纳米氧化锌及其应用

纳米氧化锌及其应用主讲人：高灿纳米氧化锌简介纳米氧化锌是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，其粒径介于1~100纳米，又称为超微细氧化锌。由于颗粒尺寸的细微化，比外表积急剧增加，使得纳米氧化锌产生了其本体块状材料所不具备的外表效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。因而，纳米氧化锌在磁、光、电、化学、物理学、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比较的特殊性能和新用途，在橡胶、涂料、油墨、颜填料、催化剂、高档化装品以及医药等领域展示出广阔的应用前景。纳米氧化锌的应用橡胶油漆化纤纺织品防晒化装品陶瓷外表波器件抗静电复合材料㈠橡胶方面的应用在橡胶行业中，特别是透明橡胶制品生产中，纳米氧化锌是极好的硫化活性剂。由于纳米氧化锌可与橡胶分子实现分子水平上的结合，因而能提高胶料性能，改善成品特性。以子午线轮胎和其他橡胶制品为例，使用纳米氧化锌可显著提高产品的导热性能、耐磨性能、抗撕裂性能、拉伸强度等项指标，并且其用量可节省35-50%，大大降低了产品本钱；在加工工艺上，能延长胶料焦烧时间，对加工工艺极为有利。纳米氧化锌用于橡胶鞋、雨靴、橡胶手套等劳保制品中，可以大大延长制品的使用寿命，并可改善它们的外观及色泽，其用于透明或有色橡胶制品中，有着碳黑等传统活性剂不可替代的作用。纳米氧化锌用于气密封胶、密封垫等制品中，对于改善产品的耐磨性和密封效果也有着良好的作用。应用有纳米氧化锌的轮胎㈡油漆涂料

目前应用于涂料中的纳米材料品种有纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米碳酸钙等，其中纳米二氧化钛和纳米二氧化硅由于其昂贵的价格而限制了它们的应用范围和数量，纳米碳酸钙性能又比较单一，在提高涂料的防霉和抗紫外老化性能方面作用较小，因而纳米氧化锌以其优异的性价比在涂料的应用中占据了更大的优势。纳米氧化锌具有一般氧化锌无法比较的新性能和新用途，能使涂层具有屏蔽紫外线、吸收红外线及杀菌防霉作用，因此它可广泛应用于建筑内外墙乳液涂料及其他涂料中，同时它的增稠作用还有助于提高颜料分散的稳定性。涂料专用纳米氧化锌㈢化纤纺织品

纳米材料应用于化纤纺织品中有两种途径：一种方法是把纳米微粒直接添加在化学纤维的初始反响液中，采用常规的聚合反响合成功能纤维，使纳米微粒均匀分布于纤维内部；另一种方法就是把纳米微粒作为一种后整理剂配制到织物的后整理液中，通过浸轧使纳米微粒吸附在纤维的外表，或者用一定的粘合剂将纳米微粒涂覆到织物外表形成一种功能性的涂层，改善织物的服用性能。添加纳米氧化锌的抗紫外织物，与未添加纳米氧化锌的普通织物进行比照，抗紫外织物的UPF值〔紫外线遮挡系数〕为对照织物的两倍，可用于抗紫外织物、抗菌织物、遮阳伞等产品的生产。㈣防晒化装品大多数的传统防晒剂能对UV-B(波长280-320nm)起作用，但并不能有效抵挡波长更长的UV-A(波长320-400nm)紫外线，而UV-A越来越被认为与皮肤过早衰老以及皮肤癌有关。研究发现，纳米氧化锌对紫外线的防护功能比传统的纳米二氧化钛要强，对紫外线UV-A和UV-B均具有良好的防护效果，因此纳米氧化锌在化装品领域的应用迅速开展。纳米氧化锌防晒化装品㈤在陶瓷领域的应用

纳米氧化锌可以用在陶瓷行业，代替传统的ZnO，由于其体积效应和高分散能力，可不需加工磨碎便可直接使用，其用量可减量30％—50％，不仅使陶瓷制品的烧结温度比普通氧化锌降低40—60℃，烧结品光亮如镜，减少生产工序，降低了能耗，极大地提高了产品的质量。纳米颗粒氧化锌制得的纳米陶瓷材料具有良好的韧性，其原理为纳米氧化锌具有较大的界面，原子排列相当混乱，在外力作用下，纳米粒子容易迁移而表现为很好的韧性和一定的延展性，使陶瓷材料具有优异的力学性能，用纳米陶瓷材料可制得“摔不碎的酒杯〞或“摔不碎的碗〞。

纳米氧化锌水杯㈥用于制作外表波器件纳米氧化锌作为一种压电材料，具有较强的机电耦合系数，使其在超声换能器、Bragg偏转器、频谱分析器、高频滤波器、高速光开关及微机械上有广泛的用途。这些器件在大容量、高速率光纤通讯的波分复用，光纤相位调制，反雷达动态测频，电子侦听，卫星移动通讯，并行光信息处理等民用和军事领域具有广泛的应用，比方在高于1．5GHz的频率范围内具有低损耗的高频滤波器正成为移动通讯系统的最关键部件之一，ZnO是制作这种高频滤波器首选材料。纳米氧化锌不仅对电磁波具有吸收能力，还能吸收可见光和红外线，用它作隐身材料，不但能在很宽的频带范围内逃避雷达的侦察，而且能起到红外隐身作用。这种"隐身材料"的开展和应用，是提高武器系统生存和突防能力的有效手段之一，在国防建设中具有十分重要的意义。我国外表活性剂㈦用于抗静电复合材料

传统抗静电添加剂主要为炭黑、金属粉和外表活性剂。炭黑作静电添加剂只能得到黑色产品，用量大时还会破坏材料的某些力学性能。金属抗静电添加剂一般用量较大，约占复合材料质量的40%，并且加工过程中易被氧化，不易氧化的金、银、铜等又较贵重。外表活性剂抗静电添加剂要求环境的湿度较高且不耐久。而纳米氧化锌那么具有较好的抗静电效果。纳米氧化锌晶须添加剂外观为白色疏松状物质，微观结构那么为立体四针状单晶体，任意两个针间夹角均约为109度，其优点是四针状立体结构易形成有效三维网状导电通道，通过晶须尖端放电和隧道效应到达抗静电的目的，并且用量少；纳米氧化锌稳定，1720℃直接升华，不易与其他材料发生化学反响，抗静电耐久性好。另外，纳米氧化锌晶须为白色，