气相二氧化硅及其相关标准

气相二氧化硅及其相关标准，气相SiO2工业虽然经历了六十多年的发展，国际上2007年前只有国际标准ISO3262-20:2000(E)《涂料和添加剂--说明及一般方法 第二十部分:气相二氧化硅》规定了气相SiO2的一般技术指标和试验方法，但对一些关键指标如比表面积则尚未规定，具体指标和试验方法见表1。

在德国Degussa、Wacker、美国Cabot和日本Tokuyama四大公司都是根据企业的实际情况制定企业标准,而且各有差异。他们的非处理型气相SiO2的主要指标见表2

在中国，2007年前还没有国家和行业标准，沈阳化工股份有限公司使用的是国家军用标准GJB 1966-94(见表3)，广州吉必盛科技实业有限公司使用的企业标准Q/(GZ)GBS 01-2002(见表4)是修改采用国际标准ISO3262-20:2000(E)，同时增加了产品的比表面积等重要技术指标的测定内容和要求。

2007年广州吉必盛科技实业有限公司正与有关归口单位合作，申请在ISO3262-20:2000(E)标准的基础上制定气相SiO2的国家标准。该国家标准的制定，将统一我国气相SiO2的技术要求，规范市场，提高我国气相二氧化硅的市场竞争力，必将促进我国气相二氧化硅的发展。

由于气相SiO2在我国是生产和使用比较成熟的纳米粉体材料，制定国家标准的时间比较合适，又有ISO标准作为采标对象，国标的顺利完成有很好的基础，对推动其他纳米材料国标的制定将发挥示范作用。因此气相SiO2国家标准的制定必将推动我国纳米材料标准化体系建设和行业的发展，社会经济效益十分显著。(2007年7月26日)

2007年广州吉必盛科技实业有限公司已经申请了ISO3262-20:2000(E)标准的基础上制定气相SiO2的国家标准。

气相法白炭黑(学名气相二氧化硅)是利用氯硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形粉体材料，平均原生粒径约为7-40纳米，聚集体粒径约为200-300纳米，比表面积50~380m2/g，产品纯度高，SiO2含量不小于99.8%，是一种多功能的添加剂，广泛应用于涂料行业, 可起到增稠、触变、消光、防沉等作用。气相法白炭黑一般有亲水型和疏水型两种产品，其中疏水型产品是利用亲水型产品通过表面化学处理而获得。

气相法白炭黑国内外生产现状

气相法白炭黑在国外已有60多年的生产历史。美、德、日等国经过多年的开发与研究，已大量生产和销售气相法白炭黑，并建立了完善的应用体系。2000年全球气相法白炭黑产量已达 15 万t/a，生产厂家首推德国Degussa公司，产量达6万t/a，占世界气相法白炭黑总产量的2/5左右，其次为美国Cabot、德国Wacker、日本Tokuyama，气相法白炭黑的生产高度集中，主要由以上几家公司控制着全球市场，而且技术也控制得非常严密。

我国从20世纪60年代开始小规模生产气相法白炭黑。目前国内仅有沈阳化工股份有限公司、上海氯碱化工股份有限公司和广州吉必时科技实业有限公司三家公司生产气相法白炭黑。其中沈阳化工股份有限公司的生产能力为1000吨/年，上海氯碱化工股份有限公司为100吨/年左右，它们所用原料均为四氯化硅。广州吉必时科技实业有限公司在国内首次实现利用有机硅副产物甲基三氯硅烷生产白炭黑，2007年的生产能力为1000吨/年，在五年内的生产能力将达到5000吨/年，其中疏水型产品的生产能力为500吨/年。目前国内气相法白炭黑还远远不能满足市场需求，因此气相法白炭黑列入了1999年颁布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》和2000年国务院批准发布的《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》。

流变性是涂料的重要性能，它直接影响到涂料的外观、施工性能及贮存稳定性等性能，而不同涂料体系对流变助剂的要求也有差异。对于油性体系而言，大部分流变助剂都是形成氢键而起作用，表面未处理的气相法白炭黑聚集体是含有多个羟基，一是孤立的、未受干扰的自由羟基;二是连生、彼此形成氢键的键合羟基。

