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文档简介

1 二氧化硅 二氧化钛 玻璃 陶瓷 小组成员 王一杰 李东阳隋慧平 周洪娟 王新玉 2 纳米二氧化硅Nano silica 3 纳米二氧化硅 纳米二氧化硅的制备 纳米二氧化硅的制备 4 性质 纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一 因其粒径很小 比表面积大 表面吸附力强 表面能大 化学纯度高 分散性能好 热阻 电阻等方面具有特异的性能 以其优越的稳定性 补强性 增稠性和触变性 在众多学科及领域内独具特性 有着不可取代的作用 5 纳米二氧化硅的制备 目前纳米SiO2的制备方法分为物理法和化学法两种 6 物理法物理法一般指机械粉碎法 利用超级气流粉碎机或高能球磨机将SiO2 的聚集体粉碎可获得粒径1 5微米的超细产品 化学法与物理法相比较 化学法可制得纯净且粒径分布均匀的超细SiO2颗粒 化学法包括化学气相沉积 CVD 法 液相法 离子交换法 沉淀法和溶胶凝胶 Sol Gel 法等但主要的生产方法还是以四氯化硅为原料的气相法 Ti酸钠和无机酸为原料的沉淀法和以硅酸醋等为原料的溶胶凝胶法 制备 7 8 在纺织领域 目前 人们已将其应用到防紫外 远红外 抗菌消臭 抗老化等方面 例如 以纳米二氧化硅SP30F和纳米二氧化钛T25F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 日本帝人公司将纳米二氧化硅和纳米ZnOJS03混人化学纤维中 得到的化学纤维具有除臭及净化气的功能 这种纤维可被用于制造长期卧床病人和医院的消臭敷料 绷带 睡农等 9 在粘结剂和密封胶领域 目前 国内高档的密封胶和粘结剂都依赖进口 据介绍 国外在这个领域的产品已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SiO2表面包覆一层有机材料 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 同化速率加快 提高粘接效果 同时由于颗粒细小 更增加了胶的密封性 10 发展现状及前景 纳米SiO2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SiO2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 11 专家鉴定认为 纳米二氧化硅氢氧焰燃烧合成技术 燃烧反应器和絮凝器等关键设备及应用技术具有创新性 该成果总体上达到国际先进水平 其中在预混合辅助燃烧新型反应器和流化床脱酸两项核心技术方面达到了国际领先水平 对于突破国际技术封锁具有重大价值 但总地来讲 我国纳米SiO2的生产与应用还落后于发达国家 该领域的研究工作还有待突破 12 二氧化钛 二氧化钛 化学式为TiO2 俗称钛白粉 多用于光触媒 化妆品 能靠紫外线消毒及杀菌 现正广泛开发 将来有机会成为新工业 二氧化钛可由金红石用酸分解提取 或由四氯化钛分解得到 13 性质 二氧化钛性质稳定 大量用作油漆中的白色颜料 它具有良好的遮盖能力 和铅白相似 但不像铅白会变黑 它又具有锌白一样的持久性 二氧化钛还用作搪瓷的消光剂 可以产生一种很光亮的 硬而耐酸的搪瓷釉罩面 14 二氧化钛的晶型结构 15 简介 从尺寸大小来说 通常产生物纳米二氧化钛 亦称纳米钛白粉化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在100纳米以下 其外观为白色疏松粉末 具有抗紫外线 抗菌 自洁净 抗老化功效 可用于化妆品 功能纤维 塑料 油墨 涂料 油漆 精细陶瓷等领域 16 分类 一 按照晶型可分为 金红石型纳米钛白粉和锐钛型纳米钛白粉 二 按照其表面特性可分为 亲水性纳米钛白粉和亲油性纳米钛白粉 三 按照外观来分 有粉体和液体之分 粉体一般都是白色 液体有白色和半透明状 17 功能 纳米TiO2具有十分宝贵的光学性质 在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景 纳米TiO2还具有很高的化学稳定性 热稳定性 无毒性 超亲水性 非迁移性 且完全可以与食品接触 所以被广泛应用于抗紫外材料 纺织 光催化触媒 自洁玻璃 防晒霜 涂料 油墨 食品包装材料 造纸工业 航天工业中 锂电池 18 应用特性 1 纳米二氧化钛粒径均匀 分散性好 纳米材料效果强 2 纳米二氧化钛无毒 具有很强的光催化 屏蔽紫外线能力和优异的透明性 作为一种新型材料已广泛应用于化妆品 防晒等产品中 19 3 锐钛型纳米二氧化钛具有很好的光催化效果 广泛应用于光触媒及空气净化产品 4 纳米二氧化钛应用于塑料 橡胶和功能纤维产品 它能提高产品的抗老化能力 抗粉化能力 耐候性和产品的强度 同时保持产品的颜色光泽 延长产品的使用期 20 3 锐钛型纳米二氧化钛具有很好的光催化效果 广泛应用于光触媒及空气净化产品 4 纳米二氧化钛应用于塑料 橡胶和功能纤维产品 它能提高产品的抗老化能力 抗粉化能力 耐候性和产品的强度 同时保持产品的颜色光泽 延长产品的使用期 21 5 纳米二氧化钛应用于油墨 