納米二氧化硅百科

納米二氧化硅（英文名稱nano-silicon dioxide）是一種無機化工材料，俗稱白炭黑。由于是超細(xì)納米級，尺寸范圍在1~100nm，因此具有許多獨特的性質(zhì)，如具有對抗紫外線的光學(xué)性能，能提高其他材料抗老化、強度和耐化學(xué)性能。用途非常廣泛。納米級二氧化硅為無定形白色粉末，無毒、無味、無污染，微結(jié)構(gòu)為球形，呈絮狀和網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)，分子式和結(jié)構(gòu)式為SiO2，不溶于水。

納米是一個尺度，為10-9米，納米材料是指在三維空間中，至少有一維處于納米尺寸的范圍，也即1~100納米的范圍。納米材料具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，因而展現(xiàn)出許多特有的性質(zhì)，在催化、濾光、光吸收、醫(yī)藥、磁介質(zhì)及新材料等有廣泛的應(yīng)用前景。

物理性質(zhì)

納米二氧化硅外觀為為無定形白色粉末，粒子尺寸范圍在1~100納米，微結(jié)構(gòu)為球形，呈絮狀和網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)。

【溶解性能】不能溶于水和酸（氫氟酸除外）及有機溶劑，能溶于堿及氫氟酸。

【穩(wěn)定性】穩(wěn)定

化學(xué)性質(zhì)

【CAS登錄號】60676-86-0

【EINECS登錄號】

【分子量】60.08

【分子式及結(jié)構(gòu)式】分子式和結(jié)構(gòu)式為SiO2

【常見化學(xué)反應(yīng)】納米二氧化硅屬于非金屬酸性氧化物，與金屬氧化物在高溫下生成硅酸鹽，除氫氟酸外不與其他酸反應(yīng)，與強堿反應(yīng)生成鹽，能與氫氟酸反應(yīng)生成氟硅酸，反應(yīng)方程如下：

SiO2 + 4HF → H2SiF4 + H2O

【禁配物】氫氟酸和堿

【聚合危害】無聚合危險

主要用途

納米二氧化硅的用途分非常廣泛，一般添加重量在0.5—2%，個別產(chǎn)品體系可到10%以上。對產(chǎn)品性能體現(xiàn)的關(guān)鍵是：充分分散到體系當(dāng)中。使用時根據(jù)不同的體系，預(yù)先將納米二氧化硅分散在水、丙酮、醇類或其他溶劑中，對于油性體系，可輔之以助劑做預(yù)處理。主要用在以下領(lǐng)域，

（1）電子封裝材料

將經(jīng)表面活性處理后的納米二氧化硅充分分散在有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝膠基質(zhì)中，可以大幅度地縮短封裝材料固化時間（為2.0-2.5h）,且固化溫度可降低到室溫,使器件密封性能得到顯著提高,增加器件的使用壽命。

（2）樹脂復(fù)合材料

將納米二氧化硅顆粒充分、均勻地分散到樹脂材料中，可全面改善樹脂基材料性能。包括：A提高強度和延伸率；B提高耐磨性和改善材料表面的光潔度；C抗老化性能。

（3）塑料

利用納米二氧化硅透光、粒度小，可以使塑料變得更加致密，在聚苯乙烯塑料薄膜中添加二氧化硅后，能提高其透明度、強度、韌性、防水性能和抗老化性能。利用納米二氧化硅對普通塑料聚丙烯進(jìn)行改性，使其主要技術(shù)指標(biāo)（吸水率、絕緣電阻、壓縮殘余變形、撓曲強度等）均達(dá)到或超過工程塑料尼龍6的性能指標(biāo)。

