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【二氧化硅的作用及用途】二氧化硅和硅单质用途

admin3周前 (07-20)化工百科39

二氧化硅是制造玻璃、应时玻璃、水玻璃、光纤、电子工业重要部件、光学仪器、手工艺品和耐火材料的原料,也是科学研究的重要材料。

二氧化硅的用途:平板玻璃、玻璃制品、铸造用砂、玻璃纤维、陶瓷色釉、喷砂防锈、过滤用砂、熔剂、耐火材料和制造轻质泡沫混凝土。二氧化硅被广泛使用。自然界中罕见的晶体可以用来制造电子工业、光学仪器和手工艺品的重要部件。二氧化硅是制造光纤的重要原料。一般来说,纯应时可以用来制造应时玻璃。应时玻璃的膨胀系数非常小,相当于普通玻璃的1/18。它能承受温度的剧烈变化,并具有良好的耐酸性(氢氟酸除外)。因此,应时玻璃常被用来制造耐高温的化学仪器。石英砂经常被用作玻璃原料和建筑材料。

【二氧化硅的作用及用途】二氧化硅,也称为二氧化硅,化学式为SiO?自然界中有两种结晶二氧化硅和无定形二氧化硅。

由于晶体结构不同,结晶二氧化硅可分为应时、鳞石英和应时。纯应时是无色晶体,而大而透明的棱形应时被称为晶体。如果含有微量杂质的晶体有不同的颜色,有紫晶、茶晶、墨晶等。普通的沙子是细小的应时晶体,包括黄沙(铁杂质较多)和白沙(杂质较少且较纯)。在二氧化硅晶体中,硅原子的四个价电子和四个氧原子形成四个共价键,硅原子位于正四面体的中心,而四个氧原子位于正四面体的四个顶角。许多这样的四面体在顶角由氧原子连接,每个氧原子由两个四面体共享,也就是说,每个氧原子与两个硅原子结合。SiO?这是组成的最简单的表达,只有二氧化硅晶体中硅和氧的原子序数的比率。二氧化硅是一种原子晶体。

【二氧化硅的作用及用途】SiO?硅氧键具有高键能、高熔点和高沸点(熔点1723,沸点2230)。折射率约为1.6。

各种石英制品的折射率为:石英砂1.547;粉末应时是1.544;脉搏应时是1.542;硅藻土为1.42-1.48;热解法二氧化硅为1.46;沉淀白炭黑为1.46。

自然界中存在的硅藻土是无定形二氧化硅,是低等水生植物硅藻的残余。它是一种白色固体或粉末,多孔,轻软固体,吸附力强。

【二氧化硅的作用及用途】化学性质相对稳定。不溶于水或与水反应。它是一种酸性氧化物,不与普通酸反应。气态氟化氢与二氧化硅反应生成气态四氟化硅。与热强碱溶液或熔融碱反应生成硅酸盐和水。它在高温下与各种金属氧化物反应生成硅酸盐。用于制造应时玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光纤、陶瓷等。二氧化硅本质上是惰性的,除了热的浓磷酸外,它不与卤素、卤化氢、硫酸、硝酸和高氯酸相互作用。普通的浓磷酸(或焦磷酸)能在高温下腐蚀二氧化硅,生成杂多酸[2],熔融硼酸盐或硼酐也能在高温下腐蚀二氧化硅。鉴于这一特性,硼酸盐可以用作陶瓷烧成的助熔剂,此外,氟化氢还可以将酸溶解在二氧化硅中,生成氟硅酸。2H?O

【二氧化硅的作用及用途】二氧化硅和硅单质用途

【二氧化硅的作用及用途】二氧化硅和硅单质用途

酸性氧渗透性

【二氧化硅的作用及用途】二氧化硅和碱性氧化物

SiO?CaO=(高温)CaSiO?二氧化硅可以溶解在浓强碱溶液中;

SiO?氢氧化钠=钠?SiO?h?O

(含碱试剂瓶不能用玻璃塞而是用橡胶塞的原因)

在高温下,二氧化硅可以被碳、镁和铝还原;

SiO?2C=(高温)Si2CO

SiO?2毫克=(高温)硅2毫克

3SiO?4Al=(高温)3Si  2Al?o?

如果c过量,就会发生反应:

硅碳=高温=碳化硅

硅酸盐酐

二氧化硅?).

