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纳米产品标准实施 纸业是纳米碳酸钙最具开发潜力市场

发布人:admin 发表日期:2010-6-5 8:21:04

纳米产品标准实施  市场开发潜力巨大

41日起,纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米镍粉及纳米材料术语和两项纳米材料的检测方法等7项纳米材料的国家标准即将实施。一段时间以来,从纳米产品不再雾里看花,纳米招牌不能随便乱挂,纳米材料不再真假难辨等话题频繁出现的报道上,可以看出人们对有关纳米标准实施的热切期待。

标准给出了判断真“纳米”和伪“纳米”的依据。本文重点解读7项标准中的4项产品标准。解读的内容也主要是4项标准大致对应的产品类别,以及目前纳米产品存在的主要问题,力求给读者一个清晰的认识。

四项产品标准对应多个行业

  纳米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业,主要应用于高档塑料制品

  纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙,标准的名称即超细碳酸钙。纳米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业,主要应用于高档塑料制品。用于汽车内部密封的PVC增塑溶胶,可改善塑料母料的流变性,提高其成型性。用作塑料填料具有增韧补强的作用,提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量,热变形温度和尺寸稳定性,同时还赋予塑料热性。

  纳米碳酸钙用于油墨产品中体现出了优异的分散性和透明性和极好的光泽,及优异的油墨吸收性和高干燥性。纳米碳酸钙在树脂型油墨中作油墨填料,具有稳定性好,光泽度高,不影响印刷油墨的干燥性能,适应性强等优点。

  造纸业是纳米碳酸钙最具开发潜力的市场。目前,纳米碳酸钙还主要用于特殊纸制品,如女性用卫生巾、婴儿用尿不湿等。纳米活性碳酸钙作为造纸填料具有以下优点:高蔽光性、高亮度,可提高纸制品的白度和蔽光性;高膨胀性,能使造纸厂使用更多的填料而大幅度降低原料成本;粒度细小、均匀,制品更加均匀、平整;吸油值高,能提高彩色纸的颜料牢固性。

  纳米碳酸钙在涂料工业作为颜料填充剂,具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点。纳米级超细碳酸钙具空间位阻效应,在制漆中,能使配方中密度较大的立德粉悬浮,起防沉降作用。制漆后,漆膜白度增加,光泽度高,而遮盖力却不降低,主要用于高档轿车漆。

  橡胶工业是纳米碳酸钙的主要应用市场之一。添加纳米碳酸钙的橡胶,其硫化胶伸长率、撕裂性能、压缩变形和耐屈扰性能,都比添加一般碳酸钙的高。加入用树脂酸处理的纳米碳酸钙后,有些橡胶制品撕裂强度提高4倍以上。

  纳米碳酸钙在饲料行业中可作为补钙剂,增加饲料含钙量;在化妆品中使用,由于其纯度高、白度好、粒度细,可以替代钛白粉。

  纳米氧化锌是橡胶和轮胎工业必不可少的添加剂,也用作天然橡胶、合成橡胶及胶乳的硫化活性剂和补强剂以及着色剂

  氧化锌是橡胶和轮胎工业必不可少的添加剂,也用作天然橡胶、合成橡胶及胶乳的硫化活性剂和补强剂以及着色剂。纳米氧化锌用于橡胶中可以充分发挥硫化促进作用,提高橡胶的性能,其用量仅为普通氧化锌的30%50%

  在化学工业中,氧化锌被广泛用作催化剂、脱硫剂,如合成甲醇时作催化剂,合成氨时作脱硫剂;纳米氧化锌的表面高活性可以提高催化剂的选择性能和催化效率,具有广泛的潜在应用市场。

  在涂料工业中,氧化锌除了具有着色力和遮盖力外,又是涂料中的防腐剂和发光剂;此外,纳米氧化锌优异的紫外线屏蔽能力使其在涂料的抗老化等方面具有较为突出的特性。

  在医药卫生和食品工业中,氧化锌具有拔毒、止血、生肌收敛的功能,也用于橡皮膏原料,而且对于促进儿童智力发育具有帮助;纳米氧化锌用于食品卫生行业的需求在逐步扩大,但是产品要求也比较严格,尤其是有害的重金属元素含量。

  在玻璃工业中,氧化锌用在特种玻璃制品中;在陶瓷工业中,氧化锌用作助熔剂;在印染工业中,氧化锌用作防染剂;纳米氧化锌由于颗粒细、活性高,可以降低玻璃和陶瓷的烧结温度,此外利用纳米氧化锌制备的陶瓷釉面更加光洁,而且具有抗菌、防酶、除臭等功效。

  在电子工业中,氧化锌既是压敏电阻的主原料,也是磁性、光学等材料的主要添加剂。采用纳米氧化锌制备压敏电阻,不仅具有较低的烧结温度,而且压敏电阻性能得到提高,如通流能力、非线性系数等。纳米氧化锌在光学器件中的应用将随着纳米氧化锌光学性能的深入研究会取得比较大的突破。