孤立羟基占气相法白炭黑表面基团的12~15%，氢键键合羟基占28~35%。氢键键合羟基在油性体系中极易形成均匀的三维网状结构，这种三维网状结构(氢键)受机械影响(剪切力)时会破坏，粘度下降，使涂料恢复良好的流动性;当剪切力消除后，三维结构(氢键)会自行恢复，粘度上升。在完全非极性液体中，粘度回复时间只需几分之一秒，在极性液体中，回复时间较长，取决于气相法白炭黑的浓度和其分散程度。这一特性赋予油性涂料非常好的贮存性能和施工性能，特别是厚浆型涂料(如船舶漆)，既能保证涂料在一定的施工剪切力下有良好的流动性，又能保证涂膜的一次施工厚度。在施工过程中，由于涂层边缘的溶剂挥发较快，导致表面张力不均匀，容易使涂料向边缘移动，二氧化硅网络能够有效地阻止涂料的移动而形成厚边，同时还可防止涂料在固化过程中的流挂现象，使涂层均匀。与此同时，气相法白炭黑由于能形成氢键而提高体系的中低剪切粘度，从而起到增稠作用。因此，气相法白炭黑在油性体系当中的应用非常广泛。不过在水性体系中，由于水分子也会与气相法白炭黑形成氢键，大大影响其作用，所以通常会对其表面进行封端处理，并引入氧化铝等改性，利用配位效应而起流变作用，以避开水的影响。但从2007年前应用的情况来看，都不是很理想，需要反复搭配实验，而且使用不当时还会导致体系有肝化的趋势。

气相法白炭黑应用在船舶双组分富锌底漆的典型配方:

组分一(基料) 组分二(固化剂)

二甲苯 8.4 二甲苯 44.8

环氧树脂 8.0 环氧树脂 21.0

气相法白炭黑(HL300) 0.5 二亚乙基三胺 4.2

膨润土 1.0 丙二醇甲基乙醚 30

锌粉 76.5

分散剂 0.1

吸水剂 0.5

丙二醇甲基乙醚 5.0

合计 100.0 合计 100.0

气相法白炭黑是一种理想的防沉剂，它形成的氢键结构非常均匀稳定，而且是三维网状结构。因此，对于防止涂料体系中颜料的沉淀非常有效。特别是对于色浆体系，适当的添加量将大大提高色浆的稳定性，而且能够减少润湿分散剂的量，以提高色浆的适用性并减少色浆对涂料体系的影响。气相法白炭黑的防沉作用对涂料存放非常有利，特别是某些颜料如金属粉和薄片，都极易沉淀及不能完全悬浮，使用气相法白炭黑可保证其分散不沉淀，明显改善涂料的开罐性能。以配方总量计，气相法白炭黑用量在0.4%至0.8%的范围内，但特殊情况下，比如富锌漆，需增加到2%。

在粉末体系中，当干(低水分含量)粒子小于75μm，粒子之间的作用力导致粉体通常粘结团聚(特别是25μm尺寸以下的粒子)，难以实现流态化，此时可以添加气相法白炭黑解决这个问题。气相法白炭黑的小粒径和高表面能，使其吸附在涂料粉体的表面，并在粉体表面形成一个表层，提高粉料的分散性。要提高助分散剂在粉体颗粒的粘结附着力，最好采用疏水型白炭黑，因为在小微米尺寸范围内，它们可以使粉体颗粒吸附力最大化，同时由于是疏水性产品，覆盖在粉体颗粒时可减少水份的吸附，这样可防止流动时结块。

在同一涂料系统中，加入气相法白炭黑可以明显缩短分散时间，提高生产效率。但值得注意的是，先将白炭黑分散完全效果更好。作为助分散剂的白炭黑添加量不宜太多，一般不超过1%，因为添加量过多会造成体系触变性能太强，导致分散时边缘剪切力不够而呈冻状，影响分散效率。特殊情况如富锌漆需要添加2%时，可以同时配搭其它流变助剂一起使用，并利用醇类溶剂调整气相法白炭黑的流变性能。

粉末涂料的典型配方:

组分 含量%

丙烯酸树脂 68.5

环氧树脂 20.0

十二烯酸(固化剂) 9.0

钛白粉 2.0

气相法白炭黑 0.5

合计 100.0

气相法白炭黑折光指数1.46 , 与成膜树脂的折光指数接近，对漆膜颜色没有影响。在成膜过程中迁移到漆膜表面，能使漆膜表面产生预期粗糙度，明显地降低其表面光泽，是一种良好的消光剂。消光效果主要取决于产品的三个性能:孔积率，粒径和表面处理。使用气相法白炭黑时要注意与漆膜厚度的匹配，在厚膜漆里采用颗粒非常细的气相法白炭黑，是不能产生适当的粗糙度的微细表面，反之如在薄膜漆里采用颗粒粗大气相法白炭黑，虽然其消光效果非常好，但是漆膜表面的粗糙度将不能为绝大多数用户接受。

