·         纳米氧化锌分级分离设备   纳米氧化锌是近年来开发的新品种助剂，目前在国内已有工业化供应和使用。尽管其应用面还不广，总用量也不多，但在各类橡胶制品中都已起步，前景看好。   氧化锌在橡胶中主要用作硫化活性剂，通过它促进橡胶交联密度的提高，及确保各项物理机械性能的获得。此外，氧化锌还是氯丁橡胶的交联剂。实践表明：纳米氧化锌在这两方面应用与普通氧化锌比较毫不逊色，更因其表面活性大而可以实现减量配用，因此也被称为活性氧化锌。这种命名(指活性氧化锌)虽然形象化，但易在概念上引起误解和混淆。因为橡胶原材料的活性一般经表面活化处理或包覆涂层而得，如“活性胶粉”、“活性碳酸钙”。而纳米氧化锌在生产中未经活化处理，其反应活性纯粹来自纳米粒子的表面效应。故称之为“纳米氧化锌”，更为确切。   一、纳米材料的涵义和特点  纳米技术是从20世纪80年代兴起的，而纳米材料是指它所研究的对象物，其确切定义是“处于1￣100nm(10负9次方￣10负7次方米)尺寸范围的固体物质”。纳米材料因处于宏观和微观的过渡领域，具有普通材料所不具有的独特功能。过去人们对物质的认识局限于宏观和微观两大层次，前者以肉眼所见的***小尺寸为下限，而上限则无限，大到天体宇宙；而后者则是肉眼无法看到但又客观存在的微粒，如分子、原子、核子。纳米领域则是介于两者之间的过渡层次，相当于尺寸在1￣100nm 的超微粒子。当任何粒子细小到这范围时，就会出现性能与该物质固有性能迥异的现象，如金属粒子进入纳米范围后，由良导体转变为不良导体，此类反常现象总称为纳米现象或把所产生的效果称为“纳米效应”。具体包括：小尺寸效应、表面及界面效应、量子隧道效应等。  二、纳米氧化锌简介      早在纳米技术出现之间，橡胶工业就已和纳米材料(当时没有这种称谓)打了几十年的交道。大量应用的纳米材料是各类补强(硬质)炭黑、半补强炭黑和白炭黑，它们的粒径都位于纳米尺寸范围内。近年来，橡胶工业也开始应用一些新的纳米材料。这些材料原来在橡胶加工中就有应用，只是粒径大大超过100nm， 故不属于纳米级。经过制造工艺上的控制，把细度降到100nm以下，如纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米氧化铝及纳米氧化锌等。其中以纳米氧化锌的应用***为成熟，用量也***多。山西、河南、湖南均有生产单位，其价格大致和间接法氧化锌相当。      纳米氧化锌的粒子尺寸符合于纳米范围，一般在40￣50nm， 化学成分与普通氧化锌无异，因采用直接法制造，杂质含量较高，纯度(95％￣98％)低于间接法氧化锌(≥99％)，但因表面效应显著，反应活性反而大大超过普通氧化锌。      1.制造 采用湿法工艺即直接沉淀法制造，原料取自锌的废料( 如镀锌钢材的副产物)因而具有成本低的优势。将含锌废料用硫酸浸渍， 除去其杂质而得硫酸锌溶液，再与碳酸钠(或碳酸铵)沉淀而得碳酸锌(俗称透明氧化锌， 用作透明胶制品的硫化活性剂)。水洗后在100℃左右干燥，再以400℃煅烧而得，如图1所示。  镀锌废渣      硫酸                  碳酸氢铵    水    氢氧化铵          ────┐   ┌──                 ────┐  ┬  ┌────               ↓   ↓                             ↓  ↓  ↓                   ┌───┐                          ┌─────┐              │酸  浸│                          │ 溶   解  │              └─┬─┘                          └──┬──┘                  ↓                                    │              ┌───┐                                │              │去杂质│                                │              └─┬─┘                                │                  ↓                                    ↓              ┌───┐硫酸锌溶液    碳酸铵溶液  ┌─────┐              │过  滤├─────┐┌──────┤ 过   滤  │              └───┘          ↓↓            └─────┘                               ┌───┐                               │中  和│                               └─┬─┘                                   ↓                                  ┌───┐    ┌───┐                                  │过  滤├─→│蒸  发├─→硫酸铵                               └─┬─┘    └───┘                                   ↓                                  ┌───┐                               │水  洗│                               └─┬─┘                                   ↓                                  ┌───┐                               │干  燥│                               └─┬─┘                                   ↓                                  ┌───┐                 钠米氧化锌←─┤煅  烧│                               └───┘      图1 纳米氧化锌工艺流程      2.纳米氧化锌的理化指标      目前纳米氧化锌尚无国家标准，各生产厂家都统一按1994年制订的化工部行业标准HG/T2572-94执行，所规定的主要技术指标项目如表1所示。      表1 纳米氧化锌的主要技术指标      项目                  控制指标      氧化锌含量,％         95￣98      水分含量,％              0.7      水溶物含量,％≤          0.7      灼烧减量,％ ≤          1￣4      45μm筛余物含量,％≤     0.4      比表面积,m2/g≤         45.0      堆积密度,g/mL≤         0.35      3.活性      ①活性由来。如前已述，纳米氧化锌的活化并非来自外来附加物(为涂覆层)，亦非通过偶联剂的作用，而直接源自纳米粒子的表面效应。纳米ZnO 的平均粒径≤ 50nm，比表面积达45￣50m2/g，与普通氧化锌相差达10倍，如表2所示。      表2  纳米氧化锌与普通氧化锌的粒径与比表面积对比      对比项目      纳米氧化锌  普通氧化锌      粒径,nm         50           500      比表面积,m2/g   45          1￣5      因粒子细，纳米氧化锌的表面层的原子密集度大大增高，作为硫化活性剂使用的话，用量可大幅度降低。另外附带说明，应用纳米氧化锌后，硫化胶的透明度也可明显提高。      ②活性效果。作为硫化活性剂使用时，其活性效果相当于普通氧化锌的2.5倍。也就是说，如果普通氧化锌用量为5份，则改用活性氧化锌2份就够了，也就等于减量60％。而作为氯丁橡胶的交联剂使用时，使用4份就可以达到普通氧化锌5份的效果，亦即可减量20％。  .推广纳米氧化锌不仅因为它是纳米材料，另外还有三层意义：***、因为减量，可以取得可观的成本下降，给用户带来经济效益；第二，纳米氧化锌以镀锌废材为原料，因此有助于物质的再生利用和环境保护。第三、它在橡胶工业中的应用面广，影响也大。   现已经成功应用于：  山东淄博新亚新材料有限公司（二套10000吨/年产）  陕西中科纳米材料有限公司（二套10000吨/年产）  湖南株洲冶炼厂  宜兴久伦锌业集团  洛阳蓝天化工有限公司  甘肃天水荣昌工贸有限公司  台湾陆昌化工有限公司  常州巴龙化工有限公司  云南楚雄化工有限公司等等。