氣相二氧化硅及其相關標準

氣相二氧化硅及其相關標準，氣相SiO2工業(yè)雖然經(jīng)歷了六十多年的發(fā)展，國際上2007年前只有國際標準ISO3262-20:2000(E)《涂料和添加劑--說明及一般方法 第二十部分:氣相二氧化硅》規(guī)定了氣相SiO2的一般技術指標和試驗方法，但對一些關鍵指標如比表面積則尚未規(guī)定，具體指標和試驗方法見表1。

在德國Degussa、Wacker、美國Cabot和日本Tokuyama四大公司都是根據(jù)企業(yè)的實際情況制定企業(yè)標準,而且各有差異。他們的非處理型氣相SiO2的主要指標見表2

在中國，2007年前還沒有國家和行業(yè)標準，沈陽化工股份有限公司使用的是國家軍用標準GJB 1966-94(見表3)，廣州吉必盛科技實業(yè)有限公司使用的企業(yè)標準Q/(GZ)GBS 01-2002(見表4)是修改采用國際標準ISO3262-20:2000(E)，同時增加了產(chǎn)品的比表面積等重要技術指標的測定內(nèi)容和要求。

2007年廣州吉必盛科技實業(yè)有限公司正與有關歸口單位合作，申請在ISO3262-20:2000(E)標準的基礎上制定氣相SiO2的國家標準。該國家標準的制定，將統(tǒng)一我國氣相SiO2的技術要求，規(guī)范市場，提高我國氣相二氧化硅的市場競爭力，必將促進我國氣相二氧化硅的發(fā)展。

由于氣相SiO2在我國是生產(chǎn)和使用比較成熟的納米粉體材料，制定國家標準的時間比較合適，又有ISO標準作為采標對象，國標的順利完成有很好的基礎，對推動其他納米材料國標的制定將發(fā)揮示范作用。因此氣相SiO2國家標準的制定必將推動我國納米材料標準化體系建設和行業(yè)的發(fā)展，社會經(jīng)濟效益十分顯著。(2007年7月26日)

2007年廣州吉必盛科技實業(yè)有限公司已經(jīng)申請了ISO3262-20:2000(E)標準的基礎上制定氣相SiO2的國家標準。

氣相法白炭黑(學名氣相二氧化硅)是利用氯硅烷經(jīng)氫氧焰高溫水解制得的一種精細、特殊的無定形粉體材料，平均原生粒徑約為7-40納米，聚集體粒徑約為200-300納米，比表面積50~380m2/g，產(chǎn)品純度高，SiO2含量不小于99.8%，是一種多功能的添加劑，廣泛應用于涂料行業(yè), 可起到增稠、觸變、消光、防沉等作用。氣相法白炭黑一般有親水型和疏水型兩種產(chǎn)品，其中疏水型產(chǎn)品是利用親水型產(chǎn)品通過表面化學處理而獲得。

氣相法白炭黑國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀

氣相法白炭黑在國外已有60多年的生產(chǎn)歷史。美、德、日等國經(jīng)過多年的開發(fā)與研究，已大量生產(chǎn)和銷售氣相法白炭黑，并建立了完善的應用體系。2000年全球氣相法白炭黑產(chǎn)量已達 15 萬t/a，生產(chǎn)廠家首推德國Degussa公司，產(chǎn)量達6萬t/a，占世界氣相法白炭黑總產(chǎn)量的2/5左右，其次為美國Cabot、德國Wacker、日本Tokuyama，氣相法白炭黑的生產(chǎn)高度集中，主要由以上幾家公司控制著全球市場，而且技術也控制得非常嚴密。

我國從20世紀60年代開始小規(guī)模生產(chǎn)氣相法白炭黑。目前國內(nèi)僅有沈陽化工股份有限公司、上海氯堿化工股份有限公司和廣州吉必時科技實業(yè)有限公司三家公司生產(chǎn)氣相法白炭黑。其中沈陽化工股份有限公司的生產(chǎn)能力為1000噸/年，上海氯堿化工股份有限公司為100噸/年左右，它們所用原料均為四氯化硅。廣州吉必時科技實業(yè)有限公司在國內(nèi)首次實現(xiàn)利用有機硅副產(chǎn)物甲基三氯硅烷生產(chǎn)白炭黑，2007年的生產(chǎn)能力為1000噸/年，在五年內(nèi)的生產(chǎn)能力將達到5000噸/年，其中疏水型產(chǎn)品的生產(chǎn)能力為500噸/年。目前國內(nèi)氣相法白炭黑還遠遠不能滿足市場需求，因此氣相法白炭黑列入了1999年頒布的《當前優(yōu)先發(fā)展的高技術產(chǎn)業(yè)化重點領域指南》和2000年國務院批準發(fā)布的《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術目錄》。

流變性是涂料的重要性能，它直接影響到涂料的外觀、施工性能及貯存穩(wěn)定性等性能，而不同涂料體系對流變助劑的要求也有差異。對于油性體系而言，大部分流變助劑都是形成氫鍵而起作用，表面未處理的氣相法白炭黑聚集體是含有多個羥基，一是孤立的、未受干擾的自由羥基;二是連生、彼此形成氫鍵的鍵合羥基。

