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深度解析活性氧化鋅

2022-02-09 17:05:19

深度解析活性氧化鋅

活性氧化鋅是粒子表面經活化處理的一種氧化鋅。擁有粒徑小、比表面積大、硫化活性高的特點,同時還具有無毒性、非遷移性、熒光性、壓電性以及較強的吸水和散射紫外線能力。不僅具有普通氧化鋅的性質和用途,而且具備超細顆粒的性質,它有著許多獨特的性能和廣泛的應用前景,主要用作橡膠、涂料、印染、飼料、醫藥、化工和陶瓷等工業的原料?;钚匝趸\在橡膠工業中被用作橡膠的補強劑、著色劑、硫化劑及增加導熱性能的配合劑;;在涂料工業中主要應用其著色力、遮蓋力以及防腐、發光等作用;在印染工業上,用作防染劑;飼料工業上,用作飼料添加劑。此外,活性氧化鋅還被用作生產乳白玻璃、鋅白品種的油彩和水彩顏料,以及化妝品和各種鋅鹽的原料。

活性氧化鋅是一種白色或微黃色球狀微細粉末,密度為5.47g/cm3,熔點2073K,不溶物水和醇,溶于酸、堿、氯化銨溶液、氨水,在空氣中能緩慢地吸收二氧化碳和水生成碳酸鋅,與普通氧化鋅相比,活性氧化鋅具有以下特點:活性氧化鋅的粒徑細小,普通氧化鋅的粒徑在0.5μm左右,而活性氧化鋅的粒徑在0.05μm左右;它們的粒子形狀也不同,普通氧化鋅粒子為柱狀或棒狀,而活性氧化鋅的粒子為球狀;活性氧化鋅的比表面積較大,普通氧化鋅的比表面積為1~5m2/g,而活性氧化鋅的比表面積為35~55m2/g。

活性氧化鋅

活性氧化鋅的制備方法


1.有機化合物的堿性還原法:從有機化合物的堿性還原廢鋅,用水洗凈,加熱到高溫,單獨或混以少量的硫,生產適合橡膠填料用的活性氧化鋅。


2.通入二氧化碳的方法:在充滿含水蒸氣的二氧化碳的密閉容器中,加入高純大粒子的氧化鋅。例如濕法制得的氧化鋅,溫度保持在常溫以上,使氧化鋅轉化為堿式碳酸鋅。然后再加熱分解,可以得到0.05μm左右的活性氧化鋅。


3.草酸鋅分解法:將草酸錢和氯化鋅兩種溶液分別加熱到70℃,再將氯化鋅加入到草酸錢溶液中,得到很細的草酸鋅沉淀,然后洗滌、干燥。在40℃煅燒10min,得到活性氧化鋅。


4.堿法:


(1)用生產保險粉副產或其他的鋅、鋅灰做原料,用類似于生產氫氧化鋁的“Beyer法”,轉化成活性氧化鋅,粗的鋅原料在氫氧化鈉中打漿,形成鋅酸鈉(Na2ZnO2)溶液。溶液經水解形成氫氧化鋅沉淀、過濾、水洗和煅燒,得到活性氧化鋅。


(2)將鋅灰或鋅渣用稀硫酸或鹽酸浸取,浸取液凈化,然后同氫氧化鈉水溶液反應到pH7~11,再從氫氧化鋅制成活性氧化鋅。其比表面積為21m2/g,產品價格比干法便宜。


(3)6.5m342%的氫氧化鈉,在2h內加入到含2000kg鋅、720kg硝酸鈉(做氧化劑)和10m3,水的混合物中。在90℃下8h,鋅完全溶解。然后降溫至30℃,通入二氧化碳,過濾沉淀的氧化鋅和氫氧化鋅,干燥、煅燒,得到活性氧化鋅。


5.添加甲醇和水玻璃法:溶解鋅鹽于水中,同氫氧化鈉混合攪拌,加入甲醇,再加入工業水玻璃(Na2SiO3)。將生成的沉淀物濾出,水洗、干燥。得到的活性氧化鋅比普通氧化鋅顆粒細得多,用于橡膠中能提高硫化速度2倍。


