Als belangrijke anorganische verbinding wordt zinkoxide veelvuldig gebruikt in diverse vakgebieden. Afhankelijk van de classificatiecriteria kan het op verschillende manieren worden gecategoriseerd. Verschillende soorten zinkoxide vertonen verschillende eigenschappen, die hun specifieke functies en toepassingen bepalen. In de volgende paragrafen worden de classificaties, verschillen en functies van verschillende vormen van zinkoxide verder uitgewerkt.
1. Classificatie op basis van deeltjesgrootte
(I) Gewoon zinkoxide
Gewoon zinkoxide heeft doorgaans een deeltjesgrootte van meer dan 100 nanometer. Het bezit een zekere dekkracht en kleurkracht en wordt veel gebruikt in traditionele industrieën zoals de rubber-, coating- en keramiekindustrie.
In de rubberindustrie is het een essentiële vulkanisatieactivator. Het verhoogt de vulkanisatiesnelheid en de mate van vernetting van rubber, waardoor de fysische en mechanische eigenschappen van rubberproducten, zoals treksterkte en slijtvastheid, verbeteren. In coatings dient het als een wit pigment, met een sterke dekkracht en weersbestendigheid.
(II) Nanozinkoxide
Nanozinkoxide heeft een deeltjesgrootte variërend van 1 tot 100 nanometer. Door zijn kleine formaat, oppervlakte-effecten en kwantumgrootte-effecten vertoont het unieke eigenschappen.
Bij katalyse bieden het grote specifieke oppervlak en de hoge oppervlakteactiviteit meer actieve plekken voor chemische reacties, waardoor de reactiesnelheid wordt versneld en de katalytische efficiëntie wordt verbeterd. In zonnebrandcosmetica bieden de uitstekende ultraviolette absorptie- en verstrooiingscapaciteiten effectieve bescherming tegen uv-schade. Vergeleken met traditionele zonnebrandcrèmes is nanozinkoxide dunner, transparanter en minder vet.
Bij antibacteriële toepassingen interageert het met bacteriële celmembranen, verstoort hun structuur en veroorzaakt celdood. Het vertoont significante antibacteriële effecten tegen Escherichia coli, Staphylococcus aureus en andere bacteriën.
2. Classificatie per productieproces
(I) Indirect zinkoxide
Het wordt gemaakt van zinkstaven door middel van sublimatie-oxidatie bij hoge temperatuur.
Het heeft een hoge zuiverheid van 99,5% tot 99,7%, een relatief grote deeltjesgrootte en een smalle distributie. Het wordt veel gebruikt in de rubberbandenindustrie, omdat het de vulkanisatie van rubber effectief kan verbeteren, de hechting tussen rubber en staalkoord kan verbeteren en de sterkte en slijtvastheid van banden kan verbeteren. In de elektronica-industrie wordt het ook gebruikt voor de productie van elektronische componenten zoals varistoren vanwege de goede elektrische stabiliteit.
(II) Direct zinkoxide
Het wordt voornamelijk gemaakt uit zinkerts via directe oxidatie-roosting en andere processen.
Het heeft een relatief lage zuiverheid, doorgaans 95% – 98%, en een relatief hoog gehalte aan onzuiverheden. Het wordt veel gebruikt in de keramische industrie om de sintertemperatuur van keramiek te verlagen en de dichtheid en glans van keramiek te verbeteren. In de glasproductie kan het de transparantie en chemische stabiliteit van glas verhogen.
(III) Nat chemisch zinkoxide
Het wordt bereid door chemische reacties in oplossingen, zoals de precipitatiemethode, sol-gelmethode, etc.
De deeltjesgrootte en -morfologie kunnen nauwkeurig worden gecontroleerd en het product heeft een hoge zuiverheid, een kleine en uniforme deeltjesgrootte. Het biedt duidelijke voordelen bij de productie van hoogwaardige elektronische componenten. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor de productie van dunnefilmtransistoren van zinkoxide. Dankzij de kleine deeltjesgrootte en goede uniformiteit kan het de prestaties en stabiliteit van de component verbeteren. Bij de productie van luminescerende materialen kunnen de luminescerende eigenschappen van zinkoxide nauwkeurig worden gecontroleerd door de reactieomstandigheden te reguleren.
