| 词条 | 氧化锌 |
| 释义 | § 简介 氧化锌 氧化锌是一种白色或微带黄色的细微粉末，易分散在橡胶和乳胶中，是天然橡胶、合成橡胶的补强剂，活性剂及硫化剂，也是白色胶料的着色剂和填充剂。胶料中加入活性氧化锌后，能使橡胶具有良好的耐磨性，耐撕裂性和弹性。用于油漆、油墨、漆布的着色，印染工业用的印花防染剂，在火柴工业中用于中和牛皮胶的酸性，增加胶粘效果，医药工业用作橡皮膏的原料，此外也用于颜料锌铬黄、醋酸锌、碳酸锌、氯化锌等的制造，合成甲醇的催化剂，合成氨的脱硫剂，玻璃和釉料生产，颗粒细的活性氧化锌（粒径0.1um左右）可用作聚烯烃和聚氯乙烯等塑料的光稳定剂，氧化锌也用于压敏、光催化、光电极、涂料、彩电显影等领域。 氧化锌作白色颜料。由于活性氧化锌具有良好的活化性能，在橡胶制品中得到了越来越广泛的应用，如在V型带中不仅能等量代替普通的氧化锌，且能减少1/2—1/3的用量，使橡胶的各种性能指标稳定，硫化性能不受影响，降低了生产成本。细粒的氧化锌可用作医药品。由于氧化锌对紫外线吸收能力强，人们越来越重视氧化锌在化妆品的应用，如开发的粒径为0.01—0.04um的氧化锌微粒子，其紫外线的吸收率、透明度均比历来用的二氧化钛微粒子好。 用透明氧化锌做的涂膜可有效地防止涂膜变色。这种氧化锌除作化妆品外，还可用作汽车漆、家具建筑材料、油墨、油彩的原料，也可用于橡胶、塑料的防老化剂。最近开发的食品包装透明薄膜就是将透明氧化锌涂覆在聚乙烯薄膜上，既可提高塑料薄膜的抗紫外线能力，同时也保护了食品的质量。随着高新技术的发展，人们正在开发利用作为金属、陶瓷的补强材料的氧化锌晶须材料及陶瓷、塑料过滤膜用材料、气体传感元件、电磁屏蔽材料和大比表面积的氧化锌材料。 § 基本性质和应用 1.物质的理化常数 国标编号---- CAS号1314-13-2 EINECS登录号215-222-5 中文名称氧化锌 英文名称Zineoxide；Zinewhite 别名锌白；锌氧粉 分子式ZnO外观与性状白色六角晶体或粉末，无气味 分子量81.37 熔点1975℃溶解性不溶于水、乙醇，溶于酸、氢氧化钠水溶液、氯化铵氧化锌 密度相对密度(水=1)5.606稳定性稳定 危险标记主要用途用作油漆的颜料和橡胶的填充料。医药上用于制软膏、锌糊、橡皮膏等 2.对环境的影响 一、健康危害 侵入途径：吸入、食入。 健康危害：吸入氧化锌烟尘引起锌铸造热。其症状有口内金属味、口渴、咽干、食欲不振、胸部发紧、干咳、头痛、头晕、四肢酸痛、高热恶寒。大量氧化锌粉尘可阻塞皮脂腺管和引起皮肤丘疹、湿疹。 二、毒理学资料及环境行为 急性毒性：LD507950mg/kg(小鼠经口) 危险特性：与镁、亚麻子油发生剧烈反应。与氯化橡胶的混合物加热至215℃以上可能发生爆炸。受高热分解，放出有毒的烟气。 燃烧(分解)产物：自然分解产物未知。 3.现场应急监测方法 4.实验室监测方法 双硫腙比色法《空气中有害物质的测定方法》(第二版)杭士平主编 火焰原子吸收法《空气中有害物质的测定方法》(第二版)杭士平主编 5.环境标准 中国(TJ36-79)车间空气中有害物质的最高容许浓度5mg/m3 6.应急处理处置方法 一、泄漏应急处理 隔离泄漏污染区，周围设警告标志，建议应急处理人员戴好口罩、护目镜，穿工作服。