Четыре основные технологии модификации гидроталькита
Гидроталькит (слоистые двойные гидроксиды, LDH) представляет собой слоистый неорганический функциональный материал-носитель, межслоевые анионы взаимозаменяемы, а количество и тип можно стратегически регулировать в соответствии с фактическими потребностями. Настраиваемые характеристики денатурации этого состава и структуры СДГ делают их одним из материалов с исследовательским потенциалом и перспективами применения в области промышленного катализа, фотоэлектрохимии, высвобождения лекарств, модификации пластмасс и очистки сточных вод.
Поскольку СДГ являются высокогидрофильными неорганическими веществами, а расстояние между слоями ламеллярной структуры невелико, совместимость с полимерами плохая, а наноразмерную дисперсию СДГ достичь непросто. Кроме того, обмен анионами между слоями СДГ придает модифицированным СДГ специфические функциональные свойства. Поэтому СДГ необходимо модифицировать для улучшения межфазных свойств и расширения области применения.
Существует много методов модификации СДГ, и подходящий метод может быть выбран в соответствии с требуемыми свойствами и областями применения синтетических материалов. Среди них наиболее часто используемые методы, в основном, включают метод соосаждения, метод гидротермального синтеза, метод ионного обмена и метод восстановления путем обжига.
1. Метод соосаждения
Соосаждение является наиболее часто используемым методом синтеза ЛДГ. Добавьте смешанный водный раствор, содержащий определенную долю катионов двухвалентных и трехвалентных металлов, в щелочной раствор, контролируйте значение pH системы, поддерживайте определенную температуру, реагируйте при постоянном и быстром перемешивании, пока раствор не выпадет в осадок, и продолжайте старение осадка. в течение периода времени, а затем фильтруют, промывают и сушат, чтобы получить твердые СДГ. Обычно в качестве солей металлов можно использовать нитраты, хлориды, сульфаты и карбонаты, а обычно используемые щелочи можно выбирать из гидроксида натрия, гидроксида калия и аммиачной воды. Метод соосаждения имеет преимущества простого технологического процесса, короткого периода синтеза, легкого контроля условий и широкого диапазона применения. Различные составы и типы СДГ могут быть получены с использованием различных анионов и катионов.
2. Гидротермальный метод
В целом гидротермальный метод не требует высокотемпературной обработки и позволяет контролировать кристаллическую структуру продукта для получения СДГ с ярко выраженной слоистой структурой. Смесь помещали в автоклав и при определенной температуре проводили статические реакции разной продолжительности для получения СДГ.
3. Ионообменный метод
Метод ионного обмена заключается в замене межслоевых анионов существующих СДГ другими гостевыми анионами для получения нового типа соединения гостевых СДГ. Количество и тип анионов между слоями можно регулировать в соответствии с желаемыми свойствами. Анион-гость, обменная среда, pH и время реакции оказывают большое влияние на процесс ионного обмена.
4. Метод восстановления обжарки
Метод восстановления обжарки делится на два этапа. Сначала СДГ прокаливали при высокой температуре при 500–800 °C, а межслойные молекулы CO32-, NO3- или других органических анионов могли быть удалены после процесса прокаливания. Ламеллярная структура разрушилась с получением слоистых двойных оксидов (LDO). Затем, в соответствии с эффектом памяти LDO, он поглощает анионы, превращаясь в LDH в водном растворе. Преимущество метода извлечения прокаливанием состоит в том, что желаемый анионный гидротальцит может быть получен целенаправленно, он может исключить конкуренцию с органическими анионами, повысить кислотостойкость и применяться в более широком диапазоне рН. Следует также учитывать, что слишком высокая температура прокаливания может разрушить слоистую структуру гидроталькита. Кроме того, следует обратить внимание на концентрацию анионных сред во время восстановления.
Значение и использование четырех основных неметаллических минералов кварца, графита, флюорита и пирофиллита.
Почти все стратегические развивающиеся отрасли более или менее связаны с неметаллическими полезными ископаемыми и их продуктами, особенно в промышленности новых материалов графит, флюорит, пирофиллит, кварц и их продукты играют незаменимую и важную вспомогательную роль. Неметаллические полезные ископаемые, такие как графит и флюорит, включены в список «стратегических полезных ископаемых» или «ключевых полезных ископаемых» Китая, Японии, Австралии и других стран, а Соединенные Штаты внесены в список «кризисных полезных ископаемых».
