納米氧化鋅(ZnO)是一種新型的精細無機化工材料,其粒徑介于1-100nm,由于其粒子尺寸小、比表面積大，因而具有明顯的表面與界面效應,量子尺寸效應,體積效應和宏觀量子隧道效應以及高透明度、高分散性等特點,使得其具有很好的壓電性、導電性、熒光性、無毒和殺菌、非遷移性、吸收和散射紫外線能力等，被廣泛地應用于壓敏電阻、壓電材料、靜電材料、熒光體、化妝品、氣體傳感器、變阻器、圖象記錄材料、磁性材料、紫外線屏蔽材料、高效催化劑、光催化劑以及抗菌劑等,尤其是作為抗菌劑,以其長效性、耐高溫等優點受到人們的關注,并已經在橡膠、塑料、染料、油墨、涂料、玻璃、壓電陶瓷、光電子以及日用化工等領域獲得應用,開發利用前景廣闊。

2 納米氧化鋅的應用

納米氧化鋅作為一種新型功能抗菌材料,在磁、電、光、敏感、抗菌消毒、紫外線屏等方面具有廣泛的用途。

2.1 在橡膠工業中的應用

納米氧化鋅是橡膠工業中最有效的無機活性劑和硫化促進劑。納米氧化鋅具有顆粒微小，比表面積大,分散性好,疏松多孔,流動性好等物理化學特性,因此,與橡膠的親和性好,熔煉時易分散，膠料生熱低,扯斷變形小,彈性好,可用于改善材料的工藝性能和物理性能。用于制造高速耐磨的橡膠制品,如飛機輪胎、高級轎車用的子午線輪胎等,具有防止老化、抗摩擦著火、使用壽命長等優點,可大幅度提高橡膠制品的光潔度、機械強度、耐溫和耐老化性能,特別是耐磨性能。另外，氧化鋅作為橡膠制品中硫化體系的必用助劑,其填充量較高,一般為5份左右。由于氧化鋅比重大,填充量大,其對膠料密度的影響非常大,對制品使用壽命和能源消耗都不利。而使用納米氧化鋅,其用量僅為等級氧化鋅用量的30%-50%,這樣不僅降低了生產成本,而且在強伸性能、生熱、老化等方面的性能遠優于普通氧化鋅。

2.2 在塑料工業中的應用

納米氧化鋅對各種復合材料的力學性能有明顯的增強效果。作為抗菌劑,其抗菌效果也是很明顯的。通過研究納米氧化鋅在丙烯酸樹脂中抗菌效果,結果表明,納米氧化鋅有很好的殺菌效果，且對葡萄球菌的殺菌效果好于大腸桿菌;當納米氧化鋅的質量分數為1%時，5min 內對金黃色葡萄球菌的殺菌率為98.86%,對大腸桿菌的殺菌率為99.93%;納米氧化鋅/PP復合材料的抗菌性能研究結果表明,對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌都有一定的殺菌效果,且在光照下的殺菌效果更好，PP/納米ZnO 復合材料的具有抗菌性同時在光照條件下和加入偶聯劑均能提高復合材料的抗菌性能。研究發現,改性納米氧化鋅具有優異的抗菌性和可控光降解性能。納米氧化鋅改性后與PP 混合有很好的流動性,偶聯劑用量對其流動性起到很關鍵的作用;納米氧化鋅有很好的抗菌效率,抗菌的時效性也很好,兩個月之后的抗菌率還能保持很好;納米氧化鋅對PP 的自然光降解具有一定的催化作用,可用作PP 材料可控光降解的光敏劑。

2.4 在涂料方面的應用

納米氧化鋅與其他納米材料配合用于建筑內外墻乳液涂料及其他涂料中,可使涂層具有屏蔽紫外線、吸收紅外線及抗菌防霉的作用,同時還具有增稠作用,以便于顏料分散的穩定性。在乳膠漆中使用納米氧化鋅可以增大乳膠漆對紫外線輻射的抵抗力,減弱乳膠漆對潮濕環境條件下的敏感性,提高耐老化性。納米氧化鋅能夠散射光線，使乳膠漆的遮蓋力得到一定程度的改善。采用納米氧化鋅作原料制成的船舶專用涂料,不僅可以起到屏蔽紫外線的作用,而且可以殺死各種微生物，從而提高航行速度并延長檢修期限。此外,用納米氧化鋅制造的汽車專用變色顏料,添加在金屬閃光的面漆中,隨著角度的變化,能使涂層產生豐富而神秘的“顏色效應”,使車身表面產生較好的成像效果,增輝閃光,深受汽車配色專家的偏愛。

2.5 用作催化劑

納米氧化鋅因為氣體通過的擴散速度比較快,因此是一種極好的催化劑,納米氧化鋅因其尺寸小、比表面積大，表面鍵性和顆粒內部的不同，表面原子配位不全等,導致表面的活性位置增多，形成了凸凹不平的原子臺階,加大了反應接觸面，納米氧化鋅的催化活性和選擇性遠遠大于其傳統催化劑。納米氧化鋅還是一種很好的光催化劑。水中的有害有機物質如有機氯化物、農藥、表面活性劑、色素等,用目前的水處理技術充分去除是很困難的,而納米氧化鋅作為光催化劑可以使有機物。分解。研究表面,納米氧化鋅粒子的反應速率是普通氧化鋅粒子的10-1000倍,而且與普通粒子相比,它幾乎不引起光的散射,且有大的比表面積和寬的能帶,因此被認為是極具應用前景的光催化劑之一。