孤立羥基占氣相法白炭黑表面基團的12~15%，氫鍵鍵合羥基占28~35%。氫鍵鍵合羥基在油性體系中極易形成均勻的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(氫鍵)受機械影響(剪切力)時會破壞，粘度下降，使涂料恢復良好的流動性;當剪切力消除后，三維結(jié)構(gòu)(氫鍵)會自行恢復，粘度上升。在完全非極性液體中，粘度回復時間只需幾分之一秒，在極性液體中，回復時間較長，取決于氣相法白炭黑的濃度和其分散程度。這一特性賦予油性涂料非常好的貯存性能和施工性能，特別是厚漿型涂料(如船舶漆)，既能保證涂料在一定的施工剪切力下有良好的流動性，又能保證涂膜的一次施工厚度。在施工過程中，由于涂層邊緣的溶劑揮發(fā)較快，導致表面張力不均勻，容易使涂料向邊緣移動，二氧化硅網(wǎng)絡能夠有效地阻止涂料的移動而形成厚邊，同時還可防止涂料在固化過程中的流掛現(xiàn)象，使涂層均勻。與此同時，氣相法白炭黑由于能形成氫鍵而提高體系的中低剪切粘度，從而起到增稠作用。因此，氣相法白炭黑在油性體系當中的應用非常廣泛。不過在水性體系中，由于水分子也會與氣相法白炭黑形成氫鍵，大大影響其作用，所以通常會對其表面進行封端處理，并引入氧化鋁等改性，利用配位效應而起流變作用，以避開水的影響。但從2007年前應用的情況來看，都不是很理想，需要反復搭配實驗，而且使用不當時還會導致體系有肝化的趨勢。

氣相法白炭黑應用在船舶雙組分富鋅底漆的典型配方:

組分一(基料) 組分二(固化劑)

二甲苯 8.4 二甲苯 44.8

環(huán)氧樹脂 8.0 環(huán)氧樹脂 21.0

氣相法白炭黑(HL300) 0.5 二亞乙基三胺 4.2

膨潤土 1.0 丙二醇甲基乙醚 30

鋅粉 76.5

分散劑 0.1

吸水劑 0.5

丙二醇甲基乙醚 5.0

合計 100.0 合計 100.0

氣相法白炭黑是一種理想的防沉劑，它形成的氫鍵結(jié)構(gòu)非常均勻穩(wěn)定，而且是三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。因此，對于防止涂料體系中顏料的沉淀非常有效。特別是對于色漿體系，適當?shù)奶砑恿繉⒋蟠筇岣呱珴{的穩(wěn)定性，而且能夠減少潤濕分散劑的量，以提高色漿的適用性并減少色漿對涂料體系的影響。氣相法白炭黑的防沉作用對涂料存放非常有利，特別是某些顏料如金屬粉和薄片，都極易沉淀及不能完全懸浮，使用氣相法白炭黑可保證其分散不沉淀，明顯改善涂料的開罐性能。以配方總量計，氣相法白炭黑用量在0.4%至0.8%的范圍內(nèi)，但特殊情況下，比如富鋅漆，需增加到2%。

在粉末體系中，當干(低水分含量)粒子小于75μm，粒子之間的作用力導致粉體通常粘結(jié)團聚(特別是25μm尺寸以下的粒子)，難以實現(xiàn)流態(tài)化，此時可以添加氣相法白炭黑解決這個問題。氣相法白炭黑的小粒徑和高表面能，使其吸附在涂料粉體的表面，并在粉體表面形成一個表層，提高粉料的分散性。要提高助分散劑在粉體顆粒的粘結(jié)附著力，最好采用疏水型白炭黑，因為在小微米尺寸范圍內(nèi)，它們可以使粉體顆粒吸附力最大化，同時由于是疏水性產(chǎn)品，覆蓋在粉體顆粒時可減少水份的吸附，這樣可防止流動時結(jié)塊。

在同一涂料系統(tǒng)中，加入氣相法白炭黑可以明顯縮短分散時間，提高生產(chǎn)效率。但值得注意的是，先將白炭黑分散完全效果更好。作為助分散劑的白炭黑添加量不宜太多，一般不超過1%，因為添加量過多會造成體系觸變性能太強，導致分散時邊緣剪切力不夠而呈凍狀，影響分散效率。特殊情況如富鋅漆需要添加2%時，可以同時配搭其它流變助劑一起使用，并利用醇類溶劑調(diào)整氣相法白炭黑的流變性能。

粉末涂料的典型配方:

組分 含量%

丙烯酸樹脂 68.5

環(huán)氧樹脂 20.0

十二烯酸(固化劑) 9.0

鈦白粉 2.0

氣相法白炭黑 0.5

合計 100.0

氣相法白炭黑折光指數(shù)1.46 , 與成膜樹脂的折光指數(shù)接近，對漆膜顏色沒有影響。在成膜過程中遷移到漆膜表面，能使漆膜表面產(chǎn)生預期粗糙度，明顯地降低其表面光澤，是一種良好的消光劑。消光效果主要取決于產(chǎn)品的三個性能:孔積率，粒徑和表面處理。使用氣相法白炭黑時要注意與漆膜厚度的匹配，在厚膜漆里采用顆粒非常細的氣相法白炭黑，是不能產(chǎn)生適當?shù)拇植诙鹊奈⒓毐砻?，反之如在薄膜漆里采用顆粒粗大氣相法白炭黑，雖然其消光效果非常好，但是漆膜表面的粗糙度將不能為絕大多數(shù)用戶接受。

3.5 抗耐磨劑

氣相法白炭黑采用甲基丙烯硅烷進行表面處理后，可以添加到聚氨酯涂料中，起到耐摩擦的作用。加入5%-15%的氣相法白炭黑，耐摩擦性可提高10%至35%，同時涂料的流變性能和干膜的光學性能都不受負面影響。此時，添加量大的氣相法白炭黑應該認為是活性填料，而不是助劑。

3.6 抗耐候劑

氣相法白炭黑具有一定的紫外光吸收、紅外反射的特性，經(jīng)分光光度計測試表面，添加了氣相法白炭黑涂膜的UV屏蔽性得到提高，其中對UVA(320-400nm)屏蔽率達到88%;對UVB(290-320nm)屏蔽率達到85%;對UVC(200-290nm)屏蔽仍在70~80%。氣相法二氧化硅使用量為3%時，涂膜的UV屏蔽性最好，人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時間由原來的250小時(粉化1級、變色2級)提高到600小時(無粉化，漆膜無變色，色差值4.8)。

氣相法白炭黑在涂料成膜時能夠聚結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可大大提高涂料涂層的強度及致密性，提高其耐洗刷性、抗劃傷性，提高涂層與基材之間的結(jié)合強度。

4 氣相法白炭黑在涂料中應用的主要技術關鍵

氣相法白炭黑比表面積大，表面能高，非常容易團聚，在應用過程中必須適當分散，才能取得最有效的作用。在涂料生產(chǎn)過程中，氣相法白炭黑的表面處理、添加方式、分散設備的選擇等，影響到氣相法白炭黑在涂料中的分散狀態(tài)。假若分散不足，三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)便不能充分形成，分散過度又只能形成小部分網(wǎng)絡。與其它增稠劑類似，分散時漿料的配比直接決定了分散效率，只有合適的配比才能分散完全;添加次序?qū)Ψ稚⑿室灿杏绊?，一般情況下，最好是先把白炭黑分散成預漿，然后再投入粉料分散細度。用氣相法白炭黑配漆，除了配成漿狀物后加到漆里分散外，還可直接調(diào)配在漆中。通常在容器內(nèi)，以線速度20m/s(約1000r/min)的攪拌葉輪分散10-15分鐘就可達到充分的分散。如果同時將白炭黑和粉料一起投料并分散，將降低分散效率，直接影響白炭黑的增稠及防沉等效果。(見表4)。

表4 氣相法白炭黑的分散效果

預漿體系和推薦配比(重量) 分散速度 分散時間 效果

溶劑:白炭黑 =

100:9-12 22米/秒 15分鐘 分散完全，預漿呈現(xiàn)凍狀，配成漆后粘度正常

溶劑:樹脂:白炭黑 =

60:40:8-10 22米/秒 15分鐘 分散完全，預漿呈現(xiàn)凍狀，配成漆后粘度正常

溶劑:樹脂:白炭黑:粉料 =

60:40:8-10:200-300 30米/秒 20分鐘 分散效果無法觀察，只能通過細度來控制，但成漆粘度偏低

氣相法白炭黑作為助劑添加到涂料中，有最佳的添加量，如添加量不足，起不到預期的效應。但添加量過多，不但浪費，而且還可能起副作用，使涂料產(chǎn)品質(zhì)量下降。要充分發(fā)揮氣相法白炭黑的功能，必須對涂料配方充分了解，分析哪些原料會妨礙或促進氣相法白炭黑的功能，選擇最佳的添加量。通常具有多重氫鍵的原料都可提高其效率，而單氫鍵的原料卻會造成氣相法白炭黑表面羥基的封端，影響其效率。另外，水性體系的PH值對氣相法白炭黑的功能有很大影響，PH在7.5至8.5之間時，除非加入添加劑，否則氣相法白炭黑將不能有效發(fā)揮其作用，PH大于10.8時，氣相法白炭黑便會溶于水中。