3.5 抗耐磨剂

气相法白炭黑采用甲基丙烯硅烷进行表面处理后，可以添加到聚氨酯涂料中，起到耐摩擦的作用。加入5%-15%的气相法白炭黑，耐摩擦性可提高10%至35%，同时涂料的流变性能和干膜的光学性能都不受负面影响。此时，添加量大的气相法白炭黑应该认为是活性填料，而不是助剂。

3.6 抗耐候剂

气相法白炭黑具有一定的紫外光吸收、红外反射的特性，经分光光度计测试表面，添加了气相法白炭黑涂膜的UV屏蔽性得到提高，其中对UVA(320-400nm)屏蔽率达到88%;对UVB(290-320nm)屏蔽率达到85%;对UVC(200-290nm)屏蔽仍在70~80%。气相法二氧化硅使用量为3%时，涂膜的UV屏蔽性最好，人工加速气候老化和人工辐射暴露老化时间由原来的250小时(粉化1级、变色2级)提高到600小时(无粉化，漆膜无变色，色差值4.8)。

气相法白炭黑在涂料成膜时能够聚结成网状结构，可大大提高涂料涂层的强度及致密性，提高其耐洗刷性、抗划伤性，提高涂层与基材之间的结合强度。

4 气相法白炭黑在涂料中应用的主要技术关键

气相法白炭黑比表面积大，表面能高，非常容易团聚，在应用过程中必须适当分散，才能取得最有效的作用。在涂料生产过程中，气相法白炭黑的表面处理、添加方式、分散设备的选择等，影响到气相法白炭黑在涂料中的分散状态。假若分散不足，三维网状结构便不能充分形成，分散过度又只能形成小部分网络。与其它增稠剂类似，分散时浆料的配比直接决定了分散效率，只有合适的配比才能分散完全;添加次序对分散效率也有影响，一般情况下，最好是先把白炭黑分散成预浆，然后再投入粉料分散细度。用气相法白炭黑配漆，除了配成浆状物后加到漆里分散外，还可直接调配在漆中。通常在容器内，以线速度20m/s(约1000r/min)的搅拌叶轮分散10-15分钟就可达到充分的分散。如果同时将白炭黑和粉料一起投料并分散，将降低分散效率，直接影响白炭黑的增稠及防沉等效果。(见表4)。

表4 气相法白炭黑的分散效果

预浆体系和推荐配比(重量) 分散速度 分散时间 效果

溶剂:白炭黑 =

100:9-12 22米/秒 15分钟 分散完全，预浆呈现冻状，配成漆后粘度正常

溶剂:树脂:白炭黑 =

60:40:8-10 22米/秒 15分钟 分散完全，预浆呈现冻状，配成漆后粘度正常

溶剂:树脂:白炭黑:粉料 =

60:40:8-10:200-300 30米/秒 20分钟 分散效果无法观察，只能通过细度来控制，但成漆粘度偏低

气相法白炭黑作为助剂添加到涂料中，有最佳的添加量，如添加量不足，起不到预期的效应。但添加量过多，不但浪费，而且还可能起副作用，使涂料产品质量下降。要充分发挥气相法白炭黑的功能，必须对涂料配方充分了解，分析哪些原料会妨碍或促进气相法白炭黑的功能，选择最佳的添加量。通常具有多重氢键的原料都可提高其效率，而单氢键的原料却会造成气相法白炭黑表面羟基的封端，影响其效率。另外，水性体系的PH值对气相法白炭黑的功能有很大影响，PH在7.5至8.5之间时，除非加入添加剂，否则气相法白炭黑将不能有效发挥其作用，PH大于10.8时，气相法白炭黑便会溶于水中。

5 结论

1)气相法白炭黑由于其特殊结构，可广泛应用于涂料行业中，起到增稠、触变、消光、防沉等作用。

2)气相法白炭黑要发挥其良好性能，要充分考虑其在涂料中的分散、稳定等应用关键点，同时在配方设计过程中要注意涂料体系对其的影响。

气相二氧化硅(国内俗称气相法白炭黑，以下简称气相SiO2)是利用卤硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形二氧化硅产品，该产品的原生粒径在7-40nm之间，比表面积一般在100m2/g~400m2/g范围内，产品纯度高，SiO2含量不小于99.8%，是一种极其重要的无机纳米粉体材料。由于其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性而在橡胶、塑料、电子、涂料、医药、农业和CMP等领域得到广泛的应用。气相SiO2一般有亲水型和疏水型两种产品，其中疏水型产品是利用亲水型产品通过表面化学处理而获得。