6.大比衰面積活性級化鋅的制造法:將氯化鋅或硫酸鋅溶解在甲醇或丙酮中,在0℃左右通入氨氣,生成氫氧化鋅沉淀,沉淀用甲醇洗滌。所得到的活性氧化鋅經X-射線衍射分析,比表面積達600m2/g。


7.碳酸鈉法:將一定濃度的碳酸鈉溶液,加到一定濃度的硫酸鋅(或氯化鋅)溶液中,生成堿式碳酸鋅沉淀。然后過濾、洗滌、干燥,在450-650℃下緞燒得到活性氧化鋅。產品活性氧化鋅中含有很少的二氧化碳和1%左右的水分。


8.碳酸氮按法:各種含鋅原料用稀硫酸浸取。制成的硫酸鋅溶液經凈化,除去鐵、錳等雜質。凈化后的硫酸鋅溶液,同廉價的碳酸氫按和氨水(少量)反應,生成堿式碳酸鋅沉淀。然后洗滌沉淀、干燥和煅燒,得到活性氧化鋅產品。本生產方法使用的碳酸氫按,價格比較便宜,成本低廉。


活性氧化鋅的測定方法


1.測定活性氧化鋅的比表面積活性氧化鋅小顆粒的表面分子有未飽和的鍵存在,使得表面具有自由力場,吸附氣體分子,在其表面形成單分子層吸附。測其相當于完全飽和的表面單分子層吸附量,可以計算出活性氧化鋅的比表面積,判斷其活性度。


2.測定活性氧化鋅的反應熱本法原理是利用不同種類氧化鋅和硬脂酸反應,產生的中和熱不同,來確定氧化鋅的活性。


3.對氮水溶解度試驗:2g活性氧化鋅和2g普通氧化鋅,分別加入到200mlpH11的氨水中,用電磁攪拌器攪拌5min,靜止后用干燥的濾紙過濾。取100ml濾液定量鋅。由對氨水溶解度的不同,比較氧化鋅的活性。


4.硫化氫沉淀法測定活性氧化鋅的活性:不同級別的氧化鋅放在水中,在攪拌下通入硫化氫,15min后取出沉淀物,過濾、干燥。求出干燥物中硫的含量,進行活性度的比較。


活性氧化鋅的應用


1.橡膠工業


活性氧化鋅與普通氧化鋅相比,用作橡膠促進劑時,在一些制品中可以減量使用。由于活性氧化鋅顆粒極細,適用于軟橡膠制品及乳膠制品,特別是透明、半透明橡膠中,活性氧化鋅也大量地用于硫化制品中作防軟劑,還大量地用于機械及傳動制品、老化性能好的高彈性制品;活性氧化鋅粉體與硫酰胺促進劑配合使用,可以促進硫化;活性氧化鋅粉體可以做硬化劑,在硫化中不易變形。


另外,由于活性氧化鋅具有晶粒細、比表面積大、在橡膠中易分散且活性高、能提高硫化制品定型性等特點,因此,在NR以及大多數SR膠料中,因活性氧化鋅具有強活化作用,當其用量減少到普通氧化鋅用量的60%時,膠料的硫化速度、拉伸強度、扯斷變形等保持不變,而彈性、撕裂強度及耐老化性能有所提高。此外,活性氧化鋅作為輪胎膠料硫化體系中重要的屋脊活性劑,能顯著提高交聯鍵的生成速度和提高硫化程度,從而使物理性能得到改善,同時具有防止老化、抗磨擦著火、使用壽命長、用量小等優點。


2.自潔性陶瓷和抗菌玻璃


添加活性氧化鋅的玻璃可抗紫外線、耐磨、抗菌和除臭,可用作汽車玻璃和建筑用玻璃。該玻璃的紫外線防護層由活性氧化鋅組成。


3.紫外線吸收材料


在化妝品中添加活性氧化鋅,既能屏蔽紫外線防曬,又能抗菌除臭。


4.變阻器材料


以活性氧化鋅為主體,配以Bi2O3等粉末材料燒結成型,氧化鋅顆粒外邊包覆其余材料,即得變阻器。

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