  纳米二氧化钛具有十分宝贵的光学性质,在汽车工业及诸多领域都展示出美好的发展前景。

    纳米二氧化钛具有十分宝贵的光学性质,在汽车工业及诸多领域都展示出美好的发展前景,是一种用量虽小,但附加值甚高的超精细化工原料。纳米二氧化钛还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、非迁移性,且完全可以与食品接触。

  纳米二氧化钛由于其优异的紫外线屏蔽作用、透明性以及无毒等特点,使其成为生产防晒霜类护肤产品、食品包装材料、农用塑料薄膜、天然和人造纤维等的理想材料。而其最重要、最有前景的用途是用于汽车涂装业中的效应颜料,纳米二氧化钛添加在轿车用的金属闪光面漆中,能使涂层产生丰富而神秘的颜色效应,深受汽车配色专家的偏爱,从1987年首次使用后,到1991年世界上已有11种含有纳米二氧化钛的金属闪光轿车面漆被应用。目前,仅我国轿车年产量就超过198万辆,因此对含有纳米二氧化钛的金属闪光轿车面漆将有很大的需求量。此外,纳米二氧化钛还可用作树脂油墨的着色剂、硅橡胶的补强剂、固体润滑剂的添加剂等。纳米二氧化钛还广泛用作光敏催化剂、吸附剂。

  纳米二氧化钛在环境治理中也有着广泛的应用,主要应用于大气中氮氧化物的分解袪除、除臭气、杀菌和表面自清洁等方面。

  纳米镍粉有军事用途和民事用途

  纳米镍粉有军事用途和民事用途。民用方面主要在计算机产业。把超细镍粉材及玻璃粉末分散在有机溶剂中制成导电胶,把这种导电胶通过印刷网版印刷到陶瓷基片上,导电胶作为电子线路元件之间的导体,用纳米镍粉要比用其他材料便宜得很多。

  纳米镍粉烧结成多孔而轻质的海绵体,作为一个电极,在海绵体内部敷盖金属氧化物为绝缘层,并充添导电金属作为另一个电极,利用纳米材料的大比表面积制成超大容量的电容器。同样的道理,纳米镍粉还可以应用在燃料电池上,但还没有制成以直径在100nm以下的镍粉为原材料产品的报道,可以肯定的是,这是一个非常光明的前景。

  纳米镍粉在活化烧结中也有应用,只不过成本较高。还可以应用于原子能工业、电子工业、发酵及医疗等行业,并可作为金属、玻璃、陶瓷等的焊接材料。把纳米的镍粉和铜粉混合到纤维原液中,喷出0.1mm的丝,经纺织后可作为寒冷地带的保温服,这已经有一定量的应用。在其他方面,纳米镍粉还可应用在阴极射线管的吸气剂,颜料和涂层,金刚石切割工具的胎体粉,磁性材料,电子元件方面等等。

“四个避免”看实施

  我国有不少纳米粉体生产线的产能已居世界领先地位,市场需求巨大,产业化前景广阔。但也出现了纳米产品满天飞的混乱局面。标准实施在即,其引导产业化、规范市场秩序的效果如何,要看是否能够达到以下目的:

  一、避免概念炒作。人们对纳米产品的认识应统一到纳米标准上来。什么是纳米尺度、纳米材料、纳米技术以及纳米纤维、纳米薄膜等等,在术语标准中已经明确。如纳米尺度,标准发布前有两种说法, 0.1nm100 nm1nm100 nm,标准采用了后者。如此表述明确的说法在术语标准中就有66种。在经过权威部门检测,符合标准的就是纳米材料,否则就不能冠以纳米的字样。

  二、避免不正确地选材与混用。以往纳米产品牌号混杂,类别交叉不清。标准明确规定各类产品的牌号与表示方法,同时有些标准对分类也有明确的规定。如在纳米氧化锌的标准中将产品分为3类,各类的主要用途不同,不同的用户及购买者可以根据需要选择使用,以达到物尽其用。 

  三、避免产品性能评判尺度的不统一。调查发现,不同生产方法甚至相同的生产方法得到的产品,其性能指标不一致、不统一。标准明确规定,不论采用哪一种方法,但性能指标都统一要求。例如纳米镍粉可以采用羰基法、水热氢还原法、等离子法、电爆炸法、共沉淀法5种方法生产,但性能指标要达到规定统一的要求。

  四、避免检测方法的不一致。标准对相应的技术指标,都规定了相应的试验方法、步骤以及检验规则。这就避免了各方采用的测试方法不一致,而得出的结果没有可比性的情况。只有规范测定方法,得出的结果才是科学与可信的,才能体现真正的纳米产品的属性。

  当然,无论引导产业还是规范市场,现有的标准还不够,建议有关方面加大纳米标准制定的力度,出台更多的纳米材料标准,以尽早形成我国的纳米材料技术标准体系。至于生产方面的准入制度,市场方面的认证制度等措施,有关方面也应尽早考虑。我们已经得了标准的先机,如果失去市场和产业化的先机,那是无法对自己、对国家、对后代交待的。

 