3. Classificatie op basis van gebruik
(I) Zinkoxide voor rubber
Het is een belangrijke actieve stof in het vulkanisatieproces van rubber. Het kan worden gecombineerd met stearinezuur, versnellers, enz. om een actief complex te vormen, de vulkanisatiesnelheid te versnellen en de vernettingsdichtheid en fysische en mechanische eigenschappen van het gevulkaniseerde rubber te verbeteren, zoals treksterkte, scheursterkte en slijtvastheid. Het wordt veel gebruikt bij de productie van rubberproducten zoals banden, slangen en tapes.
(II) Zinkoxide voor coatings
Als wit pigment heeft het een goede dekkracht en kleurkracht en kan het de witheid en helderheid van de coating verbeteren.
Tegelijkertijd kan het de weersbestendigheid, corrosiebestendigheid en antipoedervormingseigenschappen van de coating verbeteren en is het geschikt voor architectonische coatings, industriële coatings en andere gebieden.
(III) Zinkoxide voor medicijnen
Het heeft samentrekkende, jeukwerende en antibacteriële effecten.
Het kan worden gebruikt voor de bereiding van uitwendige zalven, pasta's, enz. voor de behandeling van huidontstekingen, eczeem en andere huidaandoeningen. Zo kan de gangbare zinkoxidezalf de huid beschermen, waterverdamping verminderen en wondgenezing bevorderen.
(IV) Zinkoxide voor veevoer
Als zinkadditief in diervoeder voorziet het dieren van het element zink dat ze nodig hebben voor hun groei.
Een juiste toevoeging kan de groei en ontwikkeling van dieren bevorderen, de immuniteit verbeteren en de ziekteresistentie versterken. Het moet echter wel correct worden gebruikt. Hoge doses kunnen darmschade bij dieren en milieuvervuiling veroorzaken. Zo kan het toevoegen van de juiste hoeveelheid zinkoxide aan het voer van biggen de incidentie van diarree verminderen, maar hoge doses zijn wettelijk beperkt.
4. Effect van verschillende procesprincipes op de productprestaties
(I) Indirecte methode
1. Procesprincipe
De indirecte methode gebruikt meestal zinkstaven met een hoge zuiverheidsgraad als grondstof. De zinkstaven worden eerst verhit tot ongeveer 1000 °C om te smelten en te verdampen tot zinkdamp.
Vervolgens ondergaat de zinkdamp, onder hoge temperatuur, een oxidatiereactie met hete lucht of zuurstof om zinkoxide te genereren. De chemische reactievergelijking is: 2Zn + O₂ → 2ZnO. In dit proces is de oxidatie van zinkdamp de belangrijkste stap. Factoren zoals de reactietemperatuur en de zuurstofstroom hebben een belangrijke invloed op de vorming en de prestaties van zinkoxide.
2. Effect op de productprestaties
Het met deze methode bereide zinkoxide heeft een hoge zuiverheid (meer dan 99%) en een laag gehalte aan onzuiverheden. Het is geschikt voor sectoren met strenge zuiverheidseisen, zoals de elektronica en de geneeskunde.
De deeltjesgrootte van het product is relatief groot, meestal in het bereik van 0,1-10 μm, met een smalle deeltjesgrootteverdeling en een goede dispergeerbaarheid. Dit is gunstig voor toepassingen in rubber, coatings en andere sectoren en kan de uniformiteit en stabiliteit van het product verbeteren. De kristalstructuur is relatief compleet en de kristalliniteit hoog, wat zorgt voor een goede fysische en chemische stabiliteit. De prestaties veranderen nauwelijks in zware omstandigheden, zoals hoge temperaturen en een hoge luchtvochtigheid.
(II) Directe methode
1. Procesprincipe
De directe methode is gebaseerd op zinkhoudende grondstoffen zoals zinkerts en zinkas. Meestal worden de grondstoffen gemengd met reductiemiddelen zoals cokes en vervolgens gereduceerd en geroosterd bij hoge temperatuur (1000-1300 °C).