自1941年德国Degussa公司成功开发出气相SiO2的生产技术以来，2007年全世界的气相SiO2年总产量已超过15万吨，而且生产技术高度集中，主要由德国Degussa，Wacker，美国Cabot及日本Tokuyama等少数几家公司控制全球市场，技术也控制的非常严密。

世界上气相SiO2发展的一个基本模式是生产企业与有机硅单体和后加工企业关系密切，气相SiO2生产厂家利用有机硅单体厂生产过程中的副产物为主要原料制备气相SiO2，而在气相SiO2生产过程中所产生的副产物HCl则返回有机硅单体厂用于有机硅的合成，此外气相SiO2产品出来之后又大量用于有机硅产品的后加工，这样形成一个资源利用、相互促进发展的良性循环。所以在全球最大的有机硅企业Dowcorning和GE公司单体工厂附近有最大的气相SiO2生产企业Cabot和Degussa公司，而Wacker公司则本身是两大类产品的生产企业。

国内气相二氧化硅早期主要用于军工领域，2007年大量用于民用工业，如有机硅材料、电器、电子、胶粘剂、原子灰、涂料、油墨、造纸、润滑油等领域，为传统产品的升级换代提供了坚实的基础。据初步统计，我国2007年气相SiO2的总用量已经超过3500吨/年，并以极快的速度增长，估计到2005年用量将达到5000吨/年。2007年我国仅有和广州吉必盛科技实业有限公司、沈阳化工股份有限公司和上海氯碱化工股份有限公司三家公司生产气相SiO2产品。

广州吉必盛科技实业有限公司在国内首次实现利用有机硅副产物甲基三氯硅烷生产气相SiO2，2007年的生产能力为500吨/年，公司的二期工程正在进行中，预计2004年将达到2500吨/年，公司计划在5年内生产能力达到5000吨/年。目前国内气相SiO2还远远不能满足市场需求，部分要依赖于进口，尤其是疏水型产品，国内产品与国外差距比较大，产品性能不稳定，牌号少，产品几乎全部依赖于进口。因此在1997年12月29日国务院批准执行的《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》中列入了"5000吨/年气相法白炭黑项目"。在2001年发布的新目录中也列入了气相SiO2产品 。

1、气相二氧化硅和指甲油　　在指甲油中，AEROSIL气相二氧化硅可以保证色素在光亮剂中分布均匀，防止色素沉淀，并可提供最终产品的流变性，从而改善涂布性。如果所使用的溶剂体系折射率与AEROSIL气相二氧化硅的一致（1.48），就可以形成透明的指甲油配方，例如底彩和面彩。否则，当使用浓度较高时，它具有消光作用，反而消减所需光泽。亲水性和疏水性AEROSIL气相二氧化硅产品均可用于指甲油中，建议AEROSIL使用浓度介于0.25-4.0%之间。　　2、气相二氧化硅和唇膏　　在唇膏中，AEROSIL气相二氧化硅可令色素分布均匀，并可大大提高耐温性，防止唇膏在温度升高市出现软化现象，涂抹到双唇以后，AEROSIL能够防止唇膏转移到细小的唇纹之中而出现洇渗，令唇膏持久不脱色。当使用浓度较高时，光泽会下降。　　根据所需产品特性，可选用AEROSIL 200或AEROSIL R972，浓度为0.25-4%。在某些特殊配方中，如粉底或润唇膏中，可以使用高达10%的AEROSIL R972。　　3、气相二氧化硅和眼部护理　　很多眼部和脸部用彩妆产品，包括蜜粉、粉底、胭脂、睫毛膏和眼线等，仅使用AEROISL 气相二氧化硅就可获得所需的各种特性和必要的稳定性。AEROSIL气相二氧化硅是高效的抗结剂和自由流动剂，能提高储存稳定性和粉状产品的分散性。AEROSIL也令化妆品得以使用色素，特别市在高固体含量的情况下，最后，AEROSIL可作为高效的加工助剂用于研磨和过滤粉质。