【二氧化硅的作用及用途】二氧化硅不与水反应,也就是说,当与水接触时,它不产生硅酸,但是二氧化硅被人为地定义为硅酸的酸酐。

气相二氧化硅是最重要的高科技超细无机新材料之一。由于其粒径小,具有比表面积大、表面吸附力强、表面能大、化学纯度高、分散性好、耐热性、电阻性等特殊性能。它具有优异的稳定性、增强性、增稠性和触变性,具有独特的特性,在许多学科和领域发挥着不可替代的作用。气相二氧化硅俗称“超细白炭黑”,广泛应用于各种行业,如添加剂、催化剂载体、石油化工、脱色剂、消光剂、橡胶补强剂、塑料填料、油墨增稠剂、金属软抛光剂、绝缘隔热填料、高档日用化妆品填料和喷涂材料、医药、环保等领域。为相关产业领域的发展提供了新的物质基础和技术保障。与传统材料相比,它在磁性、催化、光吸收、耐热性和熔点等方面表现出特殊的功能,因此受到人们的极大关注。

一、电子包装材料

有机电致发光器件(OELD)是一种新型平板显示器件,具有低启动驱动电压、DC电压驱动、与大规模集成电路匹配、易于实现全色、高发光亮度(105cd/m2)等优点。然而,OELD装置的使用寿命不能满足应用要求,需要解决的技术难点之一是该装置的包装材料和包装技术。目前,有机硅改性环氧树脂在国外(日本、美国、欧洲等)应用广泛。),即通过它们之间的共混、共聚或接枝反应,不仅可以降低环氧树脂的内应力,而且可以形成分子内增韧,提高耐高温性能,还可以提高有机硅的防水、防油和耐氧性能。然而,它需要很长的固化时间(几个小时到几天)。为了加快固化反应,需要在较高的温度(60)下固化。经过表面活性处理的气相二氧化硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基体中,可以大大缩短封装材料的固化时间(2.0-2.5h),固化温度可以降低到室温,从而显著提高OELD器件的密封性能,延长OELD器件的使用寿命。

二、树脂复合材料

树脂基复合材料具有重量轻、强度高和耐腐蚀的特点。然而,近年来,材料行业和国民经济的支柱产业对树脂基材料的性能要求越来越高。如何合成高性能树脂基复合材料已成为当前材料和企业界的一个重要课题。气相二氧化硅的出现为树脂基复合材料的合成提供了新的机遇,也为传统树脂基材料的改性提供了新的途径。只要气相二氧化硅颗粒充分且均匀地分散在树脂材料中,树脂基材料的性能就可以得到完全改善。

1.提高强度和伸长率。环氧树脂是一种基础树脂材料。在环氧树脂中加入气相二氧化硅与加入粗颗粒二氧化硅(白炭黑等)的环氧树脂基复合材料完全不同。)在结构上。粗粒二氧化硅通常作为增强剂加入,主要分布在聚合物材料链中。然而,气相二氧化硅由于其严重的表面配位缺陷、巨大的比表面积和表面缺氧而显示出很强的活性。它容易与环氧环分子的氧结合,提高分子间的结合力。与此同时,一些气相二氧化硅颗粒仍然分布在与粗粒二氧化硅接触的聚合物链间隙中?与颗粒相比,颗粒表现出较高的流动性,从而大大提高了添加气相二氧化硅的环氧树脂材料的强度、韧性和延展性。

2.提高材料表面的耐磨性和光滑度。气相二氧化硅颗粒比二氧化硅小100-1000倍。加入到环氧树脂中有利于拉丝。由于气相二氧化硅的高流动性和小尺寸效应,材料表面更加致密和洁净,摩擦系数变小。此外,纳米颗粒的高强度大大提高了材料的耐磨性。

3.抗老化性能。环氧树脂基复合材料使用中的一个致命弱点是其抗老化性能差,这主要是由于280-400 nm波段的太阳辐射的中长波效应,这对树脂基复合材料具有非常严重的破坏作用,并且聚合物链的降解导致树脂基复合材料的快速老化。然而,气相二氧化硅能强烈反射紫外线,这可以大大减少紫外线对环氧树脂的降解,从而达到延缓材料老化的目的。

第三,塑料

气相二氧化硅具有透光性和小粒径,可以使塑料更加致密。在聚苯乙烯塑料薄膜中加入二氧化硅后,不仅提高了其透明度、强度和韧性,而且防水性能和抗老化性能也有明显提高。在普通塑料聚氯乙烯中加入少量气相二氧化硅生产的塑钢门窗的硬度、光洁度和抗老化性能都有很大提高。主要技术指标(吸水率、绝缘电阻、压缩残余变形、弯曲强度等。气相二氧化硅改性的普通塑料聚丙烯的性能指标均达到或超过了工程塑料尼龙6的性能指标,实现了用聚丙烯铁路配件替代尼龙6,大大降低了产品成本,取得了显著的经济效益和社会效益。