小心扫起，避免扬尘，倒至空旷地方深埋。也可以用大量水冲洗，经稀释的洗水放入废水系统。如大量泄漏，收集回收或无害处理后废弃。 二、防护措施 呼吸系统防护：作业工人建议佩戴防尘口罩。 眼睛防护：必要时可采用安全面罩。 防护服：穿紧袖工作服，长筒胶鞋。 手防护：戴防护手套。 其它：工作现场严禁吸烟、进食和饮水。工作后，淋浴更衣。注意个人清洁卫生。 三、急救措施 皮肤接触：用肥皂水及清水彻底冲洗。就医。 眼睛接触：拉开眼睑，用流动清水冲洗15分钟。就医。 吸入：脱离现场至空气新鲜处。就医。 食入：误服者，口服牛奶、豆浆或蛋清，洗胃。就医。 灭火方法：不燃。火声周围可用的灭火介质。 四、储存注意事项 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与氧化剂分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。 一种补牙用材料的简称，即丁香油氧化锌粘固粉 丁香油氧化锌粘固粉：又称暂时粘固粉、丁氧膏。作深洞双层垫底的底层不承力材料，或不承力的单层垫底材料，作1～2周的窝洞临时封闭材料，也用作根管充填材料，加入赋形剂作为牙周塞治剂。 医生常以氧化锌作为丁香油氧化锌粘固粉的简称 用于治疗急性瘙痒性皮肤病的炉甘石洗剂中通常也含氧化锌,其利用的是氧化锌的收敛、保护作用，以及一小部分的防腐作用。 氧化锌常被用于生产婴儿爽身粉等产品，是一种无毒的无机物，人体不会对其产生排异反应，因而安全性高。此外，氧化锌纳米粒子的体积小，具有不妨碍细胞活动的优点。 § 纳米氧化锌 氧化锌 纳米氧化锌是一种新型高功能精细无机材料,其粒径介于1—100nm之间,又称超氧化锌.由于颗粒尺寸的细微化,使得纳米氧化锌产生了其本体块状材料所不具备的表面效应,小尺寸效应,量子效应和宏观量子隧道效应等,因而使得纳米氧化锌在磁,光电,敏感等方面具有一些特殊的性能,主要用来制造气体传感器,荧光体,紫外线屏蔽材料,变阻器,记录材料,压电材料,压敏电阻,高效催化剂,磁性材料和塑料薄膜等. 纳米氧化锌广泛应用于橡胶,日用化工,涂料,电子等工业领域的重要的功能材料,有望在抗菌,净化空气,污水处理中发挥巨大作用.由于纳米氧化锌重要的应用价值和奇异特性,使得纳米氧化锌的制备已成为近年来纳米材料制备领域的研究热点之一. 随着对纳米粉体性能研究的深入,制备纳米氧化锌粉体材料的方法也出现了很多.以物料状态来分可归纳为固相法,液相法和气相法3类,液相法有直接沉淀法,均匀沉淀法,溶胶—凝胶法,微乳液法和水热法等.气相法有激光加热法,气相反应合成法,超声喷雾高温分解法和化学气相氧化法等.固相法不易保证成分准确均匀,而且机械球磨混合不可能获得粒度分布均匀的粉料,还带来研磨介质的污染问题.气相法成本较高,难以实现大规模生产.液相法是通过液相合成粉料,由于组分分散在液相中,各组分的含量可精确控制,并可实现分子/原子水平上的均匀混合,通过工艺条件的精确控制,可使生成的粉料晶粒尺寸小,粒度分布窄.直接沉淀法是液相法中最简单可行的一种,也是目前国内外制备纳米氧化锌的主要方法.