5 結(jié)論

1)氣相法白炭黑由于其特殊結(jié)構(gòu)，可廣泛應用于涂料行業(yè)中，起到增稠、觸變、消光、防沉等作用。

2)氣相法白炭黑要發(fā)揮其良好性能，要充分考慮其在涂料中的分散、穩(wěn)定等應用關鍵點，同時在配方設計過程中要注意涂料體系對其的影響。

氣相二氧化硅(國內(nèi)俗稱氣相法白炭黑，以下簡稱氣相SiO2)是利用鹵硅烷經(jīng)氫氧焰高溫水解制得的一種精細、特殊的無定形二氧化硅產(chǎn)品，該產(chǎn)品的原生粒徑在7-40nm之間，比表面積一般在100m2/g~400m2/g范圍內(nèi)，產(chǎn)品純度高，SiO2含量不小于99.8%，是一種極其重要的無機納米粉體材料。由于其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補強性、增稠性和觸變性而在橡膠、塑料、電子、涂料、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和CMP等領域得到廣泛的應用。氣相SiO2一般有親水型和疏水型兩種產(chǎn)品，其中疏水型產(chǎn)品是利用親水型產(chǎn)品通過表面化學處理而獲得。

自1941年德國Degussa公司成功開發(fā)出氣相SiO2的生產(chǎn)技術以來，2007年全世界的氣相SiO2年總產(chǎn)量已超過15萬噸，而且生產(chǎn)技術高度集中，主要由德國Degussa，Wacker，美國Cabot及日本Tokuyama等少數(shù)幾家公司控制全球市場，技術也控制的非常嚴密。

世界上氣相SiO2發(fā)展的一個基本模式是生產(chǎn)企業(yè)與有機硅單體和后加工企業(yè)關系密切，氣相SiO2生產(chǎn)廠家利用有機硅單體廠生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物為主要原料制備氣相SiO2，而在氣相SiO2生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物HCl則返回有機硅單體廠用于有機硅的合成，此外氣相SiO2產(chǎn)品出來之后又大量用于有機硅產(chǎn)品的后加工，這樣形成一個資源利用、相互促進發(fā)展的良性循環(huán)。所以在全球最大的有機硅企業(yè)Dowcorning和GE公司單體工廠附近有最大的氣相SiO2生產(chǎn)企業(yè)Cabot和Degussa公司，而Wacker公司則本身是兩大類產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)。

國內(nèi)氣相二氧化硅早期主要用于軍工領域，2007年大量用于民用工業(yè)，如有機硅材料、電器、電子、膠粘劑、原子灰、涂料、油墨、造紙、潤滑油等領域，為傳統(tǒng)產(chǎn)品的升級換代提供了堅實的基礎。據(jù)初步統(tǒng)計，我國2007年氣相SiO2的總用量已經(jīng)超過3500噸/年，并以極快的速度增長，估計到2005年用量將達到5000噸/年。2007年我國僅有和廣州吉必盛科技實業(yè)有限公司、沈陽化工股份有限公司和上海氯堿化工股份有限公司三家公司生產(chǎn)氣相SiO2產(chǎn)品。

廣州吉必盛科技實業(yè)有限公司在國內(nèi)首次實現(xiàn)利用有機硅副產(chǎn)物甲基三氯硅烷生產(chǎn)氣相SiO2，2007年的生產(chǎn)能力為500噸/年，公司的二期工程正在進行中，預計2004年將達到2500噸/年，公司計劃在5年內(nèi)生產(chǎn)能力達到5000噸/年。目前國內(nèi)氣相SiO2還遠遠不能滿足市場需求，部分要依賴于進口，尤其是疏水型產(chǎn)品，國內(nèi)產(chǎn)品與國外差距比較大，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，牌號少，產(chǎn)品幾乎全部依賴于進口。因此在1997年12月29日國務院批準執(zhí)行的《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術目錄》中列入了"5000噸/年氣相法白炭黑項目"。在2001年發(fā)布的新目錄中也列入了氣相SiO2產(chǎn)品 。

1、氣相二氧化硅和指甲油　　在指甲油中，AEROSIL氣相二氧化硅可以保證色素在光亮劑中分布均勻，防止色素沉淀，并可提供最終產(chǎn)品的流變性，從而改善涂布性。如果所使用的溶劑體系折射率與AEROSIL氣相二氧化硅的一致（1.48），就可以形成透明的指甲油配方，例如底彩和面彩。否則，當使用濃度較高時，它具有消光作用，反而消減所需光澤。親水性和疏水性AEROSIL氣相二氧化硅產(chǎn)品均可用于指甲油中，建議AEROSIL使用濃度介于0.25-4.0%之間?！　?、氣相二氧化硅和唇膏　　在唇膏中，AEROSIL氣相二氧化硅可令色素分布均勻，并可大大提高耐溫性，防止唇膏在溫度升高市出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，涂抹到雙唇以后，AEROSIL能夠防止唇膏轉(zhuǎn)移到細小的唇紋之中而出現(xiàn)洇滲，令唇膏持久不脫色。當使用濃度較高時，光澤會下降?！　「鶕?jù)所需產(chǎn)品特性，可選用AEROSIL 200或AEROSIL R972，濃度為0.25-4%。在某些特殊配方中，如粉底或潤唇膏中，可以使用高達10%的AEROSIL R972?！　?、氣相二氧化硅和眼部護理　　很多眼部和臉部用彩妝產(chǎn)品，包括蜜粉、粉底、胭脂、睫毛膏和眼線等，僅使用AEROISL 氣相二氧化硅就可獲得所需的各種特性和必要的穩(wěn)定性。AEROSIL氣相二氧化硅是高效的抗結(jié)劑和自由流動劑，能提高儲存穩(wěn)定性和粉狀產(chǎn)品的分散性。AEROSIL也令化妝品得以使用色素，特別市在高固體含量的情況下，最后，AEROSIL可作為高效的加工助劑用于研磨和過濾粉質(zhì)。

