Là một hợp chất vô cơ quan trọng, kẽm oxit được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tùy thuộc vào tiêu chí phân loại, kẽm oxit có thể được phân loại theo nhiều cách. Các loại kẽm oxit khác nhau thể hiện các tính chất khác nhau, quyết định chức năng và ứng dụng cụ thể của chúng. Các phần sau đây sẽ trình bày chi tiết về phân loại, sự khác biệt và chức năng của các dạng kẽm oxit khác nhau.
1. Phân loại theo kích thước hạt
(I) Kẽm oxit thông thường
Kẽm oxit thông thường thường có kích thước hạt lớn hơn 100 nanomet. Nó có khả năng che phủ và tạo màu nhất định và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp truyền thống như cao su, sơn phủ và gốm sứ.
Trong ngành công nghiệp cao su, đây là chất hoạt hóa lưu hóa thiết yếu. Nó tăng tốc độ lưu hóa và mức độ liên kết ngang của cao su, do đó cải thiện các tính chất vật lý và cơ học của các sản phẩm cao su, chẳng hạn như độ bền kéo và khả năng chống mài mòn. Trong lớp phủ, nó đóng vai trò là chất màu trắng, mang lại khả năng che phủ mạnh mẽ và khả năng chống chịu thời tiết.
(II) Nano Kẽm Oxit
Nano kẽm oxit có kích thước hạt từ 1 đến 100 nanomet. Do kích thước nhỏ, hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng kích thước lượng tử, nó thể hiện các tính chất độc đáo.
Trong xúc tác, diện tích bề mặt riêng lớn và hoạt động bề mặt cao cung cấp nhiều vị trí hoạt động hơn cho các phản ứng hóa học, do đó đẩy nhanh tốc độ phản ứng và cải thiện hiệu quả xúc tác. Trong mỹ phẩm chống nắng, khả năng hấp thụ và tán xạ tia cực tím tuyệt vời của nó mang lại khả năng bảo vệ hiệu quả khỏi tác hại của tia UV. So với kem chống nắng truyền thống, nano kẽm oxit mỏng hơn, trong suốt hơn và ít nhờn hơn.
Trong các ứng dụng kháng khuẩn, nó tương tác với màng tế bào vi khuẩn, phá vỡ cấu trúc của chúng và gây chết tế bào. Nó cho thấy tác dụng kháng khuẩn đáng kể đối với Escherichia coli, Staphylococcus aureus và các vi khuẩn khác.
2. Phân loại theo quy trình sản xuất
(I) Kẽm oxit gián tiếp
Được làm từ những thỏi kẽm thông qua quá trình oxy hóa thăng hoa ở nhiệt độ cao.
Nó có độ tinh khiết cao 99,5% – 99,7%, kích thước hạt tương đối lớn và phân bố hẹp. Nó thường được sử dụng trong ngành lốp xe cao su, có thể cải thiện hiệu quả hoạt động lưu hóa của cao su, tăng cường độ bám dính giữa cao su và dây thép, cải thiện độ bền và khả năng chống mài mòn của lốp xe. Trong ngành điện tử, nó cũng được sử dụng để sản xuất các linh kiện điện tử như varistor vì độ ổn định hiệu suất điện tốt.
(II) Kẽm oxit trực tiếp
Nó chủ yếu được làm từ quặng kẽm thông qua quá trình nung oxy hóa trực tiếp và các quá trình khác.
Độ tinh khiết tương đối thấp, thường là 95% – 98%, hàm lượng tạp chất tương đối cao. Thường được sử dụng trong ngành gốm sứ để giảm nhiệt độ thiêu kết của gốm sứ, cải thiện mật độ và độ bóng của gốm sứ. Trong sản xuất thủy tinh, có thể tăng độ trong suốt và độ ổn định hóa học của thủy tinh.
(III) Kẽm oxit hóa học ướt
Nó được điều chế bằng các phản ứng hóa học trong dung dịch, chẳng hạn như phương pháp kết tủa, phương pháp sol-gel, v.v.
Kích thước hạt và hình thái có thể được kiểm soát chính xác, và sản phẩm có độ tinh khiết cao, kích thước hạt nhỏ và đồng đều. Nó có những ưu điểm rõ ràng trong việc chế tạo các thiết bị điện tử hiệu suất cao. Ví dụ, nó có thể được sử dụng để chế tạo các bóng bán dẫn màng mỏng oxit kẽm, do kích thước hạt nhỏ và độ đồng đều tốt, nó có thể cải thiện hiệu suất và độ ổn định của thiết bị. Khi chế tạo vật liệu phát quang, các đặc tính phát quang của oxit kẽm có thể được kiểm soát chính xác bằng cách kiểm soát các điều kiện phản ứng.