1. Кварц высокой чистоты
Кварц высокой чистоты обладает превосходными физическими и химическими свойствами. Кварцевый песок высокой чистоты в основном используется в таких отраслях, как кварцевое стекло и интегральные схемы. Его высокотехнологичная продукция широко используется в информационных технологиях нового поколения, производстве высокотехнологичного оборудования, новых материалов и других отраслях промышленности. Кварц всегда существовал как материал стратегического значения, а со времен Второй мировой войны электронные компоненты телефонов связи и военных беспроводных телефонов изготавливались из кварца. Всемирно признанное кварцевое сырье высокой и сверхвысокой чистоты является важной основой современной высокотехнологичной продукции и необходимым условием устойчивого развития высокотехнологичной продукции страны. В Германии кварцевое сырье сверхвысокой чистоты было внесено в список стратегических материалов, и его экспорт был ограничен.
Применение кварца высокой чистоты в стратегических развивающихся отраслях:
Новое поколение информационных технологий; Производство высокотехнологичного оборудования; Новые материалы; Новая энергия.
2. Графит
Графит всегда был незаменимым и важным стратегическим ресурсом для развития военной и современной промышленности. Графит в основном используется в производстве анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов, новых силовых аккумуляторов, суперконденсаторов и т. Д. В автомобильной промышленности с новой энергией; в новой энергетике он в основном используется для производства солнечных батарей. , Аккумуляторы энергии ветра; в производстве высокотехнологичного оборудования он в основном используется для производства уплотнительных материалов и замедлителей нейтронов; в отраслях информационных технологий нового поколения он используется для производства накопителей высокой энергии, ключевых электронных материалов и т. д. Разработка и использование графена подняли использование графита на новый уровень. В будущем графит и его продукты будут широко использоваться в аэрокосмических спутниках, смартфонах, планшетных компьютерах, гибридных транспортных средствах, электромобилях, солнечных элементах и других областях, став новым стратегическим материалом. Китай, Япония, Европейский союз, Индия, Великобритания, Австралия, ОЭСР и другие страны последовательно издали промышленную политику по разработке графита, в которой графит рассматривается как «ключевой минерал» или «стратегический минерал», а Соединенные Штаты называет графит «кризисным минералом».
Применение графита в стратегических развивающихся отраслях:
Производство высокотехнологичного оборудования; Новая энергия; Новые энергетические автомобили; информационные технологии нового поколения; Новое материальное поле; Биология.
3. Флюорит
Флюорит, также известный как флюорит, в основном состоит из фторида кальция (CaF2). Флюорит — это дефицитный ресурс мирового класса, похожий на редкоземельные элементы. Китай, Соединенные Штаты, Европейский Союз, Япония и другие страны перечисляют флюорит как «стратегический минерал» или «ключевой минерал», а Соединенные Штаты перечисляют флюорит как «кризисный минерал». Флюорит является фторсодержащим сырьем, а фторсодержащие материалы являются одним из новых химических материалов. Фторсодержащие химические продукты обладают высокими эксплуатационными характеристиками и высокой добавленной стоимостью. Помимо того, что они широко используются в промышленных секторах и повседневной жизни, их продукты и материалы также широко используются в новых стратегических отраслях, таких как новая энергетика, биология, энергосбережение и защита окружающей среды, а также в транспортных средствах на новых источниках энергии. индустрия технологий.
Применение флюорита в стратегических развивающихся отраслях:
Новая энергия; Новые энергетические автомобили; Биология; Энергосбережение и защита окружающей среды; Новый материал.
4. Пирофиллит
Пирофиллит представляет собой слоистый силикатный минерал с химической стабильностью, низким тепловым расширением, низкой теплопроводностью, низкой электропроводностью, высокими изоляционными свойствами, высокой температурой плавления и хорошей коррозионной стойкостью. Пирофиллит является одним из важных сырьевых материалов для производства функциональной керамики (сверхтвердая керамика, сверхвысокая пьезоэлектрическая керамика), экологически чистых новых огнеупоров, высокоэффективных стеклянных волокон, сверхтвердых материалов (синтетический алмаз) и т.д. лопаточных материалов и новых функциональных материалов.
Применение пирофиллита в стратегических развивающихся отраслях:
Производство высокотехнологичного оборудования; новая энергия; новый материал; биология.
Что мешает процессу очистки высокочистого кварцевого песка?
