樹脂復(fù)合材料:
樹脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn),但近年來材料界和國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)對(duì)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(fù)合材料,已成為當(dāng)前材料界和企業(yè)界的重要課題。氣相法納米級(jí)二氧化硅的問世,為樹脂基復(fù)合材料的合成提供了新的機(jī)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,wanquan能達(dá)到改善樹脂基材料性能的目的。
1.提高強(qiáng)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wanquan不同于粗晶二氧化硅(白炭黑等)添加的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料,粗晶二氧化硅一般作為補(bǔ)強(qiáng)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(yán)重的配位不足、龐大的比表面積以及表面欠氧等特點(diǎn),使它表現(xiàn)出jiqiang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(shí)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(qiáng)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(jí)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(dòng)性和小尺寸效應(yīng),使材料表面更加致密細(xì)潔,摩擦系數(shù)變小,加之納米顆粒的高強(qiáng)度,使材料的耐磨性大大增強(qiáng)。
3.抗老化性能。環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料使用過程中一個(gè)致命的弱點(diǎn)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(zhǎng)波作用,它對(duì)樹脂基復(fù)合材料的破壞作用是十分嚴(yán)重的,高分子鏈的降解致使樹脂基復(fù)合材料迅速老化。而氣相納米二氧化硅(氣相白碳黑)可以強(qiáng)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(duì)環(huán)氧樹脂的降解作用,從而達(dá)到延緩材料老化的目的。
涂料:
我國是涂料生產(chǎn)和消費(fèi)大國,但當(dāng)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(jìn)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(shí)現(xiàn)了氣相二氧化硅(氣相白碳黑)在涂料中的應(yīng)用,這種納米改性涂料一改以往產(chǎn)品的不足,經(jīng)檢測(cè)其主要性能指標(biāo)除對(duì)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(shí)間由原來的250小時(shí)(粉化1級(jí)、變色2級(jí))提高到600小時(shí)(無粉化,漆膜無變色,色差值4.8),此外涂膜與墻體結(jié)合強(qiáng)度大幅提高,涂膜硬度顯著增加,表面自潔能力也獲得改善。
顏(染)料:
有機(jī)顏(染)料雖具有鮮艷的色彩和很強(qiáng)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(jī)顏料。通過添加氣相二氧化硅(氣相白碳黑)對(duì)有機(jī)顏(染)料進(jìn)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(biāo)也均出現(xiàn)一定程度的提高,性能可與進(jìn)口***產(chǎn)品相媲美,極大地拓寬了有機(jī)顏(染)料的檔次和應(yīng)用范圍。
電子封裝材料:
目前,國外(日、美、歐洲等)廣泛采用有機(jī)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(yīng)而達(dá)到既能降低環(huán)氧樹脂內(nèi)應(yīng)力又能形成分子內(nèi)增韌,提高耐高溫性能,同時(shí)也提高有機(jī)硅的防水、防油、抗氧性能,但其需要的固化時(shí)間較長(zhǎng)(幾個(gè)小時(shí)到幾天),要加快固化反應(yīng),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(duì)封裝材料的要求(時(shí)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(jī)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(shí)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。
塑料:
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(qiáng)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(duì)普通塑料聚丙烯進(jìn)行改性,主要技術(shù)指標(biāo)(吸水率、絕緣電阻、壓縮殘余變形、撓曲強(qiáng)度等)均達(dá)到或超過工程塑料尼龍6的性能指標(biāo),實(shí)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(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。
橡膠:
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(qiáng)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(chǔ)。
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(qiáng)度、耐磨性和抗老化性等性能均達(dá)到或超過***橡膠制品,而且可以保持顏色長(zhǎng)久不變。納米改性彩色三元乙丙防水卷材,其耐磨性、抗拉強(qiáng)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(jìn)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(shí)現(xiàn)國產(chǎn)汽車、摩托車輪胎的彩色化。
陶瓷:
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(shí)它又是第二相的顆粒,不但提高陶瓷材料的強(qiáng)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(fù)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(yīng)用效果也十分顯著。
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