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超微細粉體材料的發展要求與展望


發布時間:2019-7-3 點擊:



超微細粉體填料發展要求與展望

劉濤(上海匯精亞納米新材料有限公司/鳳陽匯精納米新材料科技有限公司)

高新技術的發展對材料的要求越來越高,而材料又是技術進步的關鍵和后盾。隨著科技的發展,我們經常需要既能適應高溫、高壓、高硬度條件的材料,又具有能發光、導電、電磁、吸附等特殊性能的材料。因此,對材料特殊性能及品質要求的提高,為適應發展需要,人們不斷地開發超微細粉體這一新興填料體系。

超微細粉體填料具有超常的效果。當將超微細無機粉體材料或顏料加到油墨或油漆中時,會使色彩艷麗而發光。加到涂料中可使粘合度大加強。納米級白炭黑能賦予橡膠極高的抗張強度、抗撕裂性和磨性。超微細γ-Fe2O3磁粉用在錄音帶或錄像帶中,信息儲存量比普通磁粉高10倍。在海灣戰爭中,美國的隱身戰斗攻擊機F-117A號,由于在其表面涂敷了鎢鈷-鐵氧體制成的吸附層,使其在執行1200多次空襲中無一損傷。另外,超微細粉體材料隨著粒徑的減小,比表面積增大,這種表面效應導致材料機械性能、熱傳導性能比一般材料優異。超微細粉體材料可使光學性質和電學性質改變,如TiO3ZnO、PbO等金屬氧化物納米微粒加入到化妝品或某些材料中,具有防止紫外線的效果。銅是良導體,但納米級銅不導電,而絕緣的二氧化硅在20nm時則開始具有導電性。

超微細粉體材料有著廣泛的用途。可在造紙、油漆、塑料、輕工、冶金等工業中作填料和功能材料;在涂料、顏料中作阻燃劑;在電子、航空工業尖端領域中還可作電容器材料、敏感元件材料、超硬材料、超導材料及光、電、磁、波的吸收材料(防紅外、防雷達隱蔽材料)等。由于超微細粉體材料用途廣泛及其特殊的性能,其價值大幅度提升。一般而言。超微細粉體材料的價格比普通粉體材料高3-5倍,有的甚至達到幾十倍。因此,有針對性的開發超微細粉體材料已是大勢所趨。

總體上看,超微細粉體材料今后的發展具有以下四大趨勢:

1.微細化   在十多年前超微細粉體材料的研究對象是1μm以上的粉體,而近年來超微細粉體材料的研究已進展到納米級。隨著顆粒度的變小,使其本身的性能增強,并可使光、電、磁特性兼于一身。

2.高純化   高純化是為實現物質本身的特性,防止外來雜質的干擾,如精細陶瓷的光、電、磁材料及超導材料等均需高純度。高純度產品可產生巨大增值,99.998%的ZrO2價格為普通耐火材料用ZrO2300多倍,是電子材料用ZrO250多倍。

3.功能化和復合化   功能化和復合化是人們對材料性能追求的結果,也是高新技術發展的需求。如新型毛細管狀苯乙烯-二乙烯基本離子交換樹脂中γ-Fe2O3構成的磁粉材料,不僅是一種超順磁材料,在室溫下具有極強的磁性,而且有良好的光透明性。由于具有這種特殊功能,使其在彩色成像和印刷中顯示出非常好的效果。功能是材料的核心,科技的發展需要各種功能的材料;而復合的目的是人為地賦予材料新功能改進老功能。比如在氧化鋯中添加少量的穩定劑,強度和韌性會大大提高,可使過去只能做耐火材料的ZrO2陶瓷,一躍成為結構陶瓷中的佼佼者,抗斷裂強度大大提高。再如,含有氧化銻的亞微米級氧化錫,不但導電而且透明。

4.精細化   材料的精細化是指粉體性能的精細化,如對其顆粒度、粒度分布、顆粒形狀、比表面、孔容、孔徑、晶相、導電、磁性、光吸收、光導等一系列性能,不同粉體有不同的要求。如對不同類型的紙張要求不同晶相的碳酸鈣;封裝SiO2不同的形狀,會產生不同的效果。

目前,我國無機超微細粉體材料的研究開發剛剛起步,無論天然非金屬礦物加工,還是人工合成超微細粉體的研究開發都起步較晚。近年來在磁性記錄介質、電子陶瓷、高檔油漆、油墨、涂料等行業,引進了十多套以超微細粉末為原料的涂裝成型加工生產線,其中許多具有國際先進水平。但至今與之匹配的超細粉體產業仍無法滿足他們的需求。超微細粉體材料仍主要靠進口。  

另外,我國目前從事超微細粉體材料的研究開發單位很多,研究開發的品種也不少,但由于技術難度大,應用領域和產品市場的開發較緩慢等多種原因,只有少部分產品已經工業化,大部分產品處于研究開發、推廣階段。因此必須加快發展超微細粉體材料,來滿足日益發展的社會需求。

為滿足市場發展需要,上海匯精亞納米新材料有限公司、鳳陽匯精亞納米新材料有限公司2004年涉入超細粉體材料深加工業領域,主要研究開發超細并經過表面活性處理的粉體材料,并將其推廣應用于工程塑料、涂料、環保、橡膠等領域,并取得實效。 

追求超細、高純、高精及功能化,引進過內一流生產設備,憑借十多年的市場經驗,努力生產出適合市場發展需求的新型功能性材料、納米材料及超細粉體材料。



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