二氧化硅广泛存在于自然界中，它是陶瓷、玻璃等非金属制品的主要成分。尤其是超细二氧化硅由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在橡胶、塑料、涂料等领域应用非常广泛。今天我们就来了解一下二氧化硅在这几大领域的应用。

Rubber

在橡胶中应用广泛的是气相二氧化硅，它在硫化硅橡胶中主要起到补强作用。由于硅橡胶分子链非常柔顺，链间分子作用非常弱，因此未经补强的橡胶强度非常弱，没有使用价值，必须经过补强之后才能使用。

气相二氧化硅表面结构（图片来源：有机硅氟资讯）

用气相法二氧化硅作为补强剂的橡胶物理性能良好，在医疗中有着广泛的应用，其制品涉及医学的各部门，比如颅脑外科、五官科、麻醉科、消化系统、心外科、腹外科及泌尿和生殖系统等。同时，灭菌橡胶医用手套和一次性使用橡胶检查手套、医用胶管和医用硅橡胶导管、医用瓶塞和人造硅橡胶器官等也属于医用橡胶制品。作为医用橡胶制品，必须满足无毒、化学惰性、不引起过敏、不能致病、不变形、易加工和抗老化性能好等要求，硅橡胶能够基本满足这些要求。

与炭黑相比，纳米二氧化硅填充绿色轮胎具有低滚动阻力，低耗油量，因而可取代炭黑填充轿车和卡车轮胎的趋势。现在绿色轮胎的概念已经出现，绿色轮胎不仅是指省油、安全、滚动阻力小的轮胎，同时也要满足原料和生产过程的绿色化。

纳米二氧化硅具有良好的补强性能，能改善橡胶的物理机械性能，广泛用于家用电器以及文体教育中的橡胶制品。

胶管胶带是橡胶工业中两个重要的部分，在其生产过程中，需要提高其耐磨性及耐疲劳性等，因此需要添加白炭黑以满足使用要求。

在胶鞋中，尤其是鞋底中，白炭黑能100%替代炭黑，所以胶鞋是白炭黑消耗量较大的产业之一。白炭黑作为补强填料，能增强鞋底的耐磨性、拉伸强度和、撕裂强度以及硬度，因此广泛用于浅色、彩色半透明和透明鞋底的制作。

传统的对塑料增韧的方法是在基体中加入橡胶类物质，该法虽然使材料的韧性大幅度提高，但同时也使材料的强度及加工性能等大幅度下降。

气相法白炭黑增韧塑料的增韧原理是无机刚性粒子增韧，它被添加到塑料中后，可以在不削弱材料刚性的前提下提高材料的韧性，甚至还能提高材料的刚性。

在环氧树脂中添加气相二氧化硅可明显改善其脆性，可以克服弹性体增韧而致的材料刚性和强度降低的缺陷，达到增强增韧的目的。

由于气相二氧化硅通过在凝聚相的物理过程提高了炭硅层的强度，使之能够阻止燃烧中热量和物质的传递。通过在EVA/MH共混体中添加气相二氧化硅并且减少总的填充量，在阻燃性能不变的情况下，其断裂伸长率可以提高一倍。

紫外光固化涂料(UVCC)是20世纪60年代开发的一种环保节能涂料。与传统涂料相比具有经济、环境友好、节能高效的特点，其缺点是设备和原料较贵，粘结力较差且易开裂等。

将纳米二氧化硅填充到紫外光固化涂料中，使涂料固化后的硬度有显著提高，耐热性也有所改善。同时可提紫外光固化涂膜的固化速度、涂膜硬度、附着力和低温下的热稳定性。

也有研究表明，纳米二氧化硅的存在可以明显提高环氧丙烯酸酯紫外光固化涂层的耐磨性能、硬度、冲击强度和柔韧性。

纳米二氧化硅能有效降低涂料因紫外线和红外光照射造成的色差值，提高外墙涂料的抗老化性。还可以明显增强涂料的硬度、附着力、耐候性能，提高涂料的黏度和防沉能力，增强涂料的稳定性。

彩色喷墨打印纸在生活领域中经常能够用到，特别是许多大型公司经常会使用它来进行文件打印。但是由于其表面有微孔和裂纹，所以就必须要有一种底涂来改善这种纸页的性能。而如果在这种底涂中添加了纳米二氧化硅之后，不仅能够有效提高底涂的作用，而且还能够提高纸页的整体质量，为纸页提供良好的吸收性能。

而且如果在颜料中加人纳米二氧化硅的话，可以制作性能良好的数码彩色喷墨打印纸专用涂料，不仅能够使涂料的载度适中，并且能够有效解决甲醛的问题，打印效果良好，材料易得，可以说经济又使用。

纳米二氧化硅还可以对聚乙烯的相关热能性有着良好的促进作用，不仅能够有效提高复合材料的热稳定性，而且在阻燃性能上也会有极大程度的提高。可以说在塑料涂料的应用中，纳米二氧化硅能够充分提高涂料的整体质量。

二氧化硅的使用在涂料领域内是非常广泛的，特别是在金属防护涂料中加入纳米二氧化硅的话，同样会使得涂料的质量有进一步提升。许多研究人员对纳米二氧化硅的作用做出了尝试，而结果表明，纳米二氧化硅可以明显增强金属防护涂料的炭质层强度，而且还会提高钢类建材的耐火极限。

参考资料：

[1]毛义梅等.纳米二氧化硅的制备及其在橡胶中的应用研究进展

[2]李建新等.纳米二氧化硅的制备、改性和在塑料中的应用

[3]符韵林等.纳米二氧化硅在涂料中的应用及其增强木材表面特性的构想

[4]彭轩斗等.纳米二氧化硅在涂料中的应用分析

[5]段先健等.气相二氧化硅的特性及其在橡胶中的应用

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