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。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，只要能將二氧化硅顆粒充分、均勻地分散到樹脂材料中，wq能達(dá)到全面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，把二氧化硅添加到環(huán)氧樹脂中，在結(jié)構(gòu)上wq不同于未添加的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，龐大的比表面積以及表面欠氧等特點(diǎn)，使它表現(xiàn)出極強(qiáng)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，從而使二氧化硅添加的環(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。將其添加到環(huán)氧樹脂中，有利于拉成絲。由于二氧化硅的高流動性和小尺寸效應(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、長波作用，它對樹脂基復(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。而二氧化硅（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環(huán)氧樹脂的降解作用，從而達(dá)到延緩材料老化的目的。

塑料

利用二氧化硅（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(jìn)行改性，主要技術(shù)指標(biāo)（吸水率、絕緣電阻、壓縮、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)效益和社會效益十分顯著。

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)了二氧化硅（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)檢測其主要性能指標(biāo)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(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。

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。而法二氧化硅（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二氧化硅（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gd橡膠制品，而且可以保持顏色長久不變。納米改性彩色，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。

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。通過添加二氧化硅（白碳黑）對有機(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gd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。

陶瓷

用二氧化硅（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(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。利用二氧化硅來復(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，二氧化硅在陶瓷過濾網(wǎng)、剛玉球等陶瓷產(chǎn)品中應(yīng)用效果也十分顯著。

密封膠、粘結(jié)劑

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(dá){zj0}條件。我國在這個領(lǐng)域的產(chǎn)品比較落后，gd的密封膠和粘結(jié)劑都依賴進(jìn)口。國外在這個領(lǐng)域的產(chǎn)品已經(jīng)采用納米材料作改性劑，而二氧化硅（是{sx}材料，它主要是在二氧化硅表面包敷一層有機(jī)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)，即二氧化硅小顆粒形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抑制膠體流動，加快固化速度，提高粘結(jié)效果，由于二氧化硅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

玻璃鋼制品雖然有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但其本身硬度較低、耐磨性較差。有關(guān)專家通過超聲分散方法將二氧化硅添加到膠衣樹脂中，與未加二氧化硅的膠衣做性能對比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其莫氏硬度由原來的2.2級（相當(dāng)于石膏的硬度）提高到2.8~2.9級（3級是tr大理石硬度），耐磨性提高1~2倍，因納米顆粒與有機(jī)高分子產(chǎn)生接枝和鍵合作用，使材料韌性增加，故抗拉強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度提高1倍以上，耐熱性能也大幅提高。