产品故事

精益求精,不断创新

来自赢创的气相金属氧化物

诞生70年来,赢创AEROXIDE®气相金属氧化物已成功应用于粉末涂料、光源、电子和光催化等众多领域。如今,作为赢创下一代电动汽车解决方案的重要组成部分,该产品系列中的氧化铝和二氧化钛产品还可提高电动汽车锂离子电池的安全性、性能和使用寿命,从而促进电动汽车的发展。

早在上世纪50年代,汽车行业就推动了赢创的前身公司——德固赛的氧化铝生产实验。当时,公司在研究“火焰水解工艺“的过程中,发现了完全不同的、令人震惊的应用。该工艺于1941年由德固赛发明并获得专利,起初用于生产二氧化硅。在此后,化学家们将这一工艺用于其他物质的实验,并发现了同样的原理也可以用于生产气相金属氧化物。

高温火焰水解

气态金属氯化物被送入氢氧火焰中,随后在高温下发生水解反应生成气相氧化物。赢创生产的AEROXIDE®产品具有化学纯度高、比表面积大的特点,其颗粒的尺寸和形态可以在生成过程中具体定义。

充满热情

氧化钛的成功应用最早可以追溯至1952年12月10日。化学家Ernst Wagner博士在给德固赛管理层的电报中写道:“TiO2试验于几天前开始,基本上证实了使用混合物燃烧器和火焰管工艺的可能性。”在同一条电报中,Wagner博士还表示即将在德国莱茵费尔登基地启动氧化铝火焰管的测试工厂。由于氧化铝试验设备部件交付的延迟,二氧化钛的热解被提前——这将很快发展成为德固赛的一项盈利业务。

ERNST WAGNER (1907 – 1961)

20世纪50年代,Wagner博士是德固赛莱茵费尔登工厂的首席化学家。1942年,Harry Kloepfer博士首次成功生产出“白炭黑”——气相二氧化硅AEROSIL®。Wagner博士延续了Kloepfer博士的工作,在其基础上进一步优化工艺,并于1952年发明了火焰管工艺。如今, AEROSIL®气相二氧化硅和AEROXIDE®产品的生产工艺仍沿袭了火焰管工艺背后的基本原理。

1953年2月,氧化铝在火焰管工艺中的水解也取得了成功,Wagner博士对这种“轻盈、蓬松且颜色雪白的产品感到满意,认为它看起来与AEROSIL®气相法二氧化硅很相似”。与AEROSIL®气相法二氧化硅不同,气相法氧化铝除了其他物理化学特性,还具有静电正表面电荷,这为新产品创造了许多可能的应用场景。

然而,最初该产品的一切应用都集中在成为炭黑的替代品,作为新型填料应用于汽车轮胎中。由于轮胎制造商大陆集团对作为橡胶化合物填料的物质非常感兴趣,氧化铝热解的结果在公司上下备受期待。在1950年代,橡胶工业对可以显着增强性能的浅色活性填料的需求很大。轮胎制造商越来越重视高耐磨性、耐磨度以及良好的老化性能。