四.涂层

我国是涂料生产和消费大国,但目前国内涂料普遍存在性能缺陷,如悬浮稳定性差、触变性差、耐候性差、耐洗性差等,导致每年需要大量进口高质量涂料。上海、北京、杭州、宁波等地的一些涂料制造商敢于创新,成功实现了气相二氧化硅在涂料中的应用。这种纳米改性涂料改变了以往产品的缺点,除了对比度保持不变外,其主要性能指标都有了很大的提高。例如,外墙涂料的耐洗性已经从1000多倍增加到10000多倍。人工加速气候老化和人工辐射暴露的老化时间从250小时(粉碎等级1和变色等级2)增加到600小时(不粉碎,漆膜不变色,色差值为4.8)。此外,涂膜与壁面的结合强度大大提高,涂膜硬度显著增加,表面自清洁能力也有所提高。

【二氧化硅的作用及用途】V.橡胶

橡胶是一种具有优良弹性的弹性体,但其综合性能并不令人满意。在生产橡胶产品的过程中,通常需要向橡胶混合物中加入炭黑以提高其强度、耐磨性和抗老化性。然而,由于添加了炭黑,产品都是黑色和低等级的。气相二氧化硅在中国的出现为生产新一代颜色新颖、性能优异的橡胶产品奠定了物质基础。在普通橡胶中加入少量气相二氧化硅后,产品的强度、耐磨性和耐老化性均达到或超过高档橡胶产品,颜色可长期保持不变。纳米改性彩色三元乙丙防水卷材的耐磨性、拉伸强度、弯曲强度和抗老化性能明显提高,颜色鲜艳,保色效果优异。彩色轮胎的发展也取得了一些进展。例如,轮胎侧胶的抗弯强度从10万倍提高到50多万倍,有望在不久的将来实现国产汽车和摩托车轮胎的彩色化。

六、颜(染)料

尽管有机颜料(染料)具有明亮的颜色和强的着色能力,但是它们的耐光性、耐热性、耐溶剂性和耐迁移性通常不如无机颜料。通过添加气相二氧化硅对有机颜料(染料)进行表面改性,不仅大大提高了颜料(染料)的抗老化性能,而且在一定程度上提高了亮度、色相、饱和度等指标,性能与进口高档产品相当,大大拓宽了有机颜料(染料)的档次和应用范围。

七.制陶术

在95瓷中添加气相二氧化硅代替气相氧化铝,不仅可以起到纳米粒子的作用,而且可以作为第二相粒子,不仅提高了陶瓷材料的强度和韧性,还提高了材料的硬度和弹性模量,其效果比添加A1203更理想。将气相二氧化硅用于复合陶瓷基体,不仅提高了基体的致密性、韧性和平滑性,而且大大降低了烧结温度。此外,气相二氧化硅在陶瓷过滤器、刚玉球等陶瓷产品中的应用效果也非常显著。

八、密封胶、粘合剂

密封剂和粘合剂是重要的产品,数量大,范围广,应用范围广。它要求产品的粘度、流动性和固化速度达到最佳条件。中国在这一领域的产品相对落后,高档密封胶和胶粘剂依赖进口。该领域的国外产品采用纳米材料作为改性剂,热解法二氧化硅是首选材料。它主要是在气相法二氧化硅表面涂上一层有机材料,使其具有疏水性。当其加入到密封剂中时,二氧化硅结构迅速形成,也就是说,煅制二氧化硅的小颗粒形成网络结构,以抑制胶体流动,加速固化速度并改善粘合效果。由于气相二氧化硅颗粒的尺寸较小,产品的紧密性和不渗透性也增加了。

九.玻璃钢产品

玻璃钢制品虽然具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,但硬度低、耐磨性差。专家采用超声波分散法将气相二氧化硅添加到凝胶涂层树脂中,并与未添加气相二氧化硅的凝胶涂层进行了性能对比实验。发现莫氏硬度从2.2级(相当于石膏硬度)提高到2.8-2.9级(3级为天然大理石硬度),耐磨性提高1-2倍。由于纳米粒子和有机聚合物之间的接枝和键合,材料的韧性增加,抗拉强度和拉伸强度增加