疏水性

相关作用

疏水性气相二氧化硅一般是经过后处理的产品。可以选用不同型号的气相法二氧化硅或沉淀法二氧化硅作为原料，通过硅烃基基团与合适的化合物反应；例如吉必盛就是通过硅烃基与二甲基二氯硅烷反应得到的。这一产品由于表面连接不水解的甲基基团而呈疏水性。

与原本亲水性二氧化硅不同的是，疏水性气相二氧化硅不能被水所湿润。尽管疏水性气相二氧化硅密度大于水的密度，但它们可以浮于水面上。疏水化后，所吸收的水分的量会比原来亲水性气相化硅大幅降低，例如 在相对湿度80%的空气中，Hn-215只吸附0.5%的水，而具有相同比表面积的亲水性气相二氧化硅Hn-150，其吸水量可提高10倍以上。

气相二氧化硅对应牌号应用

（1）高温硫化硅橡胶（HTV）：气相二氧化硅在HTV中主要起到补强的作用，赋予HTV良好的力学性能、介电性能。推荐产品：HL-200，HL-200H，HL-300，HL-380，HB-215，HB-615，HB-620，HB-630， HB-139。推荐用量10~50份。

（2）室温硫化硅橡胶（RTV）及胶粘剂：气相二氧化硅在体系中主要起到补强、增稠、触变的作用，赋予RTV优良的力学性能、触变性能。可广泛应用于硅酮胶、PU胶、聚硫橡胶、环氧树脂等。推荐产品HL-150，HL-200，HB-215，HB-615，HB-139，HB-135。推荐用量3~20份。

（3）涂料、油墨和油漆：气相二氧化硅在涂料、油墨和油漆中，主要起到增稠和触变的效果，白炭黑分散在体系中能形成良好的纳米粒子网络，当施加剪切力后，网络被破坏，而剪切力消除后，网络又能迅速恢复，从而起到增稠、触变和防沉降的作用。此外也可以提高材料的物理机械性能。在粉末体系中，还能提高产品的流动性和防止结块。推荐产品：HL-150，HL-200，HL-300；HB-215，HB-615，HB-620，HB-630，HB-139，推荐用量0.5~3份。

（4）橡胶及弹性体：气相二氧化硅在橡胶及弹性体中主要起到补强的作用，可提高材料的力学性能，推荐产品：HL-150，HL-200，HL-300，HB-139，HB-215，HB-615，HB-630，推荐用量1~5份。

（5）隔热保温材料：气相二氧化硅由于具有粒径小，比表面积大，孔隙率高等特点，同时又耐高低温，应用于隔热保温材料，具有良好的隔热效果，可制备纳米孔绝热材料。推荐产品HL-150，HL-200。

（6）塑料：气相二氧化硅在塑料中可以起到增强增韧的作用，改善产品的加工性能和外观；提高物理机械性能。推荐产品：HL-200，HL-300，HB-139，HB-630。推荐用量0.3~3份。

有机物电致发光器材（OELD）是目前新开发研制的一种新型平面显示器件，具有开启和驱动电压低，且可直流电压驱动，可与规模集成电路相匹配，易实现全彩色化，发光亮度高（105cd/m2）等优点，但OELD器件使用寿命还不能满足应用要求，其中需要解决的技术难点之一就是器件的封装材料和封装技术。目前，国外（日、美、欧洲等）广泛采用有机硅改性环氧树脂，即通过两者之间的共混、共聚或接枝反应而达到既能降低环氧树脂内应力又能形成分子内增韧，提高耐高温性能，同时也提高有机硅的防水、防油、抗氧性能，但其需要的固化时间较长（几个小时到几天），要加快固化反应，需要在较高温度（60℃至100℃以上）或增大固化剂的使用量，这不但增加成本，而且还难于满足大规模器件生产线对封装材料的要求（时间短、室温封装）。将经表面活性处理后的纳米二氧化硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基质中，可以大幅度地缩短封装材料固化时间（为2.0-2.5h）,且固化温度可降低到室温,使OELD器件密封性能得到显著提高,增加OELD器件的使用寿命。

树脂基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，但近年来材料界和国民经济支柱产业对树脂基材料使用性能的要求越来越高，如何合成高性能的树脂基复合材料，已成为当前材料界和企业界的重要课题。气相法纳米级二氧化硅的问世，为树脂基复合材料的合成提供了新的机遇，为传统树脂基材料的改性提供了一条新的途径，只要能将气相二氧化硅（气相白碳黑）颗粒充分、均匀地分散到树脂材料中，完全能达到全面改善树脂基材料性能的目的。