Подготовка кварца высокой чистоты осуществляется в основном путем химического синтеза, обработки природных кристаллов и глубокой очистки кварцевых минералов. Однако, поскольку подготовка химического синтеза и обработка природных кристаллов ограничены сырьем, стоимостью, производительностью и т. д., это сложно для крупномасштабного промышленного применения. Таким образом, получение высокочистого кварца путем обработки минералов находится в центре внимания исследований и приложений в прошлом и настоящем.
Процесс очистки высокочистого кварца сначала измельчает жильный кварц или кварцит до требуемого размера частиц и удаляет некоторые примеси, а затем отделяет или растворяет примеси физическими и химическими средствами. Весь процесс очистки можно просто обобщить как три процесса: предварительная обработка, физическая обработка и химическая обработка, и, в частности, используются различные методы обогащения, такие как дробление, измельчение, просеивание, магнитная сепарация, травление и хлорирование. Соответствующий процесс очистки кварца разработан в соответствии с составом и качеством исходной руды: кварцевая руда с высоким содержанием натрия должна быть прокалена при высокой температуре, а карбонатные минералы с высоким содержанием кальция и магния должны быть предварительно обработаны соляной кислотой.
В частности, три основных этапа очистки кварцевого песка высокой чистоты заключаются в следующем:
(1) Ссылка на предварительную обработку. Целью стадии предварительной обработки является предварительное просеивание примесей или измельчение кварцевого сырья до требуемого размера частиц, способствующего выделению примесей и последующей переработке. Как правило, используются механическое дробление, электрическое дробление, оптическая сортировка, ультразвуковое дробление, дробление термическим ударом и другие методы обработки.
(2) Стадия физической обработки. Физические методы обогащения в основном включают измельчение, разделение по цвету, магнитную сепарацию, флотацию и другие методы, которые обычно используются для обработки примесей сопутствующих минералов в кварце.
(3) Стадия химической обработки. По сравнению с физическим обогащением химическая обработка более эффективна для удаления примесей, а преимущества глубокого проникновения в микротрещины и границы зерен позволяют лучше справляться с включениями и примесями решетчатого типа. Травление, выщелачивание и термическое хлорирование являются тремя основными процессами химической обработки.
Что касается примесей, которые труднее всего очистить?
В кварце много видов примесных элементов. Содержание каждого примесного элемента в кварце по-разному влияет на очистку и обработку. Поэтому необходимо учитывать верхний предел содержания основных примесных элементов, а не просто устанавливать верхний предел общего количества. Природные кристаллы кварца часто образуются вместе с различными минералами, такими как хлорит, рутил, турмалин, кальцит, флюорит, мусковит, биотит, сфалерит, гематит, пирит, эпидот, кордиерит, полевой шпат, амфибол, гранат, пироксен, топаз, ильменит. глинистые минералы и др., эти минералы являются основным источником примесей в твердых включениях кварца.
Fe: для различных форм примесей железа различные методы обогащения и очистки, такие как просеивание, классификация, скруббер, химическое кислотное выщелачивание, флотация, гравитационное разделение, магнитное разделение и микробное выщелачивание, могут эффективно очищать примеси железа.
Al: Примеси алюминия в кварцевой руде в основном существуют в виде полевого шпата, слюды и глинистых минералов, которые можно удалить с помощью методов очистки и сортировки обесшламливания. Для алюминийсодержащих минералов в форме полевого шпата эффективное отделение от кварца всегда было трудным моментом в обогатительной промышленности, особенно разделение полевого шпата и кварца. Поскольку они принадлежат к каркасным силикатным минералам с очень похожими физическими свойствами, их нельзя разделить с помощью гравитационного разделения и магнитного разделения. Наиболее эффективным методом является флотация, а при глубокой очистке применяют также смешанное кислотное выщелачивание.
Поэтому некоторые ученые судят о том, можно ли использовать природный кварц в качестве кварца высокой чистоты, по содержанию Al и Ti в кварце. Обычно содержание Al и Ti в кварце относительно велико, и их трудно удалить простым процессом очистки, а тонкая очистка увеличивает стоимость производства. Поэтому содержание Al и Ti в кварце является основным фактором, ограничивающим чистоту кварца. Соответственно, при содержании Al и Ti в кварце менее 25 мкг/г и 10 мкг/г природного кварца соответственно его можно отнести к категории высокочистого кварца.
Таким образом, мы считаем, что технологический процесс очистки высокочистого кварцевого песка не сложен, но трудно идентифицировать руды и добиться окончательной очистки от некоторых примесей с помощью комбинированных процессов, особенно для удаления некоторых конкретных элементов.
Используется ли тальк для армирования и модификации пластика, чем белее, тем лучше?
