Como compuesto inorgánico importante, el óxido de zinc se utiliza ampliamente en diversos campos. Según los criterios de clasificación, puede clasificarse de diversas maneras. Los diferentes tipos de óxido de zinc presentan propiedades variables, que determinan sus funciones y aplicaciones específicas. Las siguientes secciones detallan las clasificaciones, diferencias y funciones de las diversas formas de óxido de zinc.
1. Clasificación por tamaño de partícula
(I) Óxido de zinc ordinario
El óxido de zinc común suele tener un tamaño de partícula superior a 100 nanómetros. Posee cierto poder cubriente y colorante, y se utiliza ampliamente en industrias tradicionales como la del caucho, los recubrimientos y la cerámica.
En la industria del caucho, es un activador esencial de la vulcanización. Aumenta la velocidad de vulcanización y el grado de reticulación del caucho, mejorando así las propiedades físicas y mecánicas de los productos de caucho, como la resistencia a la tracción y al desgaste. En recubrimientos, actúa como pigmento blanco, ofreciendo un alto poder cubriente y resistencia a la intemperie.
(II) Óxido de zinc nano
El nanoóxido de zinc tiene un tamaño de partícula de entre 1 y 100 nanómetros. Debido a su pequeño tamaño, los efectos superficiales y los efectos cuánticos de tamaño, presenta propiedades únicas.
En catálisis, su gran superficie específica y alta actividad superficial proporcionan más sitios activos para las reacciones químicas, acelerando así la velocidad de reacción y mejorando la eficiencia catalítica. En los protectores solares, su excelente capacidad de absorción y dispersión de la radiación ultravioleta ofrece una protección eficaz contra los daños causados por los rayos UV. En comparación con los protectores solares tradicionales, el nanoóxido de zinc es más fluido, más transparente y menos graso.
En aplicaciones antibacterianas, interactúa con las membranas celulares bacterianas, alterando su estructura y provocando la muerte celular. Presenta importantes efectos antibacterianos contra Escherichia coli, Staphylococcus aureus y otras bacterias.
2. Clasificación por proceso de producción
(I) Óxido de zinc indirecto
Se fabrica a partir de lingotes de zinc mediante oxidación por sublimación a alta temperatura.
Tiene una alta pureza de 99.5% a 99.7%, un tamaño de partícula relativamente grande y una distribución estrecha. Se utiliza comúnmente en la industria de neumáticos, lo que puede mejorar eficazmente la vulcanización del caucho, mejorar la adhesión entre el caucho y el cable de acero, y mejorar la resistencia y la resistencia al desgaste de los neumáticos. En la industria electrónica, también se utiliza para fabricar componentes electrónicos como varistores debido a su buena estabilidad de rendimiento eléctrico.
(II) Óxido de zinc directo
Se fabrica principalmente a partir de mineral de zinc mediante tostado por oxidación directa y otros procesos.
Tiene una pureza relativamente baja, generalmente 95% – 98%, y un contenido de impurezas relativamente alto. Se utiliza comúnmente en la industria cerámica para reducir la temperatura de sinterización de la cerámica y mejorar su densidad y brillo. En la fabricación de vidrio, puede aumentar la transparencia y la estabilidad química del vidrio.
(III) Óxido de zinc químico húmedo
Se prepara mediante reacciones químicas en soluciones, como el método de precipitación, método sol-gel, etc.
El tamaño y la morfología de las partículas se pueden controlar con precisión, y el producto presenta alta pureza, tamaño de partícula pequeño y uniforme. Presenta ventajas evidentes en la preparación de dispositivos electrónicos de alto rendimiento. Por ejemplo, se puede utilizar para preparar transistores de película delgada de óxido de zinc, ya que su pequeño tamaño de partícula y buena uniformidad mejoran el rendimiento y la estabilidad del dispositivo. Al preparar materiales luminiscentes, las propiedades luminiscentes del óxido de zinc se pueden controlar con precisión mediante el control de las condiciones de reacción.
3. Clasificación por uso
(I) Óxido de zinc para caucho
Es un agente activo clave en el proceso de vulcanización del caucho. Puede combinarse con ácido esteárico, aceleradores, etc., para formar un complejo activo, acelerar la velocidad de vulcanización y mejorar la densidad de reticulación y las propiedades físicas y mecánicas del caucho vulcanizado, como la resistencia a la tracción, al desgarro y al desgaste. Se utiliza ampliamente en la producción de productos de caucho como neumáticos, mangueras y cintas.
(II) Óxido de zinc para recubrimientos
Como pigmento blanco, tiene buen poder cubriente y colorante, y puede mejorar la blancura y el brillo del recubrimiento.
Al mismo tiempo, puede mejorar la resistencia a la intemperie, la resistencia a la corrosión y las propiedades antipolvo del recubrimiento, y es adecuado para recubrimientos arquitectónicos, recubrimientos industriales y otros campos.
(III) Óxido de zinc para medicina
Tiene efectos astringentes, antipruriginosos y antibacterianos.
Se puede utilizar para preparar ungüentos, pastas, etc., para tratar inflamaciones cutáneas, eccemas y otras afecciones cutáneas. Por ejemplo, el ungüento común de óxido de zinc puede proteger la piel, reducir la evaporación de agua y promover la cicatrización de heridas.
(IV) Óxido de zinc para piensos
Como aditivo fuente de zinc en la alimentación animal, proporciona a los animales el elemento zinc necesario para su crecimiento.
Una adición adecuada puede promover el crecimiento y desarrollo animal, mejorar la inmunidad y aumentar la resistencia a las enfermedades. Sin embargo, debe usarse correctamente. Dosis altas pueden causar daño intestinal a los animales y contaminación ambiental. Por ejemplo, añadir una cantidad adecuada de óxido de zinc a la dieta de los lechones puede reducir la incidencia de diarrea, pero las dosis altas están restringidas por la normativa.