其实质是在锌的可溶性盐溶液(如ZnSO4,ZnC12,Zn(NO3)3等)中加入一种沉淀剂(如Na2CO3,NH3·H2O,(NH4)2C2O4等),首先制成另一种不溶于水的锌盐或锌的碱式盐,氢氧化锌等,然后再通过加热分解的方式制得纳米氧化锌粉体. 目前生产纳米氧化锌主要,如,利用化学反应合成草酸锌沉淀,后在460℃下煅烧,或合成Zn(OH)2沉淀,再在600℃下煅烧.作为工业生产,高温煅烧能耗太高,本文从降低能耗和成本出发,采用均匀沉淀法,充分考虑实验中各影响因素,进行优化,利用尽量低的成本制备出合格的产物,其基本反应如下: CO(NH2)2+3H2O=CO2+2NH3·H2O Zn2++2NH3·H2O=Zn(OH)2+2NH4+ Zn(OH)2=ZnO+H2O 纳米氧化锌粉体的制备方法 1.化学沉淀法 化学沉淀法分为直接沉淀法和均匀沉淀法.其中,直接沉淀法是制备超细氧化锌广泛采用的一种方法.其原理是在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂后,于一定条件下生成沉淀,并从溶液中析出,然后将阴离子除去,沉淀经热分解后制得产品.常见的沉淀剂为氨水(NH3·H20),碳酸铵等.直接沉淀法操作简便易行,对设备,技术需求不高,有良好的化学计量性,成本较低,被国内许多厂家所采用,但相对而言,产品质量等级不高,这是因为该法原溶液中阴离子的洗涤较困难,同时由于沉淀过程容易出现局部过饱和现象,导致得到的粒子粒径分布较宽,分散性较差.均匀沉淀法是利用某一化学反应(如尿素或六亚甲基四胺等的水解反应)使沉淀剂由溶液中缓慢地,均匀地释放出来,从而可以在溶液中均匀地形成沉淀最后经热分解获得氧化锌.与直接沉淀法的易出现局部过饱和相比,由于均匀沉淀法中加入的尿素等沉淀前驱体没有立刻与被沉淀组分发生反应,而是通过创造一定的化学环境(例如增加反应体系的温度等),使沉淀剂在整个溶液中缓慢地析出,以达到尽可能消除局部过饱和.在均匀沉淀过程中,由于沉淀离子的而过饱和度在整个溶液中比较均匀,所以沉淀物的颗粒均匀而致密,便于洗涤过滤,制得的产品粒度小,分布窄,团聚少.该法正逐步取代直接沉淀法,用来制备粒径分布均匀的高档次纳米氧化锌粉体. 2.水热合成法 水热合成法是指在密闭的反应器(高压釜)中,通过将反应体系水溶液加热至临界温度,从而产生高压环境并进行无机合成的一种有效方法.对水热法制备纳米氧化锌粉体的研究研究,提出了前驱物分置水热法的制备方式,得到了粒径更小的,结晶完好的氧化锌晶粒.将水热法与模板技术相结合,也获得了不同形态,不同尺寸的纳米氧化锌粉体.这种方法目前还仅停留在研究开发阶段,存在的问题主要是工艺设备复杂,成本较高,但被认为是一种很有产业化潜力的方法之一. 3.喷雾热分解法 喷雾热解法是将金属盐溶液以雾状喷入高温气氛中,通过溶剂的蒸发及随后的金属盐热分解,直接获得纳米氧化物粉体;或者是将溶液喷入高温气氛中干燥,然后,经热处理形成粉体的方法.该法制备的纳米粉体纯度高,分散性好,粒径分布均匀,化学活性好,并且工艺操作简单,易于控制,设备造价低廉,是最具产业化潜力的纳米粉体制备方法之一.采用喷雾热解技术制备了纳米氧化锌粉体,并对反应温度,空气压力,溶液浓度和流量等操作参数对粒子形貌和组成的影响进行了研究.