3. Phân loại theo mục đích sử dụng
(I) Kẽm oxit dùng cho cao su
Là chất hoạt động chính trong quá trình lưu hóa cao su. Có thể kết hợp với axit stearic, chất tăng tốc, v.v. để tạo thành phức hợp hoạt động, đẩy nhanh tốc độ lưu hóa và cải thiện mật độ liên kết ngang và các tính chất vật lý và cơ học của cao su lưu hóa, chẳng hạn như độ bền kéo, độ bền xé và khả năng chống mài mòn. Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm cao su như lốp xe, ống và băng keo.
(II) Kẽm oxit dùng làm lớp phủ
Là một loại bột màu trắng, nó có khả năng che phủ và tạo màu tốt, có thể cải thiện độ trắng và độ sáng của lớp phủ.
Đồng thời, nó có thể tăng cường khả năng chống chịu thời tiết, chống ăn mòn và chống bột của lớp phủ, phù hợp cho lớp phủ kiến trúc, lớp phủ công nghiệp và các lĩnh vực khác.
(III) Kẽm oxit dùng làm thuốc
Nó có tác dụng làm se, chống ngứa và kháng khuẩn.
Có thể dùng để chế thuốc mỡ bôi ngoài da, thuốc dán, v.v. để điều trị viêm da, chàm và các bệnh ngoài da khác. Ví dụ, thuốc mỡ oxit kẽm thông thường có thể bảo vệ da, giảm bốc hơi nước và thúc đẩy quá trình lành vết thương.
(IV) Kẽm oxit cho thức ăn chăn nuôi
Là một chất phụ gia nguồn kẽm trong thức ăn chăn nuôi, nó cung cấp cho vật nuôi nguyên tố kẽm cần thiết cho sự tăng trưởng.
Bổ sung đúng cách có thể thúc đẩy sự tăng trưởng và phát triển của động vật, cải thiện khả năng miễn dịch và tăng cường khả năng kháng bệnh. Tuy nhiên, cần sử dụng đúng cách. Liều cao có thể gây tổn thương đường ruột cho động vật và ô nhiễm môi trường. Ví dụ, bổ sung một lượng kẽm oxit thích hợp vào chế độ ăn của lợn con có thể làm giảm tỷ lệ tiêu chảy, nhưng liều cao bị hạn chế theo quy định.
4. Ảnh hưởng của các nguyên tắc quy trình khác nhau đến hiệu suất sản phẩm
(I) Phương pháp gián tiếp
1. Nguyên lý quá trình
Phương pháp gián tiếp thường sử dụng thỏi kẽm có độ tinh khiết cao làm nguyên liệu thô. Thỏi kẽm đầu tiên được nung nóng đến khoảng 1000 °C để nóng chảy và bốc hơi thành hơi kẽm.
Sau đó, trong điều kiện nhiệt độ cao, hơi kẽm trải qua phản ứng oxy hóa với không khí nóng hoặc oxy để tạo ra kẽm oxit. Phương trình phản ứng hóa học là: 2Zn + O₂ → 2ZnO. Trong quá trình này, quá trình oxy hóa hơi kẽm là bước quan trọng. Các yếu tố như nhiệt độ phản ứng và lưu lượng oxy có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình tạo ra và hiệu suất của kẽm oxit.
2. Ảnh hưởng đến hiệu suất sản phẩm
Kẽm oxit được chế tạo theo phương pháp này có độ tinh khiết cao hơn 99% và hàm lượng tạp chất thấp, phù hợp với các lĩnh vực có yêu cầu nghiêm ngặt về độ tinh khiết như điện tử và y học.
Kích thước hạt sản phẩm tương đối lớn, thường trong phạm vi 0,1-10μm, với phân bố kích thước hạt hẹp và khả năng phân tán tốt, có lợi cho ứng dụng trong cao su, lớp phủ và các lĩnh vực khác, và có thể cải thiện tính đồng nhất và ổn định của sản phẩm. Cấu trúc tinh thể tương đối hoàn chỉnh và độ kết tinh cao, khiến nó có độ ổn định vật lý và hóa học tốt, và hiệu suất của nó thay đổi ít trong môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao và độ ẩm cao.
(II) Phương pháp trực tiếp
1. Nguyên lý quá trình
Phương pháp trực tiếp dựa trên nguyên liệu thô có chứa kẽm như quặng kẽm và tro kẽm. Thông thường, nguyên liệu thô được trộn với chất khử như than cốc sau đó khử và nung ở nhiệt độ cao (1000-1300 °C).