【二氧化硅的作用及用途】X.药物载体

随着城市生活垃圾的快速增长和环境污染的日益严重,加强四害治理和防止疾病传播迫在眉睫。在树干上刷石灰和在垃圾桶上喷洒药液效果不大。如今,中枢神经麻醉杀虫剂已经在大城市被用来消灭害虫,如蚊子、苍蝇和蟑螂。然而,这些杀虫剂大多从国外进口,价格高,喷洒后有效期短(只有一个月)。以气相二氧化硅为载体吸附这类农药具有良好的缓释效果。根据测量,喷洒后有效期长达一年以上。

XI。化妆品

对于化妆品来说,要求其具有很强的紫外线屏蔽能力,最好同时保护紫外线中波和紫外线长波。从本质上讲,紫外线屏蔽包括两个方面,一是紫外线的吸收,二是紫外线的反射。目前,从紫外反射性能的角度开发的抗紫外线剂在世界上还没有报道。过去,许多有机化合物被用作防晒产品中的紫外线吸收剂,但是在尽可能增加添加量以保护皮肤免受紫外线照射后,存在一些问题,例如皮肤癌和化学过敏。作为一种无机成分,煅制二氧化硅易于与化妆品的其他成分相容,无毒无味,并且不存在上述问题。此外,它是白色的,可以简单地着色。特别是热解法二氧化硅具有很强的紫外反射能力和良好的稳定性,不受紫外线照射。气相二氧化硅的这些突出特性为防晒化妆品的升级奠定了良好的基础。

十二.抗菌材料

利用气相二氧化硅巨大的比表面积、表面多介孔结构、超强的吸附能力和奇特的物理化学性质,将银离子等功能离子均匀设计到气相二氧化硅表面的介孔中,稳定并成功开发出高效、耐久、耐高温、广谱抗菌(粒径仅70 nm左右)的纳米抗菌粉体,不仅填补了国内空白,而且达到或超过了日本同类产品的主要技术指标。经测试,当水中纳米抗菌粉浓度仅为0.315%时,对革兰氏阳性代表菌株和革兰氏阴性代表菌株的抗菌能力可明显显现,抑菌圈出现2-3 mm,且随着水中纳米抗菌粉浓度的增加,抑菌圈明显增大。根据测定,当水中的银含量为0.01毫克/升时,水中的大肠杆菌可以被完全杀死,并且在长达90天的时间内不能繁殖新的菌群。【二氧化硅的作用及用途】在搪瓷釉中添加纳米抗菌粉,生产出具有防霉抗菌功能的滚筒洗衣机,其抗菌率达到99%以上。需要指出的是,纳米抗菌粉在搪瓷釉中的应用条件苛刻,在高碱性液体中以及在高温(约900)烧成后需要保持较强的抗菌性能,这是其他抗菌粉无法达到的。将纳米抗菌粉添加到内墙涂料中,生产出具有长效抗菌防霉功能的内墙涂料。纳米抗菌粉用于女性内衣洗涤剂、羊毛羊绒洗涤剂、洗涤剂和洗手液,经卫生防疫部门检测,其抗菌性能非常显著。可以预见,随着人们健康意识的增强,纳米抗菌粉体将逐渐被相关应用企业的大众所接受,并将出现在票据、医疗保健、化工建材、家用电器、功能纤维、塑料制品等行业。

十三.其他人

1.纳米粒子主要用于红外反射材料的薄膜和多层膜。纳米粒子膜材料在灯泡行业具有良好的应用前景。用于摄影和摄影的高压钠灯和各种碘弧光灯都需要强照明,但灯丝加热后,69%的能量转化为红外线,这表明相当数量的电能转化为热能,只有一小部分转化为照明光能。同时,灯管的发热也会影响灯的使用寿命。如何提高发光效率,增加照明一直是一个亟待解决的关键问题。纳米粒子的诞生为解决这一问题提供了新的途径。自20世纪80年代以来,科学家和技术人员用气相二氧化硅和纳米二氧化钛颗粒制作了多层干涉膜,其总厚度为微米,衬在灯泡盖的内壁上。因此,它们不仅具有良好的透光率,而且具有很强的红外反射能力。据专家计算,在相同的光亮度下,这种灯比传统的卤素灯节能15%。

2.聚甲基丙烯酸甲酯是一种新型有机玻璃添加剂,常用作飞机的窗口材料。当飞机在高空飞行时,窗户材料很容易被紫外线辐射老化,导致透明度下降。为了解决这一问题,利用气相二氧化硅极强的紫外反射性能,在有机玻璃生产过程中添加了表面改性的气相二氧化硅,产品的抗紫外辐射能力和冲击强度提高了一倍以上,达到80%。

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