面改性成為納米材料在基體中應(yīng)用前必要的處理手段。
所謂納米分散是指采用各種原理、方法和手段在特定的液體介質(zhì)(如水)中,將干燥納米粒子構(gòu)成的各種形態(tài)的團(tuán)聚體還原成一次粒子并使其穩(wěn)定、均勻分布于介質(zhì)中的技術(shù)。納米粉體的表面改性則是在納米分散技術(shù)基礎(chǔ)上的擴(kuò)展和延伸,即根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的需要,在已分散的納米粒子表面包覆一層適當(dāng)物質(zhì)的薄膜或使納米粒子分散在某種可溶性固相載體中。
根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域的要求,選擇適當(dāng)?shù)谋砻娓男詣┗虮砻娓男怨に?,?duì)納米氧化鋅進(jìn)行表面改性,改善其表面性能,增加納米顆粒與基體之間的相容性,從而應(yīng)用于各種領(lǐng)域,提高產(chǎn)品的性能技術(shù)指標(biāo)。
四、納米氧化鋅的應(yīng)用
本公司從納米氧化鋅的制備伊始,就十分重視其應(yīng)用技術(shù)開發(fā)的研究。通過公司內(nèi)部科研人員的潛心研究,以及與相關(guān)科研單位的技術(shù)合作,在納米氧化鋅的應(yīng)用技術(shù)方面取得了一系列重要成果。目前產(chǎn)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域有:
1. 橡膠輪胎 在橡膠行業(yè)中,特別是透明橡膠制品生產(chǎn)中,納米氧化鋅是極好的硫化活性劑。由于納米氧化鋅可與橡膠分子實(shí)現(xiàn)分子水平上的結(jié)合,因而能提高膠料性能,改善成品特性。以子午線輪胎和其他橡膠制品為例,使用納米氧化鋅可顯著提高產(chǎn)品的導(dǎo)熱性能、耐磨性能、抗撕裂性能、拉伸強(qiáng)度等項(xiàng)指標(biāo),并且其用量可節(jié)省35-50%,大大降低了產(chǎn)品成本;在加工工藝上,能延長(zhǎng)膠料焦燒時(shí)間,對(duì)加工工藝極為有利。
2. 油漆涂料 隨著人們對(duì)涂料的色澤、涂膜性能、環(huán)保等各方面要求的提高,納米材料在涂料行業(yè)中的應(yīng)用受到越來越廣泛的重視。目前應(yīng)用于涂料中的納米材料品種有納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米氧化鋅、納米碳酸鈣等,其中納米二氧化鈦和納米二氧化硅由于其昂貴的價(jià)格而限制了它們的應(yīng)用范圍和數(shù)量,納米碳酸鈣性能又比較單一,在提高涂料的防霉和抗紫外老化性能方面作用較小,因而納米氧化鋅以其優(yōu)異的性價(jià)比在涂料的應(yīng)用中占據(jù)了更大的優(yōu)勢(shì)。
3. 化纖紡織品 納米材料應(yīng)用于化纖紡織品中有兩種途徑:一種方法是把納米微粒直接添加在化學(xué)纖維的初始反應(yīng)液中,采用常規(guī)的聚合反應(yīng)合成功能纖維,使納米微粒均勻分布于纖維內(nèi)部;另一種方法就是把納米微粒作為一種后整理劑配制到織物的后整理液中,通過浸軋使納米微粒吸附在纖維的表面,或者用一定的粘合劑將納米微粒涂覆到織物表面形成一種功能性的涂層,改善織物的服用性能。
4. 防曬化妝品 由于地球臭氧層遭到破壞,導(dǎo)致紫外線對(duì)地球生物圈輻射量的不斷增加,過多的紫外線照射對(duì)人類健康造成的危害正在日益加重。為了抵御過量紫外線照射對(duì)人體皮膚的傷害,人們開發(fā)了多種防曬劑來保護(hù)皮膚。由于大多數(shù)有機(jī)防曬劑活性較高,對(duì)皮膚產(chǎn)生刺激性,在紫外線照射后易分解,防曬效果不長(zhǎng)久,因而人們又開發(fā)了無機(jī)防曬劑,如納米二氧化鈦、納米氧化鋅等。
5. 其它領(lǐng)域 隨著人們對(duì)納米氧化鋅性能認(rèn)識(shí)的深化,納米氧化鋅的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大。例如,將納米氧化鋅用于陶瓷行業(yè),可以大大降低陶瓷制品的燒結(jié)溫度,燒成品光亮如鏡,減少了生產(chǎn)工序,降低了能耗,并賦予了陶瓷制品抗菌除臭和分解有機(jī)物的自潔作用,極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
五、結(jié)束語
目前納米氧化鋅的制備技術(shù)已經(jīng)取得了一些突破,在國(guó)內(nèi)形成了幾家產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)廠家。但是納米氧化鋅的表面改性技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)尚未完全成熟,其應(yīng)用領(lǐng)域的開拓受到了較大的限制,并制約了該產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展。雖然我們近年來在納米氧化鋅的應(yīng)用方面取得了很大的進(jìn)展,但與發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用水平以及納米氧化鋅的潛在應(yīng)用前景相比,還有許多工作要做。如何克服納米氧化鋅表面處理技術(shù)的瓶頸,加快其在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,成為諸多納米氧化鋅生產(chǎn)廠家所面臨的亟待解決的問題。
自然科學(xué)論文發(fā)表費(fèi)用:《中國(guó)蜂業(yè)》是由中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部主管,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所、中國(guó)養(yǎng)蜂學(xué)會(huì)主辦的養(yǎng)蜂科技刊物,1934年1月創(chuàng)刊。2006年由《中國(guó)養(yǎng)蜂》更名為《中國(guó)蜂業(yè)》。期刊內(nèi)容豐富,實(shí)用技術(shù)多,信息量大。此外,還有世界養(yǎng)蜂科技欄目專門介紹國(guó)外最新養(yǎng)蜂科技信息,有講述養(yǎng)蜂人自己的故事等欄目。