Composé inorganique important, l'oxyde de zinc est largement utilisé dans de nombreux domaines. Selon les critères de classification, il peut être classé de plusieurs manières. Les différents types d'oxyde de zinc présentent des propriétés variables, qui déterminent leurs fonctions et applications spécifiques. Les sections suivantes détaillent les classifications, les différences et les fonctions des différentes formes d'oxyde de zinc.
1. Classification par taille de particules
(I) Oxyde de zinc ordinaire
L'oxyde de zinc ordinaire présente généralement une taille de particules supérieure à 100 nanomètres. Il possède un certain pouvoir couvrant et colorant et est largement utilisé dans les industries traditionnelles telles que le caoutchouc, les revêtements et la céramique.
Dans l'industrie du caoutchouc, c'est un activateur de vulcanisation essentiel. Il accélère la vulcanisation et améliore le degré de réticulation du caoutchouc, améliorant ainsi les propriétés physiques et mécaniques des produits en caoutchouc, telles que la résistance à la traction et à l'usure. Dans les revêtements, il sert de pigment blanc, offrant un fort pouvoir couvrant et une excellente résistance aux intempéries.
(II) Nano-oxyde de zinc
L'oxyde de zinc nanométrique présente une taille de particules comprise entre 1 et 100 nanomètres. Sa petite taille, ses effets de surface et ses effets de taille quantique lui confèrent des propriétés uniques.
En catalyse, sa grande surface spécifique et sa forte activité de surface offrent davantage de sites actifs pour les réactions chimiques, accélérant ainsi les taux de réaction et améliorant l'efficacité catalytique. Dans les cosmétiques solaires, ses excellentes capacités d'absorption et de diffusion des ultraviolets offrent une protection efficace contre les dommages causés par les UV. Comparé aux crèmes solaires traditionnelles, le nano-oxyde de zinc est plus fin, plus transparent et moins gras.
Dans ses applications antibactériennes, il interagit avec les membranes cellulaires bactériennes, perturbant leur structure et provoquant la mort cellulaire. Il présente des effets antibactériens significatifs contre Escherichia coli, Staphylococcus aureus et d'autres bactéries.
2. Classification par processus de production
(I) Oxyde de zinc indirect
Il est fabriqué à partir de lingots de zinc par oxydation par sublimation à haute température.
Il présente une pureté élevée de 99,5% à 99,7%, une granulométrie relativement importante et une distribution étroite. Il est couramment utilisé dans l'industrie des pneumatiques, car il améliore efficacement la vulcanisation du caoutchouc, renforce l'adhérence entre le caoutchouc et les câbles d'acier, et améliore la résistance mécanique et à l'usure des pneumatiques. Dans l'industrie électronique, il est également utilisé pour la fabrication de composants électroniques tels que les varistances en raison de sa bonne stabilité électrique.
(II) Oxyde de zinc direct
Il est principalement fabriqué à partir de minerai de zinc par oxydation directe et par d’autres procédés.
Sa pureté est relativement faible, généralement comprise entre 95% et 98%, et sa teneur en impuretés est relativement élevée. Il est couramment utilisé dans l'industrie céramique pour réduire la température de frittage et améliorer la densité et la brillance des céramiques. Dans la fabrication du verre, il peut accroître la transparence et la stabilité chimique du verre.
(III) Oxyde de zinc chimique humide
Il est préparé par des réactions chimiques en solutions, telles que la méthode de précipitation, la méthode sol-gel, etc.
La granulométrie et la morphologie des particules peuvent être contrôlées avec précision, et le produit présente une grande pureté, une granulométrie fine et uniforme. Il présente des avantages évidents pour la préparation de dispositifs électroniques hautes performances. Par exemple, il peut être utilisé pour la préparation de transistors à couches minces en oxyde de zinc. Grâce à sa granulométrie fine et à sa bonne uniformité, il améliore les performances et la stabilité du dispositif. Lors de la préparation de matériaux luminescents, les propriétés luminescentes de l'oxyde de zinc peuvent être contrôlées avec précision en contrôlant les conditions de réaction.
3. Classification par usage
(I) Oxyde de zinc pour caoutchouc
C'est un agent actif essentiel dans le processus de vulcanisation du caoutchouc. Il peut être combiné à l'acide stéarique, à des accélérateurs, etc., pour former un complexe actif, accélérer la vulcanisation et améliorer la densité de réticulation ainsi que les propriétés physiques et mécaniques du caoutchouc vulcanisé, telles que la résistance à la traction, à la déchirure et à l'usure. Il est largement utilisé dans la production de produits en caoutchouc tels que les pneus, les tuyaux et les rubans adhésifs.
(II) Oxyde de zinc pour revêtements
En tant que pigment blanc, il a un bon pouvoir couvrant et colorant et peut améliorer la blancheur et la luminosité du revêtement.
En même temps, il peut améliorer la résistance aux intempéries, la résistance à la corrosion et les propriétés anti-poudrage du revêtement, et convient aux revêtements architecturaux, aux revêtements industriels et à d'autres domaines.
(III) Oxyde de zinc à usage médical
Il a des effets astringents, antiprurigineux et antibactériens.
Il peut être utilisé pour préparer des onguents et des pâtes à usage externe, notamment pour traiter les inflammations cutanées, l'eczéma et d'autres affections cutanées. Par exemple, l'onguent à l'oxyde de zinc peut protéger la peau, réduire l'évaporation de l'eau et favoriser la cicatrisation des plaies.
(IV) Oxyde de zinc pour l'alimentation animale
En tant qu'additif source de zinc dans l'alimentation animale, il fournit aux animaux l'élément zinc nécessaire à leur croissance.