AEROXIDE®金属氧化物的应用

粉末涂料
粉末涂料

AEROXIDE®氧化铝可以增强粉末涂料的加工性能、质量、外观和性能表现。

照明
照明

AEROXIDE®氧化铝可在荧光灯的发光层中充当无机粘合剂,防止汞穿透玻璃管的保护层,从而改善荧光灯的发光性能并延长使用寿命,能源成本也能降低。

硅橡胶
硅橡胶

AEROXIDE®  氧化钛可以提高硅橡胶的热稳定性。

防晒霜
防晒霜

经过表面处理的AEROXIDE® 氧化钛可作为矿物紫外线过滤剂应用在防晒配方中,提高光稳定性和防水性。

喷墨打印
喷墨打印

应用在微孔纸涂料中的AEROXIDE®氧化铝可以提高表面的光泽度,缩短墨水干燥时间,同时使打印品具有逼真的分辨率和高的色彩亮度。

墨粉
墨粉

由于更好地控制了碳粉中的摩擦电效应,经AEROXIDE® 氧化钛处理的碳粉颗粒具有优异的流动性。

技术粉末
技术粉末

AEROXIDE® 氧化铝可作为检测粉末中的助流动剂,从而提高飞机的安全性。具有可磁化颗粒和荧光物质的粉末可以用于检查涡轮机部件的微裂纹。

光触媒建筑材料
光触媒建筑材料

AEROXIDE®  氧化钛作为光催化反应中的活性成分,可以通过结合空气中的污染物对空气净化产生可持续的影响。

电子应用
电子应用

AEROXIDE®产品可用作微芯片晶片化学机械抛光(CMP)的磨料。

当下必须快速发展  

德固赛的研究人员和开发人员承受着巨大的时间压力,因为竞争对手也在研究生产橡胶活性氧化铝的工艺。现在,莱茵费尔登工厂的起始材料供应一直不足。试运行成功后不久,采购部门紧急要求尽快从原材料供应商订购五公吨氯化铝,因为库存只能再持续四天。

然而到目前为止,氧化铝不再是令人感兴趣的潜在的轮胎填充物。在橡胶和轮胎行业,本公司生产的二氧化硅产品——ULTRASIL®,将经历迅速崛起。

从 Alu C 和 TiO2 P 25 到 AEROXIDE® 品牌  

在1953年取得突破之后,以工业规模生产气相氧化铝不再困难。因此Wagner博士提出了一个建议的名称:“ALUSOL”(因为产品源自氧化铝气溶胶),以便该产品可以立即命名并投放市场。但是,直到当前使用的AEROXIDE®商标于2003年2月3日注册之前,寻找一个合适的名字始终困扰着专利律师和营销专家们。因为德固赛的专利部门担心与其他注册类似产品名称的化学公司发生纠纷,“ALUSOL”和“ALUTEX”被拒绝。出于这个原因,Alu C和TiO2 P 25的名称被保留了很长时间。

金属氧化物产品系列  

1990年代以前,带有前德国产品名称Aluminoxid C和Titandioxid P 25的袋子。另外:Alu C 中的“C”代表 100 的罗马数字,这是这种氧化铝产品的 BET 表面积,单位为 m2/g。

 

自2003年以来,金属氧化物产品系列一直使用AEROXIDE®作为品牌名。

金属氧化物的首次应用

1959年,在首次测试运行的六年后,这些金属氧化物成功用于第一批工业应用:一家美国的灯具制造商成功将氧化铝用于荧光灯管的涂覆,不仅缩短了生产工艺,还提高了灯的初始亮度。另一家美国公司则将氧化铝作为丙烯腈橡胶的活性填料。在德国,氧化钛则被用于油漆和涂料行的工艺辅助剂。

在此后,细颗粒氧化钛的应用领域不断拓展,甚至可作为化妆品中的工艺助剂和紫外线过滤剂。

隔绝阳光

二氧化碳颗粒具有反射、散射和吸收紫外线辐射的功能,因此可作为防晒剂,用于高防晒系数防晒霜的配方中。除了保护皮肤免受阳光伤害,氧化钛也可用于保护材料免受紫外线辐射和热暴露,为此,赢创还开发了具有这种效果的表面涂层添加剂。

提升环保涂料性能

在粉末涂料应用中,氧化铝一直占据了独特的地位。20世纪60年代,静电粉末涂料工艺开始发展。因其具有正静电荷,气相氧化铝自那时起被用于粉末涂料,改善其加工性、质量、外观和性能表现。值得一提的是,气相氧化铝可以显著改善涂料的流动性,使粉末涂料实现非常均匀的分布。随着环保无溶剂涂料体系的发展,赢创AEROXIDE®产品正持续为该行业做出重要贡献。

凭借其较好的抗静电效果,氧化铝也可以作为聚合物粉末和颗粒的助流动剂。聚合物粉末和颗粒(如PVC粉末)因摩擦而带负电荷,容易粘附在容器壁上。氧化铝自身所带的正电荷可以中和这些负电荷。此外,氧化铝也可用于飞机检查的粉体材料:带有可磁化颗粒和荧光物质的检测粉末可用