Армирование и модификация пластика является важной областью применения талька, особенно для модификации полипропилена в автомобильной промышленности и производстве бытовой техники, а белизна является важным показателем продуктов из талька. Итак, тальк для пластика чем белее, тем лучше?
Белизна талька, используемого в пластмассовой промышленности, обычно выражается CIE Lab (L*a*b*). В дополнение к измерению белизны в сухом состоянии также измеряется белизна во влажном состоянии. Сухая белизна – это определение белизны в обычном понимании. Влажная белизна - это белизна порошка талька после добавления соответствующего количества ДМФ (диметилфталата) или ДОФ (диоктилфталата).
Факторами, определяющими белизну талька, являются не только само сырье, но и размер частиц, влажность и примеси. Если он содержит темные примеси, такие как сульфид железа, графит и т. д., чем мельче продукт, тем ниже белизна.
В природе существует множество цветов талька. Светлый тальк после измельчения имеет белый цвет, но после смешивания со смолой цвет матрицы покажет более или менее истинный цвет талька. Этот недостаток ограничивает универсальность талька, особенно использование талька темного цвета в пластмассах. По сравнению с сухой белизной, влажная белизна может более интуитивно отражать степень, в которой тальк меняет цвет пластиковой матрицы. Чем меньше значение b*(b) по белизне во влажном состоянии, тем меньше изменение цвета пластиковой матрицы.
Большая часть талька в мире не белого цвета. Белый тальк в основном поступает из Китая, Афганистана и Индии, что относительно ограничено. В связи с растущим спросом на белый тальк в пластмассовой промышленности цена на него продолжала расти в течение последних 20 лет. Дефицит белого талька — долгосрочная тенденция в будущем. Фактически, белый тальк не нужен во многих случаях. Например, при улучшении и модификации темного пластика эффект улучшения от использования белого талька и темного талька одинаков.
Испытания показывают, что при увеличении белизны талька во влажном состоянии на 1 % белизна конечного продукта увеличивается всего на 0,2–0,3 %. Односторонняя погоня за белизной талька бессмысленна. В прошлом, поскольку цена на белый тальк была слишком низкой, многие пользователи не задумывались о повышении стоимости использования белого талька. При сокращении предложения и повышении цены необходимо изменить привычки использования и улучшить комплексное использование ресурсов.
Тальк, используемый для улучшения и модификации, также должен контролировать количество черных пятен, особенно для светлых продуктов, которые предъявляют более высокие требования к внешнему виду. Эти черные пятна образуются после измельчения природной руды сульфида железа, темных минералов, таких как графит, или темных примесей в результате добычи полезных ископаемых. Небольшое количество черных пятен в основном не влияет на белизну, но на поверхности светлых пластиковых изделий будут образовываться видимые дефекты черных пятен, влияющие на внешний вид. Большое количество черных пятен отрицательно скажется на белизне. Примеси будут дополнительно разрушаться с увеличением дисперсности порошка, что приведет к снижению белизны порошка.
Устойчивый рост объема рынка кремнезема для зубной пасты
Силикагель — это высококачественный абразив, быстро развивающийся в последние годы. Это единственный абразив для приготовления прозрачной и полупрозрачной зубной пасты. Он имеет преимущества низкого коэффициента трения и хорошей совместимости с фтором. Его коэффициент трения, показатель маслопоглощения, удельная площадь поверхности, водопоглощающая способность, светопропускание, показатель преломления и т. д. могут быть отрегулированы в широком диапазоне в соответствии с потребностями каждой формулы, а паста также может иметь превосходную тиксотропность, диспергируемость, стабильностью и другими физико-химическими свойствами.
Мировое рыночное пространство в области зубной пасты составляет около 300 000 тонн, из которых около 60 000 тонн приходится на внутренний рынок, и ожидается, что он будет поддерживать стабильный рост. Отчеты о росте рынка показывают, что объем мирового рынка диоксида кремния для зубной пасты в 2021 г. спрос на диоксид кремния в производстве зубной пасты Масштаб приближается к 800 млн юаней, что соответствует средней цене около 0,8-15 000 за тонну (спрос на мировом/внутреннем рынке составляет 30/60 000 тонн).
Ожидается, что с повышением осведомленности о здоровье рынок ухода за полостью рта, на котором находится зубная паста, достигнет среднегодового темпа роста в 10% в течение следующих пяти лет. Frost & Sullivan прогнозирует, что общий объем розничных продаж на рынке средств по уходу за полостью рта в моей стране увеличится до 152,2 млрд юаней в 2025 году при среднегодовом темпе роста в 10%. Зубная паста является основным продуктом для чистки полости рта, на который приходится 60% рынка средств по уходу за полостью рта, и в качестве предметов первой необходимости цена за единицу относительно низкая, с жестким спросом, и ожидается, что размер рынка будет неуклонно расти.