1、提高强度和延伸率。环氧树脂是基本的树脂材料，把气相二氧化硅（气相白碳黑）添加到环氧树脂中，在结构上完全不同于粗晶二氧化硅（白炭黑等）添加的环氧树脂基复合材料，粗晶二氧化硅一般作为补强剂加入，它主要分布在高分子材料的链间中，而纳米二氧化硅由于表面严重的配位不足、庞大的比表面积以及表面欠氧等特点，使它表现出极强的活性，很容易和环氧环状分子的氧起键合作用，提高了分子间的键力，同时尚有一部分纳米二氧化硅颗粒仍然分布在高分子链的空隙中，与粗晶二氧化硅颗粒相比较，表现很高的流涟性，从而使气相法纳米二氧化硅（气相白碳黑）添加的环氧树脂材料强度、韧性、延展性均大幅度提高。

2、提高耐磨性和改善材料表面的光洁度。气相法纳米级二氧化硅颗粒比普通二氧化硅要小100-1000倍，将其添加到环氧树脂中，有利于拉成丝。由于气相纳米二氧化硅的高流动性和小尺寸效应，使材料表面更加致密细洁，摩擦系数变小，加之纳米颗粒的高强度，使材料的耐磨性大大增强。

3、抗老化性能。环氧树脂基复合材料使用过程中一个致命的弱点是抗老化性能差，其原因主要是太阳辐射的280-400nm波段的紫外线中、长波作用，它对树脂基复合材料的破坏作用是十分严重的，高分子链的降解致使树脂基复合材料迅速老化。而气相纳米二氧化硅（气相白碳黑）可以强烈地反射紫外线，加入到环氧树脂中可大大减少紫外线对环氧树脂的降解作用，从而达到延缓材料老化的目的。

利用气相二氧化硅（气相白碳黑）透光、粒度小，可以使塑料变得更加致密，在聚苯乙烯塑料薄膜中添加二氧化硅后，不但提高其透明度、强度、韧性，而且防水性能和抗老化性能也明显提高。通过在普通塑料聚氯乙烯中添加少量纳米二氧化硅后生产出的塑钢门窗硬度、光洁度和抗老化性能均大幅提高。利用纳米二氧化硅对普通塑料聚丙烯进行改性，主要技术指标（吸水率、绝缘电阻、压缩残余变形、挠曲强度等）均达到或超过工程塑料尼龙6的性能指标，实现了聚丙烯铁道配件替代尼龙6使用，产品成本大幅下降，其经济效益和社会效益十分显著。

我国是涂料生产和消费大国，但当前国产涂料普遍存在着性能方面的不足，诸如悬浮稳定性差、触变性差、耐候性差、耐洗刷性差等，致使每年需进口大量高质量的涂料。上海、北京、杭州、宁波等地的一些涂料生产企业敢于创新，成功地实现了气相二氧化硅（气相白碳黑）在涂料中的应用，这种纳米改性涂料一改以往产品的不足，经检测其主要性能指标除对比率不变外，其余均大幅提高，如外墙涂料的耐洗刷性由原来的一千多次提高到一万多次，人工加速气候老化和人工辐射暴露老化时间由原来的250小时（粉化1级、变色2级）提高到600小时（无粉化，漆膜无变色，色差值4.8），此外涂膜与墙体结合强度大幅提高，涂膜硬度显著增加，表面自洁能力也获得改善。

橡胶是一种伸缩性优异的弹性体，但其综合性能并不令人满意，生产橡胶制品过程中通常需在胶料中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性，但由于炭黑的加入使得制品均为黑色，且档次不高。而气相法二氧化硅（气相白碳黑）在我国的问世为生产出色彩新颖、性能优异的新一代橡胶制品奠定了物质基础。

在普通橡胶中添加少量气相二氧化硅（气相白碳黑）后，产品的强度、耐磨性和抗老化性等性能均达到或超过高档橡胶制品，而且可以保持颜色长久不变。纳米改性彩色三元乙丙防水卷材，其耐磨性、抗拉强度、抗折性、抗老化性能均提高明显，且色彩鲜艳，保色效果优异。彩色轮胎的研制工作也取得了一定的进展，如轮胎侧面胶的抗折性能由原来的10万次提高到50万次以上，有望在不久的将来，实现国产汽车、摩托车轮胎的彩色化。

