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超微细粉体材料性质及其应用领域


发布时间:2018-6-12 点击:



             超微细粉体材料性质及其应用领域

           

      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)


功能材料是高分子材料研究开发生产和应用中最活跃的领域之一,在材料科学中具有十分重要的地位超细粉体不仅是一种功能材料而且其为新的功能材料的复合,使之具有广阔的应用前景,在国民经济各个领域都有着广泛的应用,起着极其重要的作用

   1. 超细粉体表面特性

超细粉体科学与技术是近年来发展起来的一门新的科学技术是材料科学的一个重要组成部分对于超细粉体统一定义一般将粒径大于1μm的粉体称为微米粉体粒径处于0.1-1μm之间的粉体称为亚微米粉体,粒径小于100nm的粉体称为纳米粉体也有人将粒径小于3μm的粉体称为超细粉体超细粉体通常又分为微米粉体亚微米粉体及纳米粉体超细粉体的粒径与其特性的关系如下表所示

   2.超细粉体表面结构

       根据晶体的空间结构,可以分为四种类型紧密堆积结构骨架结构层状结构和链状结构晶体受外力作用破坏时将沿着晶体构造中键合力最弱的地方断裂在断裂面上均产生得不到补偿的断键即不饱和键不同化学组成的超细粉体在新?#26102;?#38754;具有极不相同的不饱和度根据断裂键能的性质表面不饱和键有强弱之分断裂面以离子键和?#24067;?#38190;为主的是强不饱和键表面为极性表面断裂面以分子键为主的为弱不饱和键表面为非极性表面超细粉体不同表面官能团的种类和数量不同同一超细粉体表面官能团有一定的分布

   3、超细粉体的应用

(1)超细粉体在塑胶领域中的应用

    超细粉体在化工领域中的应用十分广泛,在涂料塑料橡胶造纸催化裂解有机合成化纤油墨等领域都有广泛的应用在塑料行业,将超细粉体与塑?#32454;?#21512;可起到增强增韧的作用,如将纳米碳酸钙表面改性后,对材料的缺口抗冲击强度和双缺口冲击强度的增韧效果十分显著,而且加工性能依然良好

    除此之外,超细粉体的加入,可以?#32435;?#22797;合材料的耐老化性,防止塑料光辐射老化,提高塑料制品的使用寿命同时超细粉体还可以使复合材料功能化,如抗静电塑料阻燃塑料自清洁塑料等

(2)在催化剂行业

    作为催化剂使用,超细粉体主要根据其比表面积大表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加,表面的活性中心多超细粉体的表面效应决定了它具有良好的催化活性和催化反应选择性催化剂是超细粉体应用的重要领域之一,国际上已经作为第四代催化剂进行研究和开发,采用纳米级催化剂可以使化学反应速度大幅度提高,完成化学反应时间大大缩短,生产效率大大提高,每克燃料的燃烧热可增加一倍

(3)在涂料领域

       超细粉体可用于制备纳米改性涂料和纳米结构涂料利用纳米颗粒的某些功能对现有涂料进行改性,提高涂料的性能,纳米改性涂料就是采用特殊的工艺制备加入超微细纳米材料的涂料,使得纳米涂料具有了光学力学及环保功能纳米陶瓷涂料纳米不粘涂料自洁涂料航空烧蚀涂料等

(4)超细粉体在材料领域中的应用

       超细粉体在材料领域中的应用主要体现在陶瓷材料建筑材料特种功能材料等方面的应用在陶瓷应用领域,由于超细粉体的高表面能,表面原子数多,活性强等性质,可以作为烧结过程的活化剂使用,以加快烧结过程缩短烧结时间降低烧结温度同时超细粉体可以显著?#32435;?#38518;瓷材料的显微组织,优化其性能,在?#31995;?#30340;温度下烧结就能达到致密化的目的,因此特别适合用于电子陶瓷的制备

     在特种功能材料应用领域,超细粉体的表面性质决定了它对外界环境,例如温度湿气等十分敏感,外界环境的变化会迅速引起其表面或表面离子价态和电子运输的变化,即引起其电阻的显著变化,超细粉体的这种特有性能使之成为在传感器方面最有应用前途的材料,可研制出响应速度快灵敏度高选择性好的各种不同用途的传感器

(5)超细粉体在日用化工领域中的应用

    纳米技术在抗菌除味净化空气等方面具有广阔的前景纳米二氧化钛纳米氧化锌的光催化性能和生物?#21040;饃本?#24615;能已在空气净化器纳米洗衣机纳米冰箱纳米牙刷纳米毛巾等产?#20998;?#24471;到验证在护肤化妆品服装等方面,超细粉体的作用也十分重要

    例如在防晒膏中若采用纳米二氧化钛,则可以大大提高膏体的质量防晒护肤的效果在牙膏洗发液洗洁精去污粉中,也有大量使用各种粉体,若将这些粉体超细化后,其使用性能必然大大提高

(6)超细粉体在医药和生物领域中的应用

    在医药和生物应用领域,在药剂学中控制释放给药系统是通过物理化学等方法改变制剂的结构,使药物在预定的时间内,自动按某一速度从剂型中恒速释放,作用于器官或特定靶组织,并使药物浓度较长时间维持在有效浓度内的一类制剂微粒或纳米粒作为给药系统,其制备材料基本都是无毒,生物相容性好, 有一定机械强度和稳定性,与药物不发生化学反应当微粒和纳米粒通过非肠道给药时,要求材料具有生物?#21040;?#24615;,微粒和纳米粒系统被网?#29943;?#30382;细胞丰富的肝肺等吸收,作为外来异物被巨噬,有些颗粒能被溶解酶体中的酶系攻击,导致其裂解并释放药物,颗粒的粒径直接影响其体内分布超细粉体还具有靶向性,可保护被包覆物质避免破坏等优越特性将药品加工为超细粉体可增加其在体内的滞留时间,提高生物利用度可见,超细粉体技术在医药和生物领域的应用相当重要



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