涂料 纺织 能很好的提高其粘附力 抗老化 耐擦洗性能 6 亲油性纳米二氧化钛 能很好地分散在有机溶剂和塑料树脂中 7 纳米二氧化钛用于造纸工业中 能提高易打印性和不渗透性 8 应用于冶金和航天工业等 22 玻璃 23 玻璃 一种较为透明的固体物质 主要成份是二氧化硅 广泛应用于建筑物 用来隔风却透光 24 玻璃的概念一种熔融时形成连续网络结构 冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料 25 介绍 一 表观密度 玻璃的表观密度与其化学成分有关 故变化很大 而且随温度升高而减小 普通硅酸盐玻璃的表观密度在常温下大约是2500kg m3 26 二 力学性质 玻璃的力学性质的主要指标是抗拉强度和脆性指标 玻璃的实际抗拉强度为30 60MPa 普通玻璃的脆性指标 弹性模量与抗拉强度之比E R拉 为1300 1500 橡胶为0 4 0 6 脆性指标越大 说明脆性越大 27 三 热物理性质 1 玻璃的导热性很差 在常温时其导 热系数仅为铜的1 400 但随着温度的升高将增大 另外 它还受玻璃的颜色和化学组成的影响 2 玻璃的热膨胀性决定于化学组成及其纯度 纯度越高热膨胀系数越小 28 3 玻璃的热稳定性决定于玻璃在温度剧变时抵抗破裂的能力 玻璃的热膨胀系数越小 其热稳定性越高 玻璃制品越厚 体积越大 热稳定性越差 因此须用热处理方法提高制品的热稳定 29 四 化学稳定性 玻璃具有较高的化学稳定性 但长期遭受侵蚀性介质的腐蚀 也能导致变质和破坏 30 五 玻璃的光学性能 玻璃既能透过光线 又能反射光线和吸收光线 所以厚玻璃和多层重叠玻璃 往往是不易透光的 玻璃反射光能与投射光能之比称为反射系数 反射系数的大小决定于反射面的光滑程度 折射率 投射光线入射角的大小 玻璃表面是否镀膜及膜层的种类等因素 31 纳米玻璃 32 纳米玻璃 是利用纳米技术 用特殊的装置 对玻璃进行原子 分子级的操作 改变其特性 使之具有全新的性能 33 纳米玻璃是指其内部组织得到结构控制 形成有从1nm左右到数百纳米组织大小的特殊玻璃材料 这种结构控制 可以是在原子或分子层次上控制玻璃坯料 母材 的结构 可以是在玻璃内部形成超微粒子 也可以是在其中分散形成另一种物质 异质相 通过这种结构控制 能够使纳米玻璃保持其玻璃特性的同时 又赋予它许多同普通玻璃迥异的机械特性和光学特性等新的属性 34 特性 隔热恒温增加玻璃强度防刺目眩光防紫外线阻音防吵美观装饰透光美景 35 应用领域 纳米玻璃主要应用于玻璃幕墙 高级宾馆 酒店 写字楼 私家住宅 展厅 汽车 火车 飞机等的隔热保温和防紫外线 石油化工 电业建筑 金属冶炼 医药纺织 造船造纸等多种行业的多种设备的保温隔热 也可用于计算机房 雷达屏蔽保护区等隔绝远红外和需要屏蔽电磁波的地方 防止外界电磁波的侵入而造成电子设备的误差 保密信息的泄露和对人体造成伤害 36 37 38 39 陶瓷 40 什么是陶瓷 什么是陶瓷材料 原来的陶瓷就是指陶器和瓷器的通称 也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体 传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐 41 陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料 它具有高熔点 高硬度 高耐磨性 耐氧化等优点 可用作结构材料 刀具材料 由于陶瓷还具有某些特殊的性能 又可作为功能材料 42 分类 普通陶瓷材料采用天然原料如长石 粘土和石英等烧结而成 是典型的硅酸盐材料 主要组成元素是硅 铝 氧 这三种元素占地壳元素总量的90 普通陶瓷来源丰富 成本低 工艺成熟 这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷 建筑陶瓷 电绝缘陶瓷 化工陶瓷等 43 特种陶瓷材料采用高纯度人工合成的原料 利用精密控制工艺成形烧结制成 一般具有某些特殊性能 以适应各种需要 根据其主要成分 有氧化物陶瓷 氮化物陶瓷 碳化物陶瓷 金属陶瓷等 特种陶瓷具有特殊的力学 光 声 电 磁 热等性能 44 性能特点 力学性能陶瓷材料是工程材料中刚度最好 硬度最高的材料 其硬度大多在1500HV以上 陶瓷的抗压强度较高 但抗拉强度较低 塑性和韧性很差 45 热性能陶瓷材料一般具有高的熔点 大多在2000 以上 且在高温下具有极好的化学稳定性 陶瓷的导热性低于金属材料 陶瓷还是良好的隔热材料 同时陶瓷的线膨胀系数比金属低 当温度发生变化时 陶瓷具有良好的尺寸稳定性 46 电性能大多数陶瓷具有良好的电绝缘性 因此大量用于制作各种电压 1kV 110kV 的绝缘器件 铁电陶瓷 钛酸钡BaTiO3 具有较高的介电常数 可用于制作电容器 铁电陶瓷在外电场的作用下 还能改变形状 将电能转换为机械能 具有压电材料的特性 可用作扩音机 电唱机 超声波仪 声纳 医疗用声谱仪等 少数陶瓷还具有半导体的特性 可作整流器 47 化学性能陶瓷材料在高温下不易氧化 并对酸 碱 盐具有良好的抗腐蚀能力 光学性能陶瓷材料还有

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