有机颜（染）料虽具有鲜艳的色彩和很强的着色力，但一般耐光、耐热、耐溶剂和耐迁移性能往往不及无机颜料。通过添加气相二氧化硅（气相白碳黑）对有机颜（染）料进行表面改性处理，不但使颜（染）料抗老化性能大幅提高，而且亮度、色调和饱和度等指标也均出现一定程度的提高，性能可与进口高档产品相媲美，极大地拓宽了有机颜（染）料的档次和应用范围。

用气相二氧化硅（气相白碳黑）代替纳米Al2O3添加到95瓷里，既可以起到纳米颗粒的作用，同时它又是第二相的颗粒，不但提高陶瓷材料的强度、韧性，而且提高了材料的硬度和弹性模量等性能，其效果比添加Al2O3更理想。利用气相二氧化硅（气相白碳黑）来复合陶瓷基片，不但提高了基片的致密性、韧性和光洁度，而且烧结温度大幅降低。此外，气相二氧化硅（气相白碳黑）在陶瓷过滤网、刚玉球等陶瓷产品中应用效果也十分显著。

密封胶、粘结剂是量大、面广、使用范围宽的重要产品。它要求产品粘度、流动性、固化速度达最佳条件。我国在这个领域的产品比较落后，高档的密封胶和粘结剂都依赖进口。国外在这个领域的产品已经采用纳米材料作改性剂，而气相二氧化硅（气相白碳黑）是首选材料，它主要是在气相二氧化硅（气相白碳黑）表面包敷一层有机材料，使之具有憎水性，将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构，即气相二氧化硅（气相白碳黑）小颗粒形成网络结构抑制胶体流动，加快固化速度，提高粘结效果，由于气相二氧化硅（气相白碳黑）颗粒尺小从而也增加了产品的密封性和防渗性。

玻璃钢制品虽然有轻质、高强、耐腐蚀等优点，但其本身硬度较低、耐磨性较差。有关专家通过超声分散方法将气相二氧化硅（气相白碳黑）添加到胶衣树脂中，与未加气相二氧化硅（气相白碳黑）的胶衣做性能对比实验，发现其莫氏硬度由原来的2.2级（相当于石膏的硬度）提高到2.8~2.9级（3级是天然大理石硬度），耐磨性提高1~2倍，因纳米颗粒与有机高分子产生接枝和键合作用，使材料韧性增加，故抗拉强度和抗冲击强度提高1倍以上，耐热性能也大幅提高。

随着当前城市生活垃圾的大幅增长以及环境污染的日趋严重，加大消灭“四害”的力度、预防疾病的传播已十分迫切。在树干上涂刷石灰、向垃圾箱喷洒药水已作用不大，现在大城市已采用喷涂中枢神经麻醉药类杀虫剂来消灭蚊子、苍蝇、蟑螂等昆虫类害虫，但这些杀虫剂多从国外进口，价格较高，喷涂后有效期较短（只有一个月）。采用气相二氧化硅（气相白碳黑）为载体吸附该类杀虫剂，起到了很好的缓释效果，据测定，其喷涂后有效期长达一年以上。

对于化妆品来说，要求对紫外线屏蔽能力强，最好是既能防护紫外中波（UVB）对人体的危害，亦能对紫外长波（UVA）起防护作用。实质上，紫外屏蔽包括两方面，一是前面所述对紫外线的吸收，另一方面是对紫外线的反射，目前，世界上从紫外反射性能角度开发的抗紫外剂还未见报道。

在防晒产品中以往多使用有机化合物为紫外线吸收剂，但是存在诸如为了尽可能保护皮肤不接触紫外线而提高添加量之后，会增加发生皮肤癌以及产生化学性过敏等问题，而气相二氧化硅（气相白碳黑）为无机成分，易于与化妆品其它组分配伍，无毒、无味，不存在上述问题，且自身为白色，可以简单地加以着色，尤其可贵的是气相二氧化硅（气相白碳黑）反射紫外能力强、稳定性好，被紫外线照射后不分解，不变色，也不会与配方中其它组分起化学反应。气相二氧化硅（气相白碳黑）的这些突出特点为防晒化妆品的升级换代奠定了良好的基础。