Объем внутреннего рынка кремнезема для зубной пасты составляет около 800 миллионов, а спрос составляет около 60 000 тонн. Абразивы являются основным сырьем для зубной пасты, обычно составляющим от 20% до 30% от общей формулы (по весу), и они оказывают важное влияние на основные функции зубной пасты по очистке полости рта и уменьшению пятен на зубах. Прогнозируется, что мировой спрос составит от 300 000 до 350 000 тонн согласно отчетам о росте рынка; внутреннее потребление кремнезема для зубной пасты в 2019 году составляет 45 000 тонн, а Китайская ассоциация средств для чистки и ухода за полостью рта прогнозирует масштаб внутреннего спроса на кремнезем для зубной пасты в 2026 году. Он приближается к 800 миллионам юаней, что соответствует средней цене 0,8- 15 000/т, а рыночный спрос составляет около 60 000 т, с совокупным темпом роста 5% в 2021-2026 гг.
В соответствии с тенденцией увеличения потребления ожидается увеличение доли кремнезема в абразивах.
Ожидается, что уровень проникновения диоксида кремния на внутреннем рынке в качестве высококачественного абразива для зубной пасты будет еще больше увеличиваться при повышении уровня потребления.
Ожидается, что диоксид кремния заменит продукт из-за резкого роста цен на гидрофосфат кальция. Фосфатная руда является невозобновляемым ресурсом и была одобрена Государственным советом как стратегическое минеральное сырье, и ее добыча строго контролируется. В то же время фосфорохимическая промышленность является высокозагрязняющей и энергоемкой отраслью. Скорость работы ограничена на фоне защиты окружающей среды и двойного углерода, а также на фоне ограниченных поставок Цена на фосфат продолжает расти до 4000 юаней / тонна, увеличившись почти на 100% с начала 2020 года, а цена пищевого гидрофосфата кальция была выше, чем цена диоксида кремния, поэтому ожидается, что диоксид кремния реализует реализацию гидрофосфата в ближайшие 1-2 года. Быстрая замена кальция.
Карбонат кальция имеет недостатки, такие как повреждение зубов, и будет заменен ускоренными темпами в соответствии с тенденцией увеличения потребления. Значение RDA природного карбоната кальция обычно высокое, что может привести к повреждению десен и дентина. Кроме того, карбонат кальция легко реагирует со свободным фтором во фторидной зубной пасте с образованием нерастворимого фторида кальция, что влияет на эффективность фторсодержащей зубной пасты. В настоящее время доля зубной пасты класса А (> 9 юаней за палочку) на внутреннем рынке достигла 55%, а доля карбоната кальция будет уменьшаться в соответствии с тенденцией повышения потребления. А растущая цена на карбонат кальция также сводит на нет преимущество низкой цены.
Промышленность по производству карбоната кальция отличается высокой конкуренцией, поэтому основное внимание уделяется разработке высококачественных продуктов, таких как модификация.
Китай является крупнейшим в мире производителем и потребителем карбоната кальция, при этом годовой объем производства и продаж составляет более 30% от общемирового объема. В 2020 году объем рынка достигнет 7 млрд юаней. Производственные площади в основном сосредоточены в провинциях Гуанси, Сычуань, Гуандун, Аньхой, Цзянси, Хунань, Хэнань и т.д.
Хотя моя страна является крупным производителем карбоната кальция, но ограничена ресурсами, технологиями, капиталом, площадкой, контролем затрат и т. д., многие предприятия имеют отсталую технологию производства, низкий промышленный уровень, высокое потребление ресурсов, сильное загрязнение окружающей среды, низкую степень сохранение земли и энергии. Из-за нехватки высококлассных талантов и отсутствия независимых инновационных способностей предприятий страна по-прежнему не является сильной страной в производстве продуктов из карбоната кальция.
Предприятия по производству карбоната кальция должны изменить режим формирования производственной цепочки, взять рынок в качестве центра и изменить традиционный «гомеопатический режим производства, поставки и маркетинга» на «транс-режим маркетинга, поставки и производства». В первую очередь следует ввести в строительство предприятия по производству продуктов переработки в промышленности, а затем планировать производство порошка карбоната кальция в соответствии с потребностями производства. Квалифицированные предприятия должны формировать внутреннюю производственную цепочку, чтобы производимая продукция была взаимосвязана, устраняя избыточные мощности и максимизируя прибыль.