疏水性

相關作用

疏水性氣相二氧化硅一般是經(jīng)過后處理的產(chǎn)品。可以選用不同型號的氣相法二氧化硅或沉淀法二氧化硅作為原料，通過硅烴基基團與合適的化合物反應；例如吉必盛就是通過硅烴基與二甲基二氯硅烷反應得到的。這一產(chǎn)品由于表面連接不水解的甲基基團而呈疏水性。

與原本親水性二氧化硅不同的是，疏水性氣相二氧化硅不能被水所濕潤。盡管疏水性氣相二氧化硅密度大于水的密度，但它們可以浮于水面上。疏水化后，所吸收的水分的量會比原來親水性氣相化硅大幅降低，例如 在相對濕度80%的空氣中，Hn-215只吸附0.5%的水，而具有相同比表面積的親水性氣相二氧化硅Hn-150，其吸水量可提高10倍以上。

氣相二氧化硅對應牌號應用

（1）高溫硫化硅橡膠（HTV）：氣相二氧化硅在HTV中主要起到補強的作用，賦予HTV良好的力學性能、介電性能。推薦產(chǎn)品：HL-200，HL-200H，HL-300，HL-380，HB-215，HB-615，HB-620，HB-630， HB-139。推薦用量10~50份。

（2）室溫硫化硅橡膠（RTV）及膠粘劑：氣相二氧化硅在體系中主要起到補強、增稠、觸變的作用，賦予RTV優(yōu)良的力學性能、觸變性能?？蓮V泛應用于硅酮膠、PU膠、聚硫橡膠、環(huán)氧樹脂等。推薦產(chǎn)品HL-150，HL-200，HB-215，HB-615，HB-139，HB-135。推薦用量3~20份。

（3）涂料、油墨和油漆：氣相二氧化硅在涂料、油墨和油漆中，主要起到增稠和觸變的效果，白炭黑分散在體系中能形成良好的納米粒子網(wǎng)絡，當施加剪切力后，網(wǎng)絡被破壞，而剪切力消除后，網(wǎng)絡又能迅速恢復，從而起到增稠、觸變和防沉降的作用。此外也可以提高材料的物理機械性能。在粉末體系中，還能提高產(chǎn)品的流動性和防止結(jié)塊。推薦產(chǎn)品：HL-150，HL-200，HL-300；HB-215，HB-615，HB-620，HB-630，HB-139，推薦用量0.5~3份。

（4）橡膠及彈性體：氣相二氧化硅在橡膠及彈性體中主要起到補強的作用，可提高材料的力學性能，推薦產(chǎn)品：HL-150，HL-200，HL-300，HB-139，HB-215，HB-615，HB-630，推薦用量1~5份。

（5）隔熱保溫材料：氣相二氧化硅由于具有粒徑小，比表面積大，孔隙率高等特點，同時又耐高低溫，應用于隔熱保溫材料，具有良好的隔熱效果，可制備納米孔絕熱材料。推薦產(chǎn)品HL-150，HL-200。

（6）塑料：氣相二氧化硅在塑料中可以起到增強增韌的作用，改善產(chǎn)品的加工性能和外觀；提高物理機械性能。推薦產(chǎn)品：HL-200，HL-300，HB-139，HB-630。推薦用量0.3~3份。

有機物電致發(fā)光器材（OELD）是目前新開發(fā)研制的一種新型平面顯示器件，具有開啟和驅(qū)動電壓低，且可直流電壓驅(qū)動，可與規(guī)模集成電路相匹配，易實現(xiàn)全彩色化，發(fā)光亮度高（105cd/m2）等優(yōu)點，但OELD器件使用壽命還不能滿足應用要求，其中需要解決的技術難點之一就是器件的封裝材料和封裝技術。目前，國外（日、美、歐洲等）廣泛采用有機硅改性環(huán)氧樹脂，即通過兩者之間的共混、共聚或接枝反應而達到既能降低環(huán)氧樹脂內(nèi)應力又能形成分子內(nèi)增韌，提高耐高溫性能，同時也提高有機硅的防水、防油、抗氧性能，但其需要的固化時間較長（幾個小時到幾天），要加快固化反應，需要在較高溫度（60℃至100℃以上）或增大固化劑的使用量，這不但增加成本，而且還難于滿足大規(guī)模器件生產(chǎn)線對封裝材料的要求（時間短、室溫封裝）。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OELD器件密封性能得到顯著提高,增加OELD器件的使用壽命。