在优化的工艺条件下制得2O～30nm粒度均匀高纯六方晶系Zn0粉体.研究发现:产物粒子分解程度随反应温度的升高,溶液浓度和流量的降低而增大,随压力的提高先增大后略有减小,粒子形貌与分解程度密切相关,只有当分解程度高于9O以上,才能获得形貌规则,粒度均匀的产物粒子.其实验得出的优化工艺条件为:温度65O～750.C,浓度0.20～0.50mol/L,流量O～5.0ml/min,压力0.45～O.55MPa. 纳米氧化锌材料应用研究 纳米氧化锌材料由于尺寸细微,比表面大,与普通氧化锌材料相比,显示出许多新异的物理,化学特性,从而具有普通氧化锌材料无法比拟的特殊性能和新用途,并在宇航,电子,冶金,化学,生物和环保等领域中展示了十分广阔,诱人的应用前景. 1.传统领域的应用 橡胶工业是氧化锌消费的大户.高速耐磨的橡胶制品,如飞机轮胎,高级轿车用的子午线轮胎等就是使用氧化锌作填充料,它能使橡胶制品抗摩擦着火,使用寿命长,减少老化.在国外,纳米zn0已较系统地应用于橡胶工业中.对国外名牌轮胎进行剖析发现,其氧化锌用量远低于国内轮胎的普通用量,这就是因为其使用了纳米级氧化锌,相比而言,国内则较滞后.由于纳米氧化锌比表面积大,其在橡胶中的单位用量 氧化锌 可降至普通氧化锌用量的1/2到1/3,性能却较普通氧化锌优良.在邵氏硬度为85度的彩印中橡塑并用胶辊料中,使用纳米氧化锌的胶辊永久变形比使用普通氧化锌者减少了七个百分点,而且明显地改善和提高了产品的质量.陶瓷工业广泛地使用氧化锌作为白色颜料.纳米氧化锌不仅可以使陶瓷制品烧结温度降400～600.C,而且烧成品光亮如镜,即出现所谓"镜面效应".纳米氧化锌是一种良好的光催化剂,在阳光,尤其在紫外线照射下,在水和空气中就能自动分解出自由移动的带负电荷的电子,同时留下带正电荷的空穴.这种空穴可以激活空气中的氧使之变为活性氧,它有极强的化学活性,能与多种有机物发生氧化反应(包括细菌在内的有机物),从而把大多数病菌和病毒杀死.这一性能应用于陶瓷工业,就可以生产出自洁性陶瓷.可以预见,纳米氧化锌粉体的这一特性,将为其在陶瓷工业中的广泛应用,开辟了极其光辉灿烂的前景. 2.光电方面的应用 氧化锌薄膜具有很好的光电性质,在适当的制备条件及掺杂之下,氧化锌薄膜表现出很好的低阻特征.在掺Al条件下禁带宽度显著增大,达4.54士0.05eV,具有较高的光透过率.在可见光区,光透过率接近9O.在紫外光的照射下,氧化锌薄膜对可见光的透过率基本保持不变.氧化锌薄膜的低阻特征使其成为一种重要的电极材料,如用作太阳能电池的电极,液晶元件电极等.高透光率和大的禁带宽度使其可用作太阳能电池的窗口材料,低损耗光波导器材料等.而它的发光性质及电子辐射稳定性则使其成为一种很好的单色场发射低压平面显示器材料,并在紫外光二极管激光器等电发光器件领域有潜在的应用前景.普通氧化锌也有吸收紫外线的功能,但它却不能应用于玻璃工业,这是因为它不能透过可见光.而纳米氧化锌粉体在吸收紫外线(吸收率可达95以上)的同时,却可透过≥85的可见光.因此,可以用于汽车玻璃和建筑用玻璃,这种含纳米氧化锌粉体的玻璃在屏蔽紫外线的同时,还可杀菌,从而也是自洁玻璃.目前,市场上已有进口的防紫外线的眼镜片出售.