Промышленность по производству карбоната кальция должна сосредоточиться на высокотехнологичных разработках, хорошо поработать над модификацией продукта, обогащать и улучшать его характеристики; способствовать усовершенствованию продукта и специализированной разработке, сосредоточиться на контроле формы кристаллов и обеспечить основу для дальнейшего развития; делать хорошую работу в продукте, производственном оборудовании и управлении технологическим процессом. Модернизация промышленности и переход от механизации к автоматизации и интеллекту; чтобы хорошо работать в групповых стандартах, исходные национальные стандарты больше не могут отражать передовой уровень отрасли, поэтому разработка групповых стандартов способствует увеличению отраслевых разновидностей кальция и улучшению качества продукции. Промышленные масштабы предприятий по добыче и переработке продолжают расширяться, и изначально формируется полная цепочка производства карбоната кальция.
С точки зрения рыночной конкуренции конкуренция в отрасли по производству карбоната кальция в моей стране становится все более жесткой. Крупные производители карбоната кальция имеют высокие темпы производства и продаж, а поставки продукции в дефиците, и они расширили свои производственные мощности. Малые и средние производители карбоната кальция сталкиваются с трудностями выживания из-за высокого энергопотребления, небольших масштабов и низкой стабильности качества, и существует необходимость дальнейшей интеграции в отрасль. В будущем, в процессе интеграции отрасли и дальнейшего улучшения концентрации рынка, крупные производители карбоната кальция добьются лучшего развития благодаря своим преимуществам в масштабе, технологии, бренде и качестве.
Влияние ультратонкой обработки и прокаливания на укрывистость каолина
Каменноугольный каолинит является очень важным неметаллическим минералом. Каолин, полученный дроблением, измельчением и прокаливанием, обладает рядом превосходных свойств и широко используется во многих отраслях промышленности, особенно в лакокрасочной промышленности.
В настоящее время цена обычных кальцинированных каолиновых продуктов относительно низка, но их применение в высококачественных покрытиях ограничено из-за его неудовлетворительной кроющей способности. Было изучено влияние ультратонкой обработки и прокаливания на укрывистость каолина, и результаты показали, что:
(1) С увеличением размера частиц кроющая способность прокаленного каолина постепенно увеличивается. Основная причина заключается в том, что чем мельче частицы каолина, тем выше кроющая способность.
(2) Когда температура прокаливания выше 850 °C, при повышении температуры прокаливания мелкие частицы спекаются с образованием более крупных частиц, что снижает покрывающую способность каолина.
(3) Каменный каолин измельчают, измельчают и ультратонко измельчают, прокаливают при 850 °C, а затем повторно дезинтегрируют и деполимеризуют для получения прокаленного каолина с высокой кроющей способностью, что обеспечивает практичность применения и глубокое переработка каменноугольного каолина. справочная база.
Как модифицировать поверхность нанооксида цинка?
Оксид наноцинка представляет собой новый тип функционального тонкого неорганического химического материала. Благодаря небольшому размеру частиц и большой удельной поверхности он обладает уникальными физическими и химическими свойствами в химическом, оптическом, биологическом и электрическом аспектах. Он широко используется в антибактериальных добавках, катализаторах, резине, красителях, чернилах, покрытиях, стекле, пьезоэлектрической керамике, оптоэлектронике и повседневных химикатах и т. Д., Развитие и использование широких перспектив.
Однако из-за большой удельной площади поверхности и удельной поверхностной энергии нанооксида цинка полярность поверхности сильная, и его легко агломерировать; его нелегко равномерно диспергировать в органических средах, что сильно ограничивает его наноэффект. Поэтому диспергирование и модификация поверхности порошка нанооксида цинка стали необходимым методом обработки перед нанесением наноматериалов в матрицу.
1. Модификация поверхностного покрытия из нанооксида цинка
В настоящее время это основной метод модификации поверхности неорганических наполнителей или пигментов. Поверхностно-активное вещество используется для покрытия поверхности частиц, чтобы придать новые свойства поверхности частиц. Обычно используемые модификаторы поверхности включают силановый связующий агент, титанатный связующий агент, стеариновую кислоту, силикон и т. д.