樹脂基復合材料具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等特點，但近年來材料界和國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)對樹脂基材料使用性能的要求越來越高，如何合成高性能的樹脂基復合材料，已成為當前材料界和企業(yè)界的重要課題。氣相法納米級二氧化硅的問世，為樹脂基復合材料的合成提供了新的機遇，為傳統(tǒng)樹脂基材料的改性提供了一條新的途徑，只要能將氣相二氧化硅（氣相白碳黑）顆粒充分、均勻地分散到樹脂材料中，完全能達到全面改善樹脂基材料性能的目的。

1、提高強度和延伸率。環(huán)氧樹脂是基本的樹脂材料，把氣相二氧化硅（氣相白碳黑）添加到環(huán)氧樹脂中，在結(jié)構(gòu)上完全不同于粗晶二氧化硅（白炭黑等）添加的環(huán)氧樹脂基復合材料，粗晶二氧化硅一般作為補強劑加入，它主要分布在高分子材料的鏈間中，而納米二氧化硅由于表面嚴重的配位不足、龐大的比表面積以及表面欠氧等特點，使它表現(xiàn)出極強的活性，很容易和環(huán)氧環(huán)狀分子的氧起鍵合作用，提高了分子間的鍵力，同時尚有一部分納米二氧化硅顆粒仍然分布在高分子鏈的空隙中，與粗晶二氧化硅顆粒相比較，表現(xiàn)很高的流漣性，從而使氣相法納米二氧化硅（氣相白碳黑）添加的環(huán)氧樹脂材料強度、韌性、延展性均大幅度提高。

2、提高耐磨性和改善材料表面的光潔度。氣相法納米級二氧化硅顆粒比普通二氧化硅要小100-1000倍，將其添加到環(huán)氧樹脂中，有利于拉成絲。由于氣相納米二氧化硅的高流動性和小尺寸效應，使材料表面更加致密細潔，摩擦系數(shù)變小，加之納米顆粒的高強度，使材料的耐磨性大大增強。

3、抗老化性能。環(huán)氧樹脂基復合材料使用過程中一個致命的弱點是抗老化性能差，其原因主要是太陽輻射的280-400nm波段的紫外線中、長波作用，它對樹脂基復合材料的破壞作用是十分嚴重的，高分子鏈的降解致使樹脂基復合材料迅速老化。而氣相納米二氧化硅（氣相白碳黑）可以強烈地反射紫外線，加入到環(huán)氧樹脂中可大大減少紫外線對環(huán)氧樹脂的降解作用，從而達到延緩材料老化的目的。

利用氣相二氧化硅（氣相白碳黑）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，不但提高其透明度、強度、韌性，而且防水性能和抗老化性能也明顯提高。通過在普通塑料聚氯乙烯中添加少量納米二氧化硅后生產(chǎn)出的塑鋼門窗硬度、光潔度和抗老化性能均大幅提高。利用納米二氧化硅對普通塑料聚丙烯進行改性，主要技術指標（吸水率、絕緣電阻、壓縮殘余變形、撓曲強度等）均達到或超過工程塑料尼龍6的性能指標，實現(xiàn)了聚丙烯鐵道配件替代尼龍6使用，產(chǎn)品成本大幅下降，其經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。

我國是涂料生產(chǎn)和消費大國，但當前國產(chǎn)涂料普遍存在著性能方面的不足，諸如懸浮穩(wěn)定性差、觸變性差、耐候性差、耐洗刷性差等，致使每年需進口大量高質(zhì)量的涂料。上海、北京、杭州、寧波等地的一些涂料生產(chǎn)企業(yè)敢于創(chuàng)新，成功地實現(xiàn)了氣相二氧化硅（氣相白碳黑）在涂料中的應用，這種納米改性涂料一改以往產(chǎn)品的不足，經(jīng)檢測其主要性能指標除對比率不變外，其余均大幅提高，如外墻涂料的耐洗刷性由原來的一千多次提高到一萬多次，人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時間由原來的250小時（粉化1級、變色2級）提高到600小時（無粉化，漆膜無變色，色差值4.8），此外涂膜與墻體結(jié)合強度大幅提高，涂膜硬度顯著增加，表面自潔能力也獲得改善。

橡膠是一種伸縮性優(yōu)異的彈性體，但其綜合性能并不令人滿意，生產(chǎn)橡膠制品過程中通常需在膠料中加入炭黑來提高強度、耐磨性和抗老化性，但由于炭黑的加入使得制品均為黑色，且檔次不高。而氣相法二氧化硅（氣相白碳黑）在我國的問世為生產(chǎn)出色彩新穎、性能優(yōu)異的新一代橡膠制品奠定了物質(zhì)基礎。

在普通橡膠中添加少量氣相二氧化硅（氣相白碳黑）后，產(chǎn)品的強度、耐磨性和抗老化性等性能均達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。彩色輪胎的研制工作也取得了一定的進展，如輪胎側(cè)面膠的抗折性能由原來的10萬次提高到50萬次以上，有望在不久的將來，實現(xiàn)國產(chǎn)汽車、摩托車輪胎的彩色化。