4. Efecto de diferentes principios de proceso en el rendimiento del producto
(I) Método indirecto
1. Principio del proceso
El método indirecto suele utilizar lingotes de zinc de alta pureza como materia prima. Estos lingotes se calientan primero a unos 1000 °C para fundirse y evaporarse en vapor de zinc.
Posteriormente, a alta temperatura, el vapor de zinc se oxida con aire caliente u oxígeno para generar óxido de zinc. La ecuación química es: 2Zn + O₂ → 2ZnO. En este proceso, la oxidación del vapor de zinc es clave. Factores como la temperatura de reacción y el flujo de oxígeno influyen significativamente en la generación y el rendimiento del óxido de zinc.
2. Efecto sobre el rendimiento del producto
El óxido de zinc preparado mediante este método presenta una alta pureza (superior a 99%) y un bajo contenido de impurezas. Es adecuado para campos con requisitos de pureza estrictos, como la electrónica y la medicina.
El tamaño de partícula del producto es relativamente grande, generalmente en el rango de 0,1 a 10 μm, con una distribución granulométrica estrecha y buena dispersabilidad, lo que favorece su aplicación en caucho, recubrimientos y otros campos, y puede mejorar la uniformidad y estabilidad del producto. Su estructura cristalina es relativamente completa y su alta cristalinidad, lo que le confiere una buena estabilidad física y química, y su rendimiento se ve prácticamente inalterado en entornos hostiles como altas temperaturas y alta humedad.
(II) Método directo
1. Principio del proceso
El método directo se basa en materias primas que contienen zinc, como el mineral de zinc y las cenizas de zinc. Generalmente, las materias primas se mezclan con agentes reductores como el coque y luego se reducen y tuestan a alta temperatura (1000-1300 °C).
El compuesto que contiene zinc se reduce a vapor de zinc, y las impurezas de la materia prima reaccionan en consecuencia. El vapor de zinc entra entonces en la cámara de oxidación y reacciona con el aire o el oxígeno para formar óxido de zinc. Este proceso implica complejas reacciones de reducción y oxidación, y factores como la composición de la materia prima, la dosis del agente reductor y la temperatura tienen un gran impacto en la calidad del producto.
2. Impacto en el rendimiento del producto
Debido a que las materias primas contienen impurezas, la pureza del producto es relativamente menor que con el método indirecto (generalmente 95%-98%). Sin embargo, esta pureza puede mejorarse optimizando el proceso y el tratamiento posterior. Es adecuado para sectores que no requieren una pureza extremadamente alta, como la cerámica y el vidrio.
El tamaño y la distribución de las partículas del producto se ven muy afectados por las materias primas y las condiciones del proceso. El tamaño de las partículas puede ser irregular, lo que requiere un control preciso del proceso para mejorarlo. La estructura cristalina puede presentar defectos debido a impurezas y procesos de oxidación rápida, lo que afecta sus propiedades eléctricas y ópticas.
Debe utilizarse con precaución en algunos escenarios de aplicación con requisitos de alto rendimiento.
(III) Óxido de zinc químico húmedo
1. Principio del proceso
El método químico húmedo es una serie de reacciones químicas que se llevan a cabo en un sistema de solución para preparar óxido de zinc.
Los métodos comunes incluyen el método de precipitación y el método sol-gel. Por ejemplo, el método de precipitación se compone de sales de zinc (como nitrato de zinc, acetato de zinc) y precipitantes (como hidróxido de sodio, agua amoniacal). Controlando las condiciones de reacción (como pH, temperatura, tiempo de reacción, etc.), los iones de zinc reaccionan con el precipitante para formar precipitados de hidróxido de zinc. Posteriormente, el precipitado se filtra, se lava, se seca y se calcina para obtener óxido de zinc. La ecuación de la reacción química es: Zn²⁺ + 2OH⁻ → Zn(OH)₂↓, Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O (calcinación).
El método sol-gel consiste primero en hidrolizar y policondensar sales metálicas o alcóxidos metálicos en un disolvente orgánico para formar un sol, luego envejecerlos para formar un gel y finalmente secarlos y calcinarlos para obtener óxido de zinc.
2. Impacto en el rendimiento del producto
Al controlar con precisión las condiciones de reacción, se pueden controlar con precisión el tamaño de partícula, la morfología y la estructura del producto.
Por ejemplo, al preparar óxido de zinc a escala nanométrica, el tamaño de partícula puede ser tan pequeño como unos pocos nanómetros o incluso decenas de nanómetros, lo que ofrece ventajas únicas en los campos de la catálisis y la antibacterialidad. El producto presenta una alta pureza. Mediante la selección de materias primas de alta pureza y los pasos de lavado y separación adecuados, se pueden eliminar eficazmente las impurezas para cumplir con los requisitos de alta pureza en aplicaciones. Sin embargo, los reactivos orgánicos y las complejas condiciones de reacción introducidas durante el proceso de preparación pueden causar aglomeración del producto y afectar su rendimiento. Para solucionar este problema, es necesario implementar medidas como la adición de dispersantes y la optimización de las condiciones del proceso.
Acerca de Epic Powder Machinery
Maquinaria de pólvora épica es un fabricante líder de equipos avanzados de procesamiento de polvos, especializado en sistemas de molienda ultrafina, clasificación y modificación de superficies. Con décadas de experiencia en el sector y tecnologías europeas de vanguardia, Epic Powder ofrece soluciones personalizadas para óxido de zinc y otros materiales finos, ayudando a sus clientes a mejorar el rendimiento, la consistencia y la eficiencia de la producción en industrias como la electrónica, el caucho, la cerámica y la farmacéutica.