2. Механохимическая модификация нанооксида цинка
Это метод использования измельчения, трения и других методов для активации поверхности частиц механическим напряжением для изменения кристаллической структуры поверхности и физико-химического строения. В этом методе молекулярная решетка смещается, внутренняя энергия увеличивается, а поверхность активного порошка реагирует и присоединяется к другим веществам под действием внешней силы, чтобы достичь цели модификации поверхности.
3. Модификация реакции осаждения нанооксида цинка
В этом методе используются органические или неорганические вещества для нанесения слоя покрытия на поверхность частиц для изменения их поверхностных свойств.
В настоящее время в технологии получения нанооксида цинка были сделаны некоторые прорывы, и в Китае было создано несколько промышленных производителей. Однако технологии модификации поверхности и технологии нанесения нанооксида цинка не уделялось должного внимания, а развитие области его применения было сильно ограничено. Поэтому необходимо усилить исследования по модификации поверхности и применению продуктов из нанооксида цинка, разработать высокоэффективные продукты и расширить области применения продуктов, чтобы удовлетворить спрос на продукты из нанооксида цинка в различных областях.
Применение 7 категорий нанопорошковых материалов в жидком силиконовом каучуке
Жидкая силиконовая резина в основном состоит из основных полимеров, армирующих наполнителей, сшивающих агентов и различных вспомогательных веществ в определенной пропорции для приготовления базовой резины с самовыравниванием и тиксотропией, а затем смешивается с воздухом при комнатной температуре или в условиях нагрева. Эластомеры, образованные при контакте с влагой или со сшивающими агентами.
Поскольку физические и механические свойства чистого жидкого силиконового каучука очень плохи, его обычно необходимо усиливать и модифицировать для удовлетворения потребностей практического применения. Среди них добавление армирующих наполнителей, несомненно, является наиболее лаконичным и удобным методом. Обычно используемые нанонаполнители представляют собой нанокремнезем, нанокарбонат кальция, органический монтмориллонит, углеродные нанотрубки и графен, нанооксид цинка, нанодиоксид титана, карбид кремния, оксид алюминия и наносеребряные проволоки.
1. Нанокремнезем
Методы синтеза нанокремнезема в основном основаны на газофазном методе и методе осаждения. Нанокремнезем, полученный газофазным методом, имеет небольшое количество поверхностных гидроксильных групп, однородный размер частиц и хорошую диспергируемость. Чжу Жиминь и др. использовали пирогенный кремнезем в качестве армирующего наполнителя и обнаружили, что после добавления 10 частей кремнезема физико-механические свойства жидкого силиконового каучука значительно улучшаются, а твердость по Шору А, прочность на растяжение и прочность на сдвиг могут достигать 40 соответственно. , 1,6 МПа, 1,4 МПа; нет значительного изменения прочности на сдвиг после старения.
Из-за более высокой стоимости коллоидального кремнезема интерес представляет более дешевый осажденный кремнезем. Содержание воды в осажденном кремнеземе выше, а поверхностное гидроксильное число намного выше, чем у коллоидального кремнезема, что делает поверхностную активность осажденного кремнезема очень высокой, и его легко агломерировать, что не способствует диспергированию. в резиновой матрице. Для решения этой проблемы обычно используют физические или химические методы модификации его поверхности, чтобы предотвратить возникновение агломерации и улучшить ее диспергируемость.
2. Нанокарбонат кальция
Нанокарбонат кальция имеет преимущества небольшого размера частиц, большой удельной площади поверхности, высокой поверхностной активности, большого количества заполнения и удобной обработки. , Нанокарбонат кальция широко используется в жидком силиконовом каучуке в качестве обычного армирующего наполнителя.
3. Органический монтмориллонит (ОММТ)
Монтмориллонит (ММТ) представляет собой типичный слоистый силикат и является относительно распространенным армирующим наполнителем в резиновой промышленности. Для улучшения совместимости ММТ с силиконовым каучуком его обычно органически модифицируют для получения ОММТ. Исследование показало, что OMMT может быть хорошо диспергирован в матрице силиконового каучука, что значительно улучшает физические и механические свойства силиконового каучука.
4. Углеродные нанотрубки (УНТ)
Благодаря большому соотношению сторон, высокому модулю, чрезвычайно высокой ударной вязкости и низкой плотности УНТ всегда привлекали к себе внимание, поэтому исследования УНТ в области армирования жидким силиконовым каучуком становятся все более обширными.
5. Графен
Графен представляет собой своего рода двумерный наноматериал с гексагональной структурой решетки, образованный sp2-гибридизацией атомов углерода. Он обладает отличными электрическими, термическими и физико-механическими свойствами, имеет стабильные характеристики, широкий спектр источников и простоту приготовления. , является идеальным функциональным наполнителем.