De zinkhoudende verbinding wordt gereduceerd tot zinkdamp, en de onzuiverheden in de grondstoffen zullen ook dienovereenkomstig reageren. De zinkdamp komt vervolgens in de oxidatiekamer terecht en reageert met lucht of zuurstof om zinkoxide te vormen. Dit proces omvat complexe reductie- en oxidatiereacties, en factoren zoals de samenstelling van de grondstof, de dosering van het reductiemiddel en de temperatuur hebben een grote invloed op de productkwaliteit.
2. Impact op productprestaties
Omdat de grondstoffen onzuiverheden bevatten, is de productzuiverheid relatief lager dan bij de indirecte methode, doorgaans 95%-98%. De zuiverheid kan echter worden verbeterd door het proces en de daaropvolgende behandeling te optimaliseren. Het is geschikt voor sectoren die geen extreem hoge zuiverheid vereisen, zoals keramiek en glas.
De deeltjesgrootte en -verdeling van het product worden sterk beïnvloed door de grondstoffen en de procesomstandigheden. De deeltjesgrootte kan ongelijkmatig zijn, wat een nauwkeurige controle van het proces vereist om deze te verbeteren. De kristalstructuur kan defecten vertonen door onzuiverheden en snelle oxidatieprocessen, wat de elektrische en optische eigenschappen beïnvloedt.
In sommige toepassingsscenario's met hoge prestatievereisten moet dit met voorzichtigheid worden gebruikt.
(III) Nat chemisch zinkoxide
1. Procesprincipe
De natchemische methode is een reeks chemische reacties die in een oplossingssysteem worden uitgevoerd om zinkoxide te bereiden.
Gangbare methoden zijn onder andere de precipitatiemethode en de sol-gelmethode. De precipitatiemethode bijvoorbeeld, waarbij zinkzouten (zoals zinknitraat, zinkacetaat) en precipitatiemiddelen (zoals natriumhydroxide, ammoniakwater) gewoonlijk in een oplossing worden gemengd. Door de reactieomstandigheden (zoals pH-waarde, temperatuur, reactietijd, enz.) te controleren, reageren zinkionen met het precipitatiemiddel om zinkhydroxideprecipitaten te vormen. Vervolgens wordt het neerslag gefiltreerd, gewassen, gedroogd en gecalcineerd om een zinkoxideproduct te verkrijgen. De chemische reactievergelijking is: Zn²⁺ + 2OH⁻ → Zn (OH)₂↓, Zn (OH)₂ → ZnO + H₂O (calcinatie).
Bij de sol-gelmethode worden metaalzouten of metaalalkoxiden eerst gehydrolyseerd en gepolycondenseerd in een organisch oplosmiddel om een sol te vormen. Vervolgens worden ze gerijpt tot een gel en ten slotte worden ze gedroogd en gecalcineerd om zinkoxide te verkrijgen.
2. Impact op productprestaties
Door de reactieomstandigheden nauwkeurig te controleren, kunnen de deeltjesgrootte, morfologie en structuur van het product exact worden bepaald.
Bij de bereiding van zinkoxide op nanoschaal kan de deeltjesgrootte bijvoorbeeld variëren van enkele nanometers tot tientallen nanometers, wat unieke voordelen biedt op het gebied van katalyse en antibacteriële toepassingen. Het product heeft een hoge zuiverheid. Door de selectie van zeer zuivere grondstoffen en de juiste was- en scheidingsstappen kunnen onzuiverheden effectief worden verwijderd om te voldoen aan toepassingen met hoge zuiverheidseisen. De organische reagentia en complexe reactieomstandigheden die tijdens het bereidingsproces worden geïntroduceerd, kunnen echter leiden tot productagglomeratie en de prestaties ervan beïnvloeden. Maatregelen zoals het toevoegen van dispergeermiddelen en het optimaliseren van de procesomstandigheden moeten worden genomen om dit probleem op te lossen.
Over Epic Powder Machinery
Epische poedermachines is een toonaangevende fabrikant van geavanceerde poederverwerkingsapparatuur, gespecialiseerd in systemen voor ultrafijne vermaling, classificatie en oppervlaktemodificatie. Met tientallen jaren ervaring in de sector en Europese kerntechnologieën biedt Epic Powder maatwerkoplossingen voor zinkoxide en andere fijne materialen. Hiermee helpen we klanten de productprestaties, consistentie en productie-efficiëntie te verbeteren in sectoren zoals elektronica, rubber, keramiek en farmaceutica.