纳米氧化锌粉体还有"随角变色效应"的光学特性,即随着观察者的视线的角度发生变化,它的颜色也随之变化.国外汽车涂料专家十分青睐于这一特性,将纳米氧化锌粉体用于汽车涂料中的面料,生产出了"变色龙"汽车.这种汽车在运动过程中,会给观察者以变幻不同的艳丽色彩感.在光线照射下能发出荧光的氧化锌纳米粒子，其发光稳定且安全，可应用于尖端医疗领域。直径约１０纳米的氧化锌微粒，并通过特殊处理使微粒具备荧光物质的特性。这种纳米粒子发光比较稳定，发光时间可持续２４小时以上，但生产成本不到绿色荧光蛋白的百分之一。 3.敏感方面的应用 氧化锌薄膜另一重要性质——压敏性(主要表现在非线性伏安特征上).氧化锌压敏材料受外加电压作用时,存在一个阀值电压,即压敏电压(V).当外加电压高于该值时即进入击穿电压区,此时电压的微小变化即会引起电流的迅速增大,变化幅度由非线性系数(a)来表征.这一特征使氧化锌压敏材料在各种电路的过流保护方面已得到了广泛的应用.由于集成电路的快速发展,对压敏电阻也越来越要求低压化和小功率化.用于集成电路过压保护的压敏电阻的压敏电压一般(1OV.随着超大规模集成电路的发展,具有高a值,压敏电压<5V的压敏电阻变得越来越重要.氧化锌压敏电阻的压敏性质来自其晶界效应,主要与界面数有关.界面数越多,压敏电压越大;反之越小.增大氧化锌晶体的粒径或减少氧化锌材料的厚度都是减少电流流向上氧化锌晶体界面数,降低其压敏电压的有效途径.因此,氧化锌薄膜具有显著的低压压敏性质.利用sol—gel喷雾热分解法制备了Biz0.,MnO等掺杂的氧化锌薄膜,膜厚为25～8.41m,压敏电压为158～25.31V,非线性系数a值为7.99～238.氧化锌薄膜是一种气体敏感材料,氧化锌薄膜对酒精,丙酮等气体表现出良好敏感性.其经某些元素掺杂之后对有害气体,可燃气体,有机蒸汽等具有良好的敏感性.用其制备的传感器可用于健康检测,监测人的血液酒精浓度以及监测大气中的酒精浓度等.将纳米氧化锌粉体用于瞬态薄膜传感器的研究表面,纳米氧化锌便于喷涂与质量控制,易于极化与转向,表现出较理想的压电特性,适用于瞬态信号的测量.利用纳米氧化锌的压电性,可制压电音叉,振子表面滤波器等压电转换器材料.纳米氧化锌材料的光电特性,敏感性能在国外已被广泛研究,国内也开展了相应的研究,并具备一定产业化基础,如能进一步降低成本,提高性能稳定性,加以时日,将可以得到广泛应用,开拓出新的纳米元器件. 应用总结 综上所述,纳米氧化锌材料较普通氧化锌材料显示出以往未曾有过的优异性能,即使在传统应用领域中,也显示出较普通氧化锌材料更加优良的性能,其应用前景广阔.如此,则如何大规模,低成本制备纳米氧化锌材料就显得尤为重要.本文系统介绍了纳米氧化锌材料的主要应用形式—纳米氧化锌粉体多种制备方法,并认为水热法,喷雾热分解法是其大规模,低成本制备的最有潜力的方法。 § 橡胶专用氧化锌 橡胶专用氧化锌 氧化锌 另名：锌氧粉、锌白 英文名：ZincOxide;ZincWhite 分子量：81.37 物化性质： 白色六晶系结晶或粉末，无味，无毒，质细腻。 相对密度5.606，折射率2.008-2.009,熔点1975.