（4）涂料

可改善涂料的懸浮穩(wěn)定性差、觸變性差、耐候性差、耐洗刷性差等，使涂膜與墻體結(jié)合強度大幅提高，涂膜硬度增加，表面自潔能力也獲得改善。

（5）橡膠

二氧化硅號稱白炭黑，在普通橡膠中添加少量納米Si02后，產(chǎn)品的強度、耐磨性和抗老化性等性能均達(dá)到或超過高檔橡膠制品，而且可以保持顏色長久不變。納米改性彩色三元乙丙防水卷材，其耐磨性、抗拉強度、抗折性、抗老化性能均提高明顯，且色彩鮮艷，保色效果優(yōu)異。

（6）、顏（染）料

通過添加納米Si02對有機顏（染）料進(jìn)行表面改性處理，不但使顏（染）料抗老化性能大幅提高，而且亮度、色調(diào)和飽和度等指標(biāo)也均出現(xiàn)一定程度的提高，極大地拓寬了有機顏（染）料的檔次和應(yīng)用范圍。

（7）陶瓷

用納米Si02代替納米A1203既可以起到納米顆粒的作用，同時又是第二相的顆粒，可提高陶瓷材料的強度、韌性及硬度和彈性模量等性能，。

利用納米Si02來復(fù)合陶瓷基片，提高了基片的致密性、韌性和光潔度，大幅降低燒結(jié)溫度。

（8）密封膠、粘結(jié)劑

納米Si02的加入，在其表面包敷一層有機材料，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成一種硅石結(jié)構(gòu)，使之具有憎水性，可抑制膠體流動，加快固化速度，提高粘結(jié)效果，增加了產(chǎn)品的密封性和防滲性。

（9）玻璃鋼制品

納米顆粒與有機高分子產(chǎn)生接枝和鍵合作用，使材料韌性增加，抗拉強度和抗沖擊強度提高，耐熱性能也大幅提高。

（10）藥物載體

采用納米Si02為載體能起到很好的緩釋效果。

（11）化妝品

納米Si02為無機成分，易于與化妝品其它組分配伍，無毒、無味，自身為白色，反射紫外能力強、穩(wěn)定性好，被紫外線照射后不分解，不變色，也不會與配方中其它組分起化學(xué)反應(yīng)，為防曬化妝品的升級換代奠定了良好的基礎(chǔ)。

（12）抗菌材料

利用納米Si02龐大的比表面積、表面多介孔結(jié)構(gòu)和超強的吸附能力以及奇異的理化特性，將銀離子等功能離子均勻地設(shè)計到納米Si0X表面的介孔中，開發(fā)出高效、持久、耐高溫、廣譜抗菌的納米抗菌粉，可廣泛用于票據(jù)、醫(yī)療衛(wèi)生、化學(xué)建材、家電制品、功能纖維、塑料制品等行業(yè)中。

制造方法

納米SiO2的制備方法分為物理法和化學(xué)法兩種。

（1）物理法

物理法一般指機械粉碎法。利用超級氣流粉碎機或高能球磨機將SiO2的聚集體粉碎可獲得粒徑1～5微米的超細(xì)產(chǎn)品。該法工藝簡單但易帶入雜質(zhì).粉料特性難以控制，制備效率低且粒徑分布較寬。

（2）化學(xué)法

化學(xué)法可制得純凈且粒徑分布均勻的超細(xì)SiO2顆粒?；瘜W(xué)法包括化學(xué)氣相沉積(CVD)法、液相法、離子交換法、沉淀法和溶膠凝膠(Sol-Gel)法等，主要的生產(chǎn)方法還是以四氯化硅為原料的氣相法，以硅酸鈉和無機酸為原料的沉淀法和以硅酸醋等為原料的溶膠凝膠法。

【產(chǎn)業(yè)鏈】

【參考質(zhì)量指標(biāo)】不同納米二氧化硅質(zhì)量指標(biāo)如下表：

毒性和對環(huán)境影響

無毒、對環(huán)境無有害影響。

包裝、運輸和貯存

納米二氧化硅可采用襯塑雙層紙袋和紙板桶包裝，按無毒、不燃物料運輸，貯存于陰涼、干燥避雨、避暴曬場所。