纳米SiO2的应用研究

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2014-03-11

来源:网络

中国粉体网3月11日讯  由于纳米SiO2具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应以及三维网状结构和不饱和的配位数使其产生奇异的力学、电学、磁学、光学、热学和化学性能,在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质,因此其应用研究涉及涂料、橡胶、纺织、陶瓷、生物和医学等领域。

1 涂料领域

    纳米SiO2添加到涂料中可提高涂料的抗老化性和耐化学性,改善涂料的抗流挂性和防沉性。Wang ZY等研究表明纳米SiO2用在涂料中可以起到良好的防火防水性能。LiuS等对纳米SiO2改性环氧树脂进行研究,结果表明纳米SiO2能明显改善环氧树脂的弹性、抗拉强度和韧性,并且使环氧树脂的玻璃化温度稍微降低。王小燕等将纳米SiO2添加到涂料中,对涂料形成屏蔽作用,达到抗紫外老化和热老化的作用,增加了涂料的隔热性,同时改善了涂料的热稳定性和化学稳定性。

2 橡胶领域

    在橡胶中添加纳米SiO2,可以使橡胶制品在物理力学性能(抗撕裂强度、韧性、耐磨性、耐老化性能)和电绝缘性上都有明显提高,提高橡胶的强度、耐磨性和抗老化性等性能。Ying Chen等将80nm的SiO2均匀分散天然橡胶中,天然橡胶的热阻和储存系数明显增加;改性橡胶的活化能从90.1kJ/mol增加到125.8kJ/mol。王倩等在醇介质中以氨催化水解正硅酸甲酯生成纳米SiO2,经六甲基二硅氮烷原位改性制备疏水纳米SiO2,并研究疏水纳米SiO2在甲基乙烯基硅橡胶中的补强效果。结果显示制备的疏水纳米SiO2对甲基乙烯基硅橡胶补强效果好,并可使材料保持光学透明性。郑秋红等以表面改性的可分散SiO2纳米微粒为研究对象,考察了其对硅橡胶力学性能的影响,结果表明,由纳米SiO2在硅橡胶中分散性好,与硅橡胶相容性好,对硅橡胶有较强的补强效果。

3 纺织领域

    纳米SiO2应用于纺织领域,主要的目的是制成除臭、抗静电、杀菌、防霉、抗皱和抗紫外线辐射的布料,制作抗菌衣物和抗紫外线照射的服饰。赵海洋研究表明添加纳米SiO2整理后的棉织物具有良好的物理机械性能和耐洗性,同时提高和改进了棉织物的服用性能,且对染色织物的色光影响不大。李芮等在室温下自制纳米TiO2/SiO2复合溶胶处理白色棉府绸织物,可以使棉织物具有良好的紫外线防护功能。Wang Shuhua等将纳米SiO2嫁接到羊毛表面上,结果显示浓度在4.3%时羊毛纤维的抗菌性能最佳,而且具有极佳的防水性能。

4 陶瓷领域

    添加纳米SiO2不但可以提高陶瓷材料的强度、韧性,而且可以提高材料的硬度和弹性等性能。Zhao Hongliang等用粉体分散及热压注方法制备了Al2O3/SiO2纳米复合陶瓷型芯材料。加入SiO2纳米粉后复合材料的孔洞减少,致密度增加,使烧结温度降低,含纳米粉的陶芯强度比不含纳米粉的提高了约4倍。郭建辉等以二甲基二乙氧基硅烷为硅源,在水溶液中成功制备SiO2修饰纳米ZrO2颗粒;将SiO2/ZrO2与α-Al2O3制成陶瓷材料。引入SiO2使得ZrO2晶粒细化、尺寸均匀性提高,SiO2/ZrO2/Al2O3陶瓷气孔率小,具有致密的显微结构和优异的机械性能。张雅丽等在氟硅云母玻璃原料粉中使用7nm的SiO2,制备氟硅云母玻璃陶瓷,结果显示使用纳米SiO2比普通氟硅云母玻璃陶瓷材料组的抗弯强度和断裂韧性分别增加34%和23%,纳米SiO2粉体的应用可以显著提高氟硅云母玻璃陶瓷材料的强度和断裂韧性。

5 生物和医学

    由于介孔纳米SiO2材料具有良好的生物相容性,在生物医学方面被广泛用作药物控释、缓释材料体系和多功能药物载体。Linlin Li等研究发现在肿瘤靶向治疗过程中,纳米SiO2作为药物载体构建了一种新型抗癌药物传输体系,有效的固定了MSC干细胞,使阿霉素的释放范围更广,停留时间更长,这样就可以显著提高肿瘤细胞死亡率,增加抗癌效率。尹静波等用W/O/W 乳液-溶剂挥发法制备5-氟尿嘧啶(5-Fu)/PLA及5-Fu/PLA-PEG微球,通过载药量的研究,添加了纳米SiO2的制剂的载药量要比未添加的明显提高。Jia Husheng等以纳米SiO2为载体,合成zinc-silver两种复合材料,其抗菌性能显示纳米SiO2负载zinc-silver的复合材料的抗菌性能比纳米SiO2负载silver的复合材料好,在牙科中这两种复合材料都可以作为基础材料,起到抗菌的效用。

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