6. Нанооксид цинка
ZnO является широко используемым активатором вулканизации в резиновой промышленности, а также может использоваться в качестве наполнителя для улучшения физико-механических свойств и теплопроводности материалов.
Теоретически уменьшение размера частиц ZnO и увеличение удельной поверхности полезно для повышения реакционной способности, поэтому нано-ZnO можно использовать в качестве функционального армирующего наполнителя для жидкого силиконового каучука. Кроме того, ZnO также является хорошим средством защиты от УФ-излучения с антивозрастными свойствами. Модифицированный ZnO также может придавать силиконовому каучуку новые свойства, такие как самоочищающиеся свойства.
7. Нанодиоксид титана
Нано-диоксид титана характеризуется меньшим количеством поверхностных дефектов, большим количеством неспаренных атомов и большой удельной поверхностью. Когда он используется для усиления резины, он склонен к физическому или химическому связыванию и увеличивает количество поперечных связей, что полезно для улучшения физических и механических свойств резиновых материалов. После воздействия внешней силы в поле напряжений нанодиоксид титана вызывает микродоменную деформацию в матрице для поглощения энергии, а резиновый материал проявляет хорошую радиационную стойкость.
Другие функциональные армирующие наполнители В дополнение к вышеупомянутым функциональным наноармированным наполнителям существует множество других типов армирующих наполнителей, таких как карбид кремния, оксид алюминия, наносеребряные проволоки и т. д. Эти армирующие наполнители могут не только эффективно улучшать физические свойства жидкого силиконового каучука. Механические свойства также могут придавать некоторые особые свойства.
Из-за высокого спроса в области высокого класса статус синтетической слюды был дополнительно улучшен.
Перламутровые пигменты в области новых материалов относятся к национальной стратегической развивающейся отрасли. Синтетическая слюда является важным субстратом для перламутровых материалов. С увеличением спроса на переработку одной из будущих тенденций становится увеличение доли синтетических перламутровых пигментов на основе слюды.
Перламутровый пигмент, который образуется путем нанесения слоя оксидной пленки (слоя покрытия) на подложку, такую как слюда, является высококачественным пигментом, который разрушает традиционные пигменты. Он имеет отличные характеристики, такие как безопасность и защита окружающей среды, не выцветает и насыщенные цвета. Слюда делится на природную слюду и синтетическую слюду. Натуральные перламутровые пигменты на основе слюды имеют низкую стоимость и в основном используются в недорогих производствах; синтетические перламутровые пигменты на основе слюды дороги и в основном используются в высокотехнологичном производстве, автомобилестроении, косметике и других высокотехнологичных областях.
Природная слюда представляет собой природный породообразующий минерал, который является невозобновляемым ресурсом. С истощением природных ресурсов слюды производственные мощности сильно ограничены; в то время как синтетическая слюда имитирует состав и структуру натуральной слюды и искусственно синтезируется из минералов с меньшим количеством примесей. Он превосходит натуральную слюду с точки зрения температуры использования, изоляции, безопасности и защиты окружающей среды, а также цвета. Спрос на синтетическую слюду в высокотехнологичных областях, таких как косметика и автомобили, продолжает расти при повышении уровня потребления. Таким образом, масштаб рынка синтетической слюды продолжает расширяться, а скорость проникновения увеличивается. Она постепенно вытесняет натуральную слюду и становится основным материалом для перламутровых пигментов.
Благодаря своим превосходным характеристикам синтетические перламутровые материалы слюды широко используются в последующих областях, не только широко используются в популярных областях высокого класса, таких как косметика и автомобили, но и пользуются популярностью у потребителей. В промышленности он также известен как «промышленный глутамат натрия», который может широко использоваться в покрытиях, пластмассах, резине, производстве бумаги, строительных материалах, металлургии и других отраслях промышленности. Например, в покрытиях порошок синтетической слюды используется в автомобилях и покрытиях для архитектурных украшений; в резиновой промышленности порошок синтетической слюды является хорошей смазкой и разделительной смазкой для форм; в армированных пластмассах порошок синтетической слюды можно использовать в качестве сырья для производства пластмасс. Добавки используются для изготовления современных инженерных пластиков с высокой прочностью, хорошей эластичностью и малым весом; Среди изоляционных материалов наиболее широко используемыми электроизоляционными материалами являются изделия из синтетической слюдяной бумаги.