标准背后是扎实的科研基础

  纳米冰箱、纳米洗衣机、纳米丝绸,以至纳米水、纳米油……近年来,想找出一种还没有和“纳米”搭上界的产品,恐怕不是一件容易的事。伪“纳米”铺天盖地,但“纳米”却是真实的。7项纳米材料国家标准及相关专家提出的种种信息,给出了辨别真伪“纳米”的依据。

  标准起草人、天津化工研究设计院标准理化所所长刘幽若介绍了制定标准调研过程中得到的各类纳米材料的信息:1999年,发达国家纳米碳酸钙消费量约40万吨,2005年达到70万吨。2005年,我国纳米碳酸钙在塑料制品中的消费量达到5万吨,在高档油墨制品中的消费量将达到1万吨,卫生巾领域的消费量将达到1万吨,轿车漆所需纳米碳酸钙约8000吨,橡胶补强剂市场的消费量将达到5000吨,总需求量达到8万吨以上。2001年,国内纳米氧化锌材料的生产规模达到4000吨,许多厂家从那时开始酝酿着建立生产线。此后的两年,厂家和产量都有大幅度增加,2005年生产规模将达到10000吨。目前,我国除台湾外,应用纳米镍粉制成产品很少,全球纳米镍粉的实际最大年生产能力为20002500吨。纳米二氧化钛从1987年首次使用后,到1991年世界上已有11种含有纳米二氧化钛的金属闪光轿车面漆被应用。我国仅轿车面漆一项对含有纳米二氧化钛的金属闪光面漆就有很大的需求。

  刘幽若说,7项纳米材料标准是世界上首次发布的纳米材料国家标准,标准起草过程中的调研十分扎实。作为制定标准的一个方面依据,这些数据应该是可信的。

标准出台将改变纳米材料市场的无序

  全国纳米材料标准化工作组组长、冶金工业信息标准研究院副院长王丽敏将“纳米”产品的商业性炒作归结成三种情况。

  一是市场上有些产品根本不是纳米的产品,只是盗用纳米的“招牌”,欺骗消费者。近一段时间媒体上报道的不仅能对高血压、糖尿病、老年痴呆、皮肤过敏等十几种疾病产生显著疗效的“纳米水”当属此类。

  二是有些“纳米商品”还不是真正意义上的“纳米产品”。他们仅是在制造产品的某些原料上使用了纳米材料,例如,纳米电器仅是在门的PVC板上采用了纳米抗菌涂料,这种情况是否可以冠以纳米电器,有待于商榷。

  三是有些应用了纳米材料的产品厂家,也同样面临着“炒概念”、“伪纳米”等种种质疑和非议。这是由于纳米技术及产品的高技术特征,一般消费者无法用肉眼及一般方法鉴别其真伪,即使是专家,不用专门的仪器设备也很难辨真伪。例如某些纺织品的抗静电与抗阻燃功能。

  王丽敏建议,改变纳米材料市场这种无序与混乱状态的有效途径是,用标准术语来诠释纳米的概念,以防炒作,用统一的检验与评价方法来评价纳米尺度以及所具有的特殊性能与功能;对冠以纳米的产品商标权进行研究;对于一些产品由于使用添加了纳米材料的原料,性能有所改进但还不属于纳米产品的,可以强调具有的独特性能与功能;投入市场的纳米产品,须经权威部门认证等。

 

“纳米”是什么

   “纳米”是英文nanometer的中文译名,是一个长度计量单位。如同1米通常用1m表示,1纳米通常用1nm来表示,1nm等于10-9m

  1959年,美国著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼首次提出按人的意志安排一个原子和分子的设想,预言了纳米科技的出现。但最早以“纳米”命名的材料起源于20世纪80年代。

  据介绍,20世纪90年代初,我国科学家解思深等人实现了纳米碳管的定向生长,成功地合成了世界上最长的纳米碳管。90年代中期,中科院固体物理所制备出“内芯”为碳化钽的纳米电缆,这对人类制造肉眼看不见的微型器件和微型机器人有重要作用。1997年,中国科学院北京真空物理开放实验室在纳米电子学超密信息存储研究中获突破性进展,获得了信息存储点阵的点直径1.3nm的成果,比国外的最小存储点直径10nm小了近一个数量级。我国有不少纳米粉体生产线的产能居世界领先地位,年产量达吨级以上的已有20多条,这在世界上也是不多的,在这些产品中拥有许多我国自主知识产权。

七项纳米材料国家标准

    7项标准均为推荐性国家标准,包括1项术语标准、两项检测方法标准和4项产品标准,分别是:
     
《纳米材料术语》(GB/T19619-2004
     
《纳米粉末粒度分布的测定 X射线小角散射法》(GB/T13221-2004
     
《气体吸附BET法测定固态物质比表面积》(GB/T19587-2004
     
《纳米镍粉》(GB/T19588-2004
     
《纳米氧化锌》(GB/T19589-2004
     
《超微细碳酸钙》(GB/T19590-2004
     
《纳米二氧化钛》(GB/T19591-2004

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