Un apport approprié peut favoriser la croissance et le développement des animaux, améliorer l'immunité et renforcer la résistance aux maladies. Cependant, son utilisation doit être adaptée. Des doses élevées peuvent provoquer des lésions intestinales chez les animaux et polluer l'environnement. Par exemple, l'ajout d'une quantité adéquate d'oxyde de zinc à l'alimentation des porcelets peut réduire l'incidence de la diarrhée, mais les doses élevées sont réglementées.
4. Effet des différents principes de processus sur les performances du produit
(I) Méthode indirecte
1. Principe du processus
La méthode indirecte utilise généralement des lingots de zinc de haute pureté comme matière première. Les lingots de zinc sont d'abord chauffés à environ 1 000 °C pour fondre et s'évaporer en vapeur de zinc.
Par la suite, à haute température, la vapeur de zinc subit une réaction d'oxydation avec de l'air chaud ou de l'oxygène pour produire de l'oxyde de zinc. L'équation de la réaction chimique est : 2Zn + O₂ → 2ZnO. Dans ce processus, l'oxydation de la vapeur de zinc est l'étape clé. Des facteurs tels que la température de réaction et le débit d'oxygène ont une influence importante sur la production et les performances de l'oxyde de zinc.
2. Effet sur les performances du produit
L'oxyde de zinc préparé selon cette méthode présente une pureté élevée (plus de 99%) et une faible teneur en impuretés. Il convient aux secteurs exigeant une pureté stricte, comme l'électronique et la médecine.
La granulométrie du produit est relativement importante, généralement comprise entre 0,1 et 10 μm, avec une distribution granulométrique étroite et une bonne dispersibilité, ce qui est propice à son application dans les domaines du caoutchouc, des revêtements et autres, et peut améliorer son uniformité et sa stabilité. Sa structure cristalline relativement complète et sa cristallinité élevée lui confèrent une bonne stabilité physique et chimique, et ses performances sont peu affectées par les environnements difficiles tels que les températures et l'humidité élevées.
(II) Méthode directe
1. Principe du processus
La méthode directe utilise des matières premières contenant du zinc, telles que le minerai et les cendres de zinc. Généralement, ces matières premières sont mélangées à des agents réducteurs tels que le coke, puis réduites et grillées à haute température (1 000-1 300 °C).
Le composé contenant du zinc est réduit en vapeur de zinc, et les impuretés présentes dans la matière première réagissent en conséquence. La vapeur de zinc pénètre ensuite dans la chambre d'oxydation et réagit avec l'air ou l'oxygène pour former de l'oxyde de zinc. Ce processus implique des réactions complexes de réduction et d'oxydation, et des facteurs tels que la composition de la matière première, le dosage de l'agent réducteur et la température ont un impact important sur la qualité du produit.
2. Impact sur les performances du produit
Étant donné la présence d'impuretés dans les matières premières, la pureté du produit est relativement inférieure à celle obtenue par la méthode indirecte (généralement 95%-98%). Cependant, cette pureté peut être améliorée en optimisant le procédé et le traitement ultérieur. Ce procédé convient aux domaines qui ne requièrent pas une pureté extrêmement élevée, comme la céramique et le verre.
La granulométrie et la répartition du produit dépendent fortement des matières premières et des conditions de traitement. La granulométrie peut être irrégulière, ce qui nécessite un contrôle précis du procédé pour l'améliorer. La structure cristalline peut présenter des défauts dus à des impuretés et à des processus d'oxydation rapides, affectant ses propriétés électriques et optiques.
Il doit être utilisé avec prudence dans certains scénarios d’application avec des exigences de performances élevées.
(III) Oxyde de zinc chimique humide
1. Principe du processus
La méthode chimique humide est une série de réactions chimiques réalisées dans un système en solution pour préparer de l'oxyde de zinc.
Les méthodes courantes incluent la méthode de précipitation et la méthode sol-gel. Prenons l'exemple de la méthode de précipitation : des sels de zinc (tels que le nitrate de zinc et l'acétate de zinc) et des précipitants (tels que l'hydroxyde de sodium et l'ammoniaque) sont généralement mélangés dans une solution. En contrôlant les conditions de réaction (pH, température, temps de réaction, etc.), les ions zinc réagissent avec le précipitant pour former des précipités d'hydroxyde de zinc. Le précipité est ensuite filtré, lavé, séché et calciné pour obtenir un oxyde de zinc. L'équation de la réaction chimique est : Zn²⁺ + 2OH⁻ → Zn(OH)₂↓, Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O (calcination).
La méthode sol-gel consiste d'abord à hydrolyser et polycondenser des sels métalliques ou des alcoxydes métalliques dans un solvant organique pour former un sol, puis à les vieillir pour former un gel, et enfin à les sécher et à les calciner pour obtenir de l'oxyde de zinc.
2. Impact sur les performances du produit
En contrôlant précisément les conditions de réaction, la taille des particules, la morphologie et la structure du produit peuvent être contrôlées avec précision.
Par exemple, lors de la préparation d'oxyde de zinc nanométrique, la taille des particules peut varier de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres, ce qui présente des avantages uniques dans les domaines de la catalyse et de l'antibactérien. Le produit est d'une grande pureté. La sélection de matières premières de haute pureté et des étapes de lavage et de séparation appropriées permettent d'éliminer efficacement les impuretés pour répondre aux exigences des applications exigeant une pureté élevée. Cependant, les réactifs organiques et les conditions réactionnelles complexes introduits lors du processus de préparation peuvent provoquer une agglomération du produit et affecter ses performances. Des mesures telles que l'ajout de dispersants et l'optimisation des conditions de procédé doivent être prises pour résoudre ce problème.
À propos d'Epic Powder Machinery
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