利用气相二氧化硅（气相白碳黑）庞大的比表面积、表面多介孔结构和超强的吸附能力以及奇异的理化特性，将银离子等功能离子均匀地设计到气相二氧化硅（气相白碳黑）表面的介孔中，并实施稳定，成功开发出高效、持久、耐高温、广谱抗菌的纳米抗菌粉（粒径只有70纳米左右），不但填补国内空白，而且主要技术指标均达到或超过日本同类产品。经检测，当纳米抗菌粉在水中的浓度仅为0.315%时，对革兰氏阳性代表菌种与革兰氏阴性代表菌种的抗菌能力就可以非常明显的表露出来，抑菌圈出现2-3mm，且随着纳米抗菌粉在水中浓度的增加，抑菌圈明显增大。据测定，水中含Ag 为0.01mg/l时，就能完全杀灭水中的大肠杆菌，并能保持长达90天内不繁衍出新的菌丛。

将纳米抗菌粉应用于搪瓷釉料中，生产出具有防霉、抗菌功能的滚筒洗衣机，其抗菌率高达99%以上。应该指出的是，纳米抗菌粉在搪瓷釉料中使用条件较为苛刻，须在碱性较强的液体中和高温（900℃左右）烧瓷后仍保持很强的抗菌性能，这是其它抗菌粉望尘莫及的。将纳米抗菌粉添加在内墙涂料中，生产出了具有长久抗菌防霉功能的内墙涂料。将纳米抗菌粉用在妇女内裤洗涤剂、羊毛、羊绒洗涤剂、洗洁精、洗手液中，经卫生防疫部门检测，其抗菌性能十分显著。可以预见，随着人们健康意识的增强，纳米抗菌粉将逐渐被相关应用企业的广大民众所接受，在票据、医疗卫生、化学建材、家电制品、功能纤维、塑料制品等行业中崭露头角。

1、在光学领域的应用

纳米微粒应用于红外反射材料主要是制成薄膜和多层膜来使用。纳米微粒的膜材料在灯泡工业上有很好的应用前景。高压钠灯以及各种用于拍照、摄影的碘弧灯都要求强照明，但是灯丝被加热后69%的能量转化为红外线，这就表明有相当多的电能转化为热能被消耗掉，仅有一少部分转化为光能来照明，同时，灯管发热也会影响灯具的寿命，如何提高发光效率，增加照明度一直是急待解决的关键问题。纳米微粒的诞生为解决这个问题提供了一个新的途径。80年代以来，科研技术人员用气相二氧化硅（气相白碳黑）和气相法纳米二氧化钛TiO2微粒制成了多层干涉膜，总厚度为微米级，衬在灯泡罩的内壁，结果不但透光率好，而且有很强的红外线反射能力。据专家测算同种灯光亮度下，该种灯具与传统的卤素灯相比，可节约15%的电能。

2、新型有机玻璃添加剂

飞机的窗口材料常用的是有机玻璃（PMMA），当飞机在高空飞行时窗口材料经紫外线辐射易老化，造成透明度下降。为解决此问题，利用气相二氧化硅（气相白碳黑）极强的紫外反射性能，在有机玻璃生产过程中加入表面修饰后的气相二氧化硅（气相白碳黑），生产出的产品抗紫外线辐射能力提高一倍以上，抗冲击强度提高80%。

气相二氧化硅R812S是由AEROSIL300经HMDS(六甲基二硅氮烷)后处理的疏水型气相法二氧化硅。CAS NO:68 909-20-6

气相二氧化硅R812S是通过亲水性气相二氧化硅与HMDS(六甲基二硅氮烷)发生化学反应而制得。它具有疏水性(憎水性)，而且不能在水中分散。为了解决工业中一些特殊的技术问题，各种型号的疏水性气相二氧化硅被研发出来。如通过用硅烷或硅氧烷处理改性亲水级别的气相法二氧化硅生产疏水性的气相法二氧化硅，在最终的产品中，化学处理剂以化学键方式结合在原来的亲水性氧化物上。除了亲水性产品的上述优点外，疏水性气相二氧化硅产品的特点是:低吸湿性、很好的分散性、即使对于极性体系也有流变调节能力。有些产品，在疏水处理的基础上再经过结构改性，可为客户研发新产品和提高产品的性能提供进一步的帮助。例如:在液体体系中，疏水性气相二氧化硅可以达到高添加量，而对体系的粘度影响很小。

​采用大截面导线输电，可以适度降低电流密度，减少输电线路的功率损耗。《大截面导线及其相关技术》包括首创的四层结构大截面导线的研制，以及配套金具、施工机械与工器具、施工相关技术等内容，相关成果已在锦苏工程和宁东直流工程中得到实际应用。《大截面导线及其相关技术》内容全面、技术先进，且具有较高的推广应用价值，适合从事导线及配套金具研制、施工放线的科研技术人员使用。