二氧化硅在工業上的應用第1頁，課件共78頁，創作于2023年2月硅的分布與存在存在：沒有游離態，只有化合態分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構成礦物和巖石的主要成分。第2頁，課件共78頁，創作于2023年2月硅單質第3頁，課件共78頁，創作于2023年2月硅的物理性質硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。硅的結構類似于金剛石，熔點和沸點都很高，硬度大。導電性介于導體和絕緣體之間。第4頁，課件共78頁，創作于2023年2月第5頁，課件共78頁，創作于2023年2月硅的化學性質常溫下，化學性質不活潑，除氟氣、氫氟酸和強堿外，硅不跟其他物質（如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等）起反應。在加熱條件下，能跟一些非金屬反應。Si＋O2SiO2Si＋2H2SiH4（不穩定）高溫Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑第6頁，課件共78頁，創作于2023年2月硅的工業制法高溫在工業上，用碳在高溫下還原二氧化硅的方法制得粗硅。SiO2＋2CSi（粗硅）＋2CO↑與氯反應：Si＋2Cl2＝SiCl4(溫度為400～500℃)生成的SiCl4液體通過蒸餾，除去其中的硼、砷等雜質。然后用氫氣還原：SiCl4＋2H2Si＋4HCl高溫第7頁，課件共78頁，創作于2023年2月硅的用途硅是一種重要的非金屬單質，它的用途非常廣泛。作為良好的半導體材料，硅可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件，還可以制成太陽能電池，可制成有良好導磁性、耐酸性的合金。第8頁，課件共78頁，創作于2023年2月大規模集成電路第9頁，課件共78頁，創作于2023年2月太陽能電池第10頁，課件共78頁，創作于2023年2月第11頁，課件共78頁，創作于2023年2月第12頁，課件共78頁，創作于2023年2月第13頁，課件共78頁，創作于2023年2月瑪瑙第14頁，課件共78頁，創作于2023年2月第15頁，課件共78頁，創作于2023年2月第16頁，課件共78頁，創作于2023年2月二氧化硅的物理性質和用途物理性質：硬度大、熔點高、難溶于水用途：制光導纖維、電子工業重要部件、光學儀器、耐高溫化學儀器、。利用石英晶體制造石英電子表、石英鐘等。第17頁，課件共78頁，創作于2023年2月石英及制品石英制品第18頁，課件共78頁，創作于2023年2月硅礦山硅石第19頁，課件共78頁，創作于2023年2月水晶及制品第20頁，課件共78頁，創作于2023年2月水晶制品第21頁，課件共78頁，創作于2023年2月瑪瑙第22頁，課件共78頁，創作于2023年2月瑪瑙第23頁，課件共78頁，創作于2023年2月裝飾品石英坩堝光導纖維石英手表光學儀器精密儀器軸承耐磨器皿SiO2二氧化硅的用途第24頁，課件共78頁，創作于2023年2月納米二氧化硅具有強的電子、電性能，可使材料性能出現大的改觀。納米二氧化硅能較大地提高環氧樹脂的拉伸強度、沖擊強度、斷裂伸長率、熱穩定性等性能，保持透明度。

第25頁，課件共78頁，創作于2023年2月納米二氧化硅的改性第26頁，課件共78頁，創作于2023年2月稱取4g的納米SiO2粉體裝入燒杯，加入100mL去離子水，同時攪拌；再向燒杯中加入15mLH2O2和15mL無水乙醇溶液，超聲分散30min，使用培養皿封口，放入陰涼處靜置24h。

第27頁，課件共78頁，創作于2023年2月將上述混合懸浮液加入三頸燒瓶，使用油浴鍋加熱至60~C，同時進行機械攪拌，攪拌速度為400r／min。取120mL乙酸乙酯溶液加入三頸燒瓶。

第28頁，課件共78頁，創作于2023年2月使用0．1mol／L氨水把反應環境的pH值調節到8～9，再取0．5mL~-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷加入三頸燒瓶，反應8h(以改性后的親油性粉體完全進入有機相為準)。待反應結束，靜置6h使水相、油相分層，然后用分液漏斗分離有機相，加熱有機相至80℃進行蒸餾，使乙酸乙酯蒸發，并冷凝回收，粉體在60℃干燥12h得到親油性納米SiO2粉體。第29頁，課件共78頁，創作于2023年2月第30頁，課件共78頁，創作于2023年2月第31頁，課件共78頁，創作于2023年2月第32頁，課件共78頁，創作于2023年2月硅烷偶聯劑改性二氧化硅第33頁，課件共78頁，創作于2023年2月第34頁，課件共78頁，創作于2023年2月第35頁，課件共78頁，創作于2023年2月第36頁，課件共78頁，創作于2023年2月第37頁，課件共78頁，創作于2023年2月第38頁，課件共78頁，創作于2023年2月改性二氧化硅增韌環氧樹脂第39頁，課件共78頁，創作于2023年2月1、耐熱性：由于納米二氧化硅粒子比表面積很大，與環氧基體的界面粘接作用強，吸收大量沖擊能，還增加了基體的剛性，因此納米二氧化硅粒子在一定范圍內增強增韌環氧樹脂，同時還提高了材料的耐熱性。