Hợp chất chứa kẽm được khử thành hơi kẽm, tạp chất trong nguyên liệu thô cũng sẽ phản ứng tương ứng. Hơi kẽm sau đó đi vào buồng oxy hóa và phản ứng với không khí hoặc oxy để tạo thành oxit kẽm. Quá trình này bao gồm các phản ứng khử và oxy hóa phức tạp, và các yếu tố như thành phần nguyên liệu thô, liều lượng chất khử và nhiệt độ có tác động lớn đến chất lượng sản phẩm.
2. Tác động đến hiệu suất sản phẩm
Do nguyên liệu thô có chứa tạp chất nên độ tinh khiết của sản phẩm tương đối thấp hơn phương pháp gián tiếp, thường là 95%-98%, nhưng độ tinh khiết có thể được cải thiện thông qua quá trình tối ưu hóa và xử lý tiếp theo. Phù hợp với các lĩnh vực không yêu cầu độ tinh khiết cực cao như gốm sứ và thủy tinh.
Kích thước hạt và sự phân bố của sản phẩm bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nguyên liệu thô và điều kiện quy trình. Kích thước hạt có thể không đồng đều, đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ quy trình để cải thiện. Cấu trúc tinh thể có thể có khuyết tật do tạp chất và quá trình oxy hóa nhanh, ảnh hưởng đến tính chất điện và quang của nó.
Nên thận trọng khi sử dụng trong một số trường hợp ứng dụng có yêu cầu hiệu suất cao.
(III) Kẽm oxit hóa học ướt
1. Nguyên lý quá trình
Phương pháp hóa học ướt là một loạt các phản ứng hóa học được thực hiện trong hệ thống dung dịch để điều chế kẽm oxit.
Các phương pháp phổ biến bao gồm phương pháp kết tủa và phương pháp sol-gel. Lấy phương pháp kết tủa làm ví dụ, muối kẽm (như kẽm nitrat, kẽm axetat) và chất kết tủa (như natri hiđroxit, nước amoniac) thường được trộn trong dung dịch. Bằng cách kiểm soát các điều kiện phản ứng (như giá trị pH, nhiệt độ, thời gian phản ứng, v.v.), các ion kẽm phản ứng với chất kết tủa để tạo thành kết tủa kẽm hiđroxit. Sau đó, kết tủa được lọc, rửa, sấy khô và nung để thu được sản phẩm kẽm oxit. Phương trình phản ứng hóa học là: Zn²⁺ + 2OH⁻ → Zn (OH)₂↓, Zn (OH)₂ → ZnO + H₂O (nung).
Phương pháp sol-gel là đầu tiên thủy phân và trùng ngưng các muối kim loại hoặc ankoxit kim loại trong dung môi hữu cơ để tạo thành sol, sau đó làm già chúng để tạo thành gel và cuối cùng sấy khô và nung chúng để thu được kẽm oxit.
2. Tác động đến hiệu suất sản phẩm
Bằng cách kiểm soát chính xác các điều kiện phản ứng, kích thước hạt, hình thái và cấu trúc của sản phẩm có thể được kiểm soát chính xác.
Ví dụ, khi chuẩn bị oxit kẽm nano, kích thước hạt có thể nhỏ tới vài nanomet đến hàng chục nanomet, có những lợi thế độc đáo trong lĩnh vực xúc tác và kháng khuẩn. Sản phẩm có độ tinh khiết cao. Bằng cách lựa chọn nguyên liệu thô có độ tinh khiết cao và các bước rửa và tách thích hợp, tạp chất có thể được loại bỏ hiệu quả để đáp ứng các ứng dụng có yêu cầu về độ tinh khiết cao. Tuy nhiên, các thuốc thử hữu cơ và các điều kiện phản ứng phức tạp được đưa vào trong quá trình chuẩn bị có thể gây ra hiện tượng kết tụ sản phẩm và ảnh hưởng đến hiệu suất của sản phẩm. Các biện pháp như thêm chất phân tán và tối ưu hóa các điều kiện quy trình cần được thực hiện để giải quyết vấn đề này.
Giới thiệu về Epic Powder Machinery
Máy móc bột Epic là nhà sản xuất hàng đầu về thiết bị chế biến bột tiên tiến, chuyên về hệ thống nghiền siêu mịn, phân loại và sửa đổi bề mặt. Với nhiều thập kỷ kinh nghiệm trong ngành và công nghệ cốt lõi của Châu Âu, Epic Powder cung cấp các giải pháp tùy chỉnh cho oxit kẽm và các vật liệu mịn khác, giúp khách hàng cải thiện hiệu suất sản phẩm, tính nhất quán và hiệu quả sản xuất trong các ngành công nghiệp như điện tử, cao su, gốm sứ và dược phẩm.
