纳米二氧化硅的应用浅析

刘涛(上海汇精亚纳米新材料有限公司/凤阳汇精纳米新材料科技有限公司)

纳米二氧化硅是极具工业应用前景的纳米材料，它的应用领域十分广泛，几乎涉及到所有应用二氧化硅粉体的行业。 我国对纳米材料的研究起步比较迟，直到“八五计划"将“纳米材料”列人重大基础项目之后，这方面的研究才迅速开展起来，并取得了令人瞩目的成果。1996 年纳米二氧化硅成功开发来出来,成为纳米材料家庭的重要一员 , 从而使我国成为继美、英、日、德国之后 ,国际上第五个能批量生产此产品的国家。纳米二氧化硅的应用领域十分广泛。 
一：在涂料领域 
  纳米二氧化硅具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不退色。在建筑内外墙涂料中，若添加纳米二氧化硅，可明显改善涂料的开罐效果，涂料不分层，具有触变性、防流挂 、施式性能良好，尤其是抗沾污染性能大大提高，具有优良的自清洁能力和附着力。由于纳米二氧化硅粒子比表面积大，能与聚合物分子产生强烈的交联作用，同时由于纳米二氧化硅尺寸较小，可以填充涂层中的孔隙 ，使涂层更加致密，大大提髙涂料的剪切力和剥离力，使涂层的附着力增大。并且纳米二氧化硅的加人，使复合漆的腐蚀电位正移，阳极腐蚀电流减小约2个数量级，涂层耐腐蚀性能显著提高。将纳米S i 02作为一种功能性组分加人到涂料体系中制成纳米改性涂料，可以提高涂料的耐洗刷性、耐沾污性等性能并能赋予其抗菌、自洁等特殊的功能。纳米氧化硅具有常规sio2 所不具有的特殊光学性能，它具有极强的紫外吸收，红外反射特性。将纳米sio2添加到涂料中，能有效降低涂料因紫外线和红外线照射造成 的色差值，这是由于紫外线能对有机物中C -H 、C -C 、C -C 1等键以及具有键能的物质产生破坏作用，而纳米sio2 对紫外线有较高的屏蔽率，加入涂料可屏蔽紫外线，从而提高了外墙涂料的抗老化耐侯性。
二 ：在粘结剂和密封胶领域 
  在粘结剂和密封胶领域，纳米二氧化硅是用量较大、使用范围较广的重要产品。目前国内高档的密封胶和粘结剂主要依赖进口。据介绍，国外在这个领域的产品巳经采用纳米材料作添加剂，而纳米二氧化硅是首选材料，其作用机理是纳米二氧化硅表面包覆层有机材料，使之具有疏水特性，将它添加到密封胶中能很快形成一种网络结构，抑制胶体流动，固体速率加快，提高粘接效果，同时由于颗粒细小，更增加了胶的密封性。

三：在橡胶中应用  作为补强剂、抗老化剂的纳米二氧化硅应用于橡胶制品，可提高橡胶制品的强度、提高韧性、防老化、抗磨擦着火、延长寿命等功能。另外，还可用于制造透明胶鞋底，而该类产品以前全部依赖进口。

四：在塑料中应用：在塑料中加入纳米二氧化硅可以提高塑料的韧性、强度、耐磨性、抗老化性及改善塑料的抗老化性能。如：用纳米二氧化硅改性聚丙烯塑料(PP)而得到的高刚性、高韧性纳米复合材料可制造汽车保险杠；又如：在半透明的塑料薄膜中添加纳米二氧化硅后，不但透明性、韧性、强度得到提高，且防水性、耐侯性能也大大增强；再如，将纳米二氧化硅用于有机玻璃(PMMA)，可提高其强度、冲击韧性、耐磨性、透光性、抗紫外线和防老化性能
 五： 在纺织、领域 
  随着科学技术的发展和人类生活水平的提高，人们对服装提出了舒适 、新颖保健的要求 ，各种功能化的纺织品应运而生。在此，纳米二氧化硅发挥了巨大的作用，目前，人们已将其应用到防紫外 、远红抗菌消臭、 抗老化等方面。例如，纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的适当配比而成的复合粉体是抗紫外辐射纤维的重要添剂。纳米材料添加的纤维还有一重要特性，就是对人体红外线有很强的吸收作用，这就可以增加保暖作用，减轻衣服的重量，用添加红外吸收纳米材料粉的纤维做成的衣服，其重量可减轻30%左右 。 
六：在抗菌剂领域、催化领域
  纳米二氧化硅具有生理惰性、高吸附性，在杀菌剂的制备中常用作载体，当纳米sio2作载体时，可吸附抗菌离子达到、抗菌抗菌的目的在报道可用于冰箱外壳、电脑键盘等的制造。  
  纳米sio2比 表面积大 、孔隙率高 、表面活性中心多，在催化剂和催化剂载体方而具有潜在的应用价值。 以纳米二氧化硅为基本原料，采用溶胶-凝胶技术，可制备含纳米二氧化硅的复合氧化物 。此复合氧化物为催化剂载体时，对于许多结构敏感反应，将显示出独特的反应性能。反应的催化活性高，选择性好，反应中能长时间保持催化活性 。 `
七： 在农业及食品领域
  近来，发达国家开发了纳米二氧化硅的一些新应用领域。如在农业中，利用纳米二氧化硅制农业种子处理剂，可使蔬菜(甘蓝、西红柿、黄、棉花 、玉米 、小麦提髙产量，提前成熟期。如纳米sio2可应用除草剂和杀虫剂中，若在粒状的杀虫刺配方中，加人少量纳米二氧化硅会有效地控制和防止有害物产生。在食品行业中，纳米氧化硅也有许多应用 之如添加纳米sio2的食品包装袋，对水果 、蔬菜起到保鲜作用；应用纳米氧化硅于酒类生产中可到净化和延长保鲜期的作用；还可作防治水果 、菜各种疾病的髙效杀菌剂。
八： 在润滑油添加剂领域
  在润滑油添加剂领域纳米二氧化硅微粒表面含有大量的羟基和不饱键，可以在摩擦副表而形成牢固的化学吸附膜，而保护金属摩擦表面，显著改善润滑油的摩擦性能 。润滑油的承载能力在加入纳sio2后得到很大提高，当加人量为1 .5时，PB值增大了近1倍，sio2纳米微粒作为润滑油添加剂表现出优异的抗磨减摩性能，并对磨损表而起到一定的修复作用。 在润滑油添加剂领域在润滑油添加剂领域纳米二氧化硅微粒表面含有大量的羟基和不饱键，可以在摩擦副表而形成牢固的化学吸附膜，而保护金属摩擦表面，显著改善润滑油的摩擦性能 。sio2纳米微粒作为润滑油添加剂表现出优异的抗磨减摩性能，并对磨损表而起到一定的修复作用。
 九： 其他领域 
  纳米氧化硅具有高的表面能和吸附性质，有良好的稳定性及生物亲和性，可作为新型传感器；利用纳米sio2无毒sio2无味、无污染以及耐烛、可增强 、增韧的特性，可大大地提高了人造牙齿的硬度及强度，也改善了其SJ性。将纳米二氧化硅应用于电刷镀工艺中，提高镀层的力学性能 、改善镀层的微动磨损性能；纳米sio2可用于油墨中作为分散剂和流量控制剂 ；在护肤产品、电子组装材料、隔热材料等方面都有着重要的应用，甚至能节约能源、护环境。