第40頁，課件共78頁，創作于2023年2月2、

增強增韌作用由于納米二氧化硅粒子的加入，環氧樹脂復合材料的沖擊強度、拉伸強度、斷裂伸長率等性能在一定范圍內有較大提高，這說明納米二氧化硅粒子起到了增強增韌作用。它突出了納米級二氧化硅優良的填充特性，使材料性能得到了較大的提高。第41頁，課件共78頁，創作于2023年2月制備方法：

在攪拌狀態下把經烘干脫水的納米二氧化硅加入到溶有偶聯劑的溶劑中，然后用碾磨、高速剪切、球磨、砂磨、超聲波等處理幾十分鐘。在攪拌狀態下，將上述溶液和環氧樹脂混合均勻，脫除溶劑，升溫至130℃，使偶聯劑與環氧樹脂反應1h．冷卻后，加入化學計量的固化劑，混合均勻，抽空脫氣后澆入涂有脫膜劑并預熱好的鋼模中，經程序升溫固化完全后冷卻脫膜。

第42頁，課件共78頁，創作于2023年2月添加量：環氧樹脂與納米二氧化硅質量之比100：5。第43頁，課件共78頁，創作于2023年2月

納米二氧化硅的分散:

由于納米粒子尺寸小，表面活性高，容易團聚而失去應有的對聚合物增強增韌的作用，因此制備納米粒子填充復合材料時，納米粒子應充分分散．碾磨、高速剪切、球磨、砂磨、超聲波等處理將有助于納米粒子在樹脂中的分散。

第44頁，課件共78頁，創作于2023年2月由于納米粒子的表面能高，吸附作用強，容易集聚，難以均勻、穩定地分散，用碾磨、高速剪切、球磨、砂磨、超聲波等方法和偶聯劑處理的方法促進納米二氧化硅在環氧樹脂中的均勻分散。第45頁，課件共78頁，創作于2023年2月第46頁，課件共78頁，創作于2023年2月各種材料配方均以EP100g為標準，基體配方為m(EP)：m(固化劑)：m(稀釋劑)：m(偶聯劑)=100：42：12：2，將納米SiO2按不同摻混量和環氧樹脂以及稀釋劑先在高速研磨機中研磨(研磨料直徑為2mm鋯珠)30min后，經真空捏合機攪拌10min后倒出A組分，靜置3d后和B組分(固化劑和偶聯劑)按比例混合，制成各種試件測試其7天的各種性能。第47頁，課件共78頁，創作于2023年2月

隨著納米SiO2摻混量的增大，環氧樹脂從牛頓流體向觸變性流體轉變。當納米SiO2的摻混量為5%和10%時，結構膠的觸變指數為1.8和5.8。納米SiO2對結構膠有較好的增韌作用；當納米SiO2的摻混量為5%時，鋼-鋼剪切強度21.3MPa，提高23.8%；當納米SiO2的摻混量為3%時，結構膠的沖擊強度為5.3kJ/m2，提高23.5%。第48頁，課件共78頁，創作于2023年2月在低摻混量范圍內，納米SiO2對環氧樹脂結構膠的拉伸強度沒有明顯影響，其摻混量增大結構膠的拉伸強度呈下降趨勢，但彈性模量有52.3%的提高，有利于工程應用。第49頁，課件共78頁，創作于2023年2月

SEM實驗表明高速研磨的分散方法，納米SiO2在環氧樹脂中分散基本均勻，納米SiO2誘發銀紋能力明顯，是增韌環氧樹脂結構膠的主要原因。通過高速研磨的方法制備的納米SiO2改性環氧樹脂結構膠的綜合性能良好，有積極的工程推廣價值。第50頁，課件共78頁，創作于2023年2月第51頁，課件共78頁，創作于2023年2月第52頁，課件共78頁，創作于2023年2月第53頁，課件共78頁，創作于2023年2月第54頁，課件共78頁，創作于2023年2月第55頁，課件共78頁，創作于2023年2月第56頁，課件共78頁，創作于2023年2月增強聚丙烯第57頁，課件共78頁，創作于2023年2月第58頁，課件共78頁，創作于2023年2月第59頁，課件共78頁，創作于2023年2月第60頁，課件共78頁，創作于2023年2月第61頁，課件共78頁，創作于2023年2月第62頁，課件共78頁，創作于2023年2月第63頁，課件共78頁，創作于2023年2月第64頁，課件共78頁，創作于2023年2月第65頁，課件共78頁，創作于2023年2月第66頁，課件共78頁，創作于2023年2月第67頁，課件共78頁，創作于2023年2月第68頁，課件共78頁，創作于2023年2月第69