有機顏（染）料雖具有鮮艷的色彩和很強的著色力，但一般耐光、耐熱、耐溶劑和耐遷移性能往往不及無機顏料。通過添加氣相二氧化硅（氣相白碳黑）對有機顏（染）料進行表面改性處理，不但使顏（染）料抗老化性能大幅提高，而且亮度、色調(diào)和飽和度等指標也均出現(xiàn)一定程度的提高，性能可與進口高檔產(chǎn)品相媲美，極大地拓寬了有機顏（染）料的檔次和應用范圍。

用氣相二氧化硅（氣相白碳黑）代替納米Al2O3添加到95瓷里，既可以起到納米顆粒的作用，同時它又是第二相的顆粒，不但提高陶瓷材料的強度、韌性，而且提高了材料的硬度和彈性模量等性能，其效果比添加Al2O3更理想。利用氣相二氧化硅（氣相白碳黑）來復合陶瓷基片，不但提高了基片的致密性、韌性和光潔度，而且燒結(jié)溫度大幅降低。此外，氣相二氧化硅（氣相白碳黑）在陶瓷過濾網(wǎng)、剛玉球等陶瓷產(chǎn)品中應用效果也十分顯著。

密封膠、粘結(jié)劑是量大、面廣、使用范圍寬的重要產(chǎn)品。它要求產(chǎn)品粘度、流動性、固化速度達最佳條件。我國在這個領域的產(chǎn)品比較落后，高檔的密封膠和粘結(jié)劑都依賴進口。國外在這個領域的產(chǎn)品已經(jīng)采用納米材料作改性劑，而氣相二氧化硅（氣相白碳黑）是首選材料，它主要是在氣相二氧化硅（氣相白碳黑）表面包敷一層有機材料，使之具有憎水性，將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu)，即氣相二氧化硅（氣相白碳黑）小顆粒形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)抑制膠體流動，加快固化速度，提高粘結(jié)效果，由于氣相二氧化硅（氣相白碳黑）顆粒尺小從而也增加了產(chǎn)品的密封性和防滲性。

玻璃鋼制品雖然有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等優(yōu)點，但其本身硬度較低、耐磨性較差。有關專家通過超聲分散方法將氣相二氧化硅（氣相白碳黑）添加到膠衣樹脂中，與未加氣相二氧化硅（氣相白碳黑）的膠衣做性能對比實驗，發(fā)現(xiàn)其莫氏硬度由原來的2.2級（相當于石膏的硬度）提高到2.8~2.9級（3級是天然大理石硬度），耐磨性提高1~2倍，因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，故抗拉強度和抗沖擊強度提高1倍以上，耐熱性能也大幅提高。

隨著當前城市生活垃圾的大幅增長以及環(huán)境污染的日趨嚴重，加大消滅“四害”的力度、預防疾病的傳播已十分迫切。在樹干上涂刷石灰、向垃圾箱噴灑藥水已作用不大，現(xiàn)在大城市已采用噴涂中樞神經(jīng)麻醉藥類殺蟲劑來消滅蚊子、蒼蠅、蟑螂等昆蟲類害蟲，但這些殺蟲劑多從國外進口，價格較高，噴涂后有效期較短（只有一個月）。采用氣相二氧化硅（氣相白碳黑）為載體吸附該類殺蟲劑，起到了很好的緩釋效果，據(jù)測定，其噴涂后有效期長達一年以上。

對于化妝品來說，要求對紫外線屏蔽能力強，最好是既能防護紫外中波（UVB）對人體的危害，亦能對紫外長波（UVA）起防護作用。實質(zhì)上，紫外屏蔽包括兩方面，一是前面所述對紫外線的吸收，另一方面是對紫外線的反射，目前，世界上從紫外反射性能角度開發(fā)的抗紫外劑還未見報道。

在防曬產(chǎn)品中以往多使用有機化合物為紫外線吸收劑，但是存在諸如為了盡可能保護皮膚不接觸紫外線而提高添加量之后，會增加發(fā)生皮膚癌以及產(chǎn)生化學性過敏等問題，而氣相二氧化硅（氣相白碳黑）為無機成分，易于與化妝品其它組分配伍，無毒、無味，不存在上述問題，且自身為白色，可以簡單地加以著色，尤其可貴的是氣相二氧化硅（氣相白碳黑）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反應。氣相二氧化硅（氣相白碳黑）的這些突出特點為防曬化妝品的升級換代奠定了良好的基礎。

利用氣相二氧化硅（氣相白碳黑）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計到氣相二氧化硅（氣相白碳黑）表面的介孔中，并實施穩(wěn)定，成功開發(fā)出高效、持久、耐高溫、廣譜抗菌的納米抗菌粉（粒徑只有70納米左右），不但填補國內(nèi)空白，而且主要技術指標均達到或超過日本同類產(chǎn)品。經(jīng)檢測，當納米抗菌粉在水中的濃度僅為0.315%時，對革蘭氏陽性代表菌種與革蘭氏陰性代表菌種的抗菌能力就可以非常明顯的表露出來，抑菌圈出現(xiàn)2-3mm，且隨著納米抗菌粉在水中濃度的增加，抑菌圈明顯增大。據(jù)測定，水中含Ag 為0.01mg/l時，就能完全殺滅水中的大腸桿菌，并能保持長達90天內(nèi)不繁衍出新的菌叢。