溶于酸、氢氧化钠、氯化铵，不溶于水、乙醇和氨水，属两性氧化物，在空气中吸收二氧化碳和水生成碳酸锌，呈黄色，加热时变黄，冷却后恢复白色。不透过紫外线，遇硫化氢不变黑。 用途： 在橡胶工业中用作天然胶，合成胶及胶乳的硫化活性剂，还用作补强剂和着色剂。 本品为最重要的无机活性剂，作白色颜料，用于油漆、油墨、漆布的着色。也用于颜料锌铬黄、醋酸锌、氯化锌等的制造。印染工业用以印花防染剂。此外还用于玻璃和釉料的生产等。 质量指标： 氧化锌（以干品计）%≥ 99.5 氧化铅（以Pb计）%≤ 0.05 锰的氧化物（以Mn计）%≤ 0.0001 氧化铜（以Cu计）%≤ 0.004 盐酸不溶物%≤ 0.008 灼烧减量%≤ 0.2 水溶物%≤ 0.1 细度（45um试验筛余物）%≤ 0.15 105C挥发物%≤ 0.4 颜色（与样标比） 近似 包装及运输： 用内衬2-3层80克牛皮纸或聚乙烯塑料袋的包装，每袋净重25KG。 贮藏条件： 贮存于通风、阴凉、干燥的库房中。包装要密封牢固，防止破损。防热、防水、防潮，并注意与强酸及食用原料隔离存放。 § 超声波制备介绍 氧化锌 众所周知，当物质进入超细粒子状态时，就具有许多特殊的性能，如表面效应、体积效应和久保效应等。氧化锌在橡胶、纺织工业、电子工业、化妆品工业、油墨、油漆涂料等行业有着十分广泛的用途。超细氧化锌对紫外光的吸收能力强，比现有的超细钛白粉颜料有更好的紫外线吸收能力和透明度；对皮肤具有良好的收敛、消炎、防皱和保护功能，是医药及化妆品工业的重要原料。优级氧化锌经造粒和深加工后是橡胶工业特别是高级子午线轮胎的优良添加剂，国内大型氮肥厂每年用量5000多吨均依靠进口；电视显像管生产使用优级品氧化锌作增强剂，每年1000多吨也依靠进口，优级品氧化锌市场前景看好。随着科学技术的发展，超细活性氧化锌的需求正以超常速度发展，应用前景越来越广泛。 研究从锌浮渣中制取超细活性氧化锌新工艺，采用超声波处理ZnO 的前驱体及用微波进行煅烧得到超细活性氧化锌，其超细活性氧化锌产品具有高产率，高纯度，粒径分布均匀，优越的活化性能等特点，可克服传统工艺成本高，污染大等缺点，不仅为锌冶炼厂开发新的高档次产品，成为新的经济增长点之一，而且为锌浮渣寻求新的开路，对企业实现可持续发展，达到节能降耗具有积极的促进作用。本作品研究也适合于从硫酸锌溶液中制备超细活性氧化锌。因此，本作品在科学上具有创新性，在实践上具有重要的实际研究价值，特别是对于我国丰富的锌资源来说，该作品具有较高的战略意义。 2.技术路线和实验方案 主要采用锌浮渣经过稀硫酸浸出处理、过滤、溶液除杂、碳酸氢铵溶液滴定、超声波处理超细活性氧化锌的前驱体、干燥和微波煅烧等过程制取超细活性氧化锌的工艺路线。根据我们的初步探索性试验结果，其工艺流程如图1所示。由于该法的工艺简单、快速、无毒无污染，可得到高质量的超细活性氧化锌，并能大幅度降低生产成本。 3.推广应用前景 此工艺操作简单、投资少，主体设备是超声波和微波炉各一台，电热蒸馏水器一台。锌厂采用此项技术，可以充分利用工厂的余热来生产蒸馏水，这可以降低成本，而且占地面积小，所以此项技术应用各大中小企业，也适合新建的企业。 [1] |
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