超微细粉体材料性质及其应用领域
刘涛(上海汇精亚纳米新材料有限公司
凤阳汇精纳米新材料科技有限公司)
功能材料是高分子材料研究、开发、生产和应用中最活跃的领域之一,在材料科学中具有十分重要的地位。超细粉体不仅是一种功能材料，而且其为新的功能材料的复合，使之具有广阔的应用前景,在国民经济各个领域都有着广泛的应用,起着极其重要的作用。
1.超细粉体表面特性
超细粉体科学与技术是近年来发展起来的一门新的科学技术，是材料科学的一个重要组成部分。对于超细粉体统一定义，一般将粒径大于1μm的粉体称为微米粉体，粒径处于0.1-1μm之间的粉体称为亚微米粉体,粒径小于100nm的粉体称为纳米粉体，也有人将粒径小于3μm的粉体称为超细粉体。超细粉体通常又分为微米粉体、亚微米粉体及纳米粉体。超细粉体的粒径与其特性的关系如下表所示。
2.超细粉体表面结构
根据晶体的空间结构,可以分为四种类型紧密堆积结构、骨架结构、层状结构和链状结构。晶体受外力作用破坏时，将沿着晶体构造中键合力最弱的地方断裂。在断裂面上均产生得不到补偿的断键，即不饱和键。不同化学组成的超细粉体在新鲜表面具有极不相同的不饱和度。根据断裂键能的性质，表面不饱和键有强弱之分，断裂面以离子键和共价键为主的是强不饱和键，表面为极性表面断裂面以分子键为主的为弱不饱和键，表面为非极性表面。超细粉体不同，表面官能团的种类和数量不同，同一超细粉体表面官能团有一定的分布。
3、超细粉体的应用
（1）超细粉体在塑胶领域中的应用
超细粉体在化工领域中的应用十分广泛,在涂料、塑料、橡胶、造纸、催化、裂解、有机合成、化纤、油墨等领域都有广泛的应用。在塑料行业,将超细粉体与塑料复合可起到增强增韧的作用,如将纳米碳酸钙表面改性后,对材料的缺口抗冲击强度和双缺口冲击强度的增韧效果十分显著,而且加工性能依然良好。
除此之外,超细粉体的加入,可以改善复合材料的耐老化性,防止塑料光辐射老化,提高塑料制品的使用寿命。同时超细粉体还可以使复合材料功能化,如抗静电塑料、阻燃塑料、自清洁塑料等。
（2）在催化剂行业
作为催化剂使用,超细粉体主要根据其比表面积大、表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加,表面的活性中心多。超细粉体的表面效应决定了它具有良好的催化活性和催化反应选择性。催化剂是超细粉体应用的重要领域之一,国际上已经作为第四代催化剂进行研究和开发,采用纳米级催化剂可以使化学反应速度大幅度提高,完成化学反应时间大大缩短,生产效率大大提高,每克燃料的燃烧热可增加一倍。
（3）在涂料领域
超细粉体可用于制备纳米改性涂料和纳米结构涂料。利用纳米颗粒的某些功能对现有涂料进行改性,提高涂料的性能,纳米改性涂料就是采用特殊的工艺制备加入超微细纳米材料的涂料,使得纳米涂料具有了光学、力学及环保功能。如：纳米陶瓷涂料、纳米不粘涂料、自洁涂料、航空烧蚀涂料等。
（4）超细粉体在材料领域中的应用
超细粉体在材料领域中的应用主要体现在陶瓷材料、建筑材料、特种功能材料等方面的应用。在陶瓷应用领域,由于超细粉体的高表面能,表面原子数多,活性强等性质,可以作为烧结过程的活化剂使用,以加快烧结过程、缩短烧结时间、降低烧结温度。同时超细粉体可以显著改善陶瓷材料的显微组织,优化其性能,在较低的温度下烧结就能达到致密化的目的,因此特别适合用于电子陶瓷的制备。
在特种功能材料应用领域,超细粉体的表面性质决定了它对外界环境,例如温度、光、湿气等十分敏感,外界环境的变化会迅速引起其表面或表面离子价态和电子运输的变化,即引起其电阻的显著变化,超细粉体的这种特有性能使之成为在传感器方面最有应用前途的材料,可研制出响应速度快、灵敏度高、选择性好的各种不同用途的传感器。
(5)超细粉体在日用化工领域中的应用
纳米技术在抗菌、除味、净化空气等方面具有广阔的前景。纳米二氧化钛、纳米氧化锌的光催化性能和生物降解杀菌性能已在空气净化器、纳米洗衣机、纳米冰箱、纳米