將納米抗菌粉應用于搪瓷釉料中，生產(chǎn)出具有防霉、抗菌功能的滾筒洗衣機，其抗菌率高達99%以上。應該指出的是，納米抗菌粉在搪瓷釉料中使用條件較為苛刻，須在堿性較強的液體中和高溫（900℃左右）燒瓷后仍保持很強的抗菌性能，這是其它抗菌粉望塵莫及的。將納米抗菌粉添加在內(nèi)墻涂料中，生產(chǎn)出了具有長久抗菌防霉功能的內(nèi)墻涂料。將納米抗菌粉用在婦女內(nèi)褲洗滌劑、羊毛、羊絨洗滌劑、洗潔精、洗手液中，經(jīng)衛(wèi)生防疫部門檢測，其抗菌性能十分顯著?？梢灶A見，隨著人們健康意識的增強，納米抗菌粉將逐漸被相關應用企業(yè)的廣大民眾所接受，在票據(jù)、醫(yī)療衛(wèi)生、化學建材、家電制品、功能纖維、塑料制品等行業(yè)中嶄露頭角。

1、在光學領域的應用

納米微粒應用于紅外反射材料主要是制成薄膜和多層膜來使用。納米微粒的膜材料在燈泡工業(yè)上有很好的應用前景。高壓鈉燈以及各種用于拍照、攝影的碘弧燈都要求強照明，但是燈絲被加熱后69%的能量轉(zhuǎn)化為紅外線，這就表明有相當多的電能轉(zhuǎn)化為熱能被消耗掉，僅有一少部分轉(zhuǎn)化為光能來照明，同時，燈管發(fā)熱也會影響燈具的壽命，如何提高發(fā)光效率，增加照明度一直是急待解決的關鍵問題。納米微粒的誕生為解決這個問題提供了一個新的途徑。80年代以來，科研技術人員用氣相二氧化硅（氣相白碳黑）和氣相法納米二氧化鈦TiO2微粒制成了多層干涉膜，總厚度為微米級，襯在燈泡罩的內(nèi)壁，結(jié)果不但透光率好，而且有很強的紅外線反射能力。據(jù)專家測算同種燈光亮度下，該種燈具與傳統(tǒng)的鹵素燈相比，可節(jié)約15%的電能。

2、新型有機玻璃添加劑

飛機的窗口材料常用的是有機玻璃（PMMA），當飛機在高空飛行時窗口材料經(jīng)紫外線輻射易老化，造成透明度下降。為解決此問題，利用氣相二氧化硅（氣相白碳黑）極強的紫外反射性能，在有機玻璃生產(chǎn)過程中加入表面修飾后的氣相二氧化硅（氣相白碳黑），生產(chǎn)出的產(chǎn)品抗紫外線輻射能力提高一倍以上，抗沖擊強度提高80%。

氣相二氧化硅R812S是由AEROSIL300經(jīng)HMDS(六甲基二硅氮烷)后處理的疏水型氣相法二氧化硅。CAS NO:68 909-20-6

氣相二氧化硅R812S是通過親水性氣相二氧化硅與HMDS(六甲基二硅氮烷)發(fā)生化學反應而制得。它具有疏水性(憎水性)，而且不能在水中分散。為了解決工業(yè)中一些特殊的技術問題，各種型號的疏水性氣相二氧化硅被研發(fā)出來。如通過用硅烷或硅氧烷處理改性親水級別的氣相法二氧化硅生產(chǎn)疏水性的氣相法二氧化硅，在最終的產(chǎn)品中，化學處理劑以化學鍵方式結(jié)合在原來的親水性氧化物上。除了親水性產(chǎn)品的上述優(yōu)點外，疏水性氣相二氧化硅產(chǎn)品的特點是:低吸濕性、很好的分散性、即使對于極性體系也有流變調(diào)節(jié)能力。有些產(chǎn)品，在疏水處理的基礎上再經(jīng)過結(jié)構(gòu)改性，可為客戶研發(fā)新產(chǎn)品和提高產(chǎn)品的性能提供進一步的幫助。例如:在液體體系中，疏水性氣相二氧化硅可以達到高添加量，而對體系的粘度影響很小。

?采用大截面導線輸電，可以適度降低電流密度，減少輸電線路的功率損耗?！洞蠼孛鎸Ь€及其相關技術》包括首創(chuàng)的四層結(jié)構(gòu)大截面導線的研制，以及配套金具、施工機械與工器具、施工相關技術等內(nèi)容，相關成果已在錦蘇工程和寧東直流工程中得到實際應用?！洞蠼孛鎸Ь€及其相關技術》內(nèi)容全面、技術先進，且具有較高的推廣應用價值，適合從事導線及配套金具研制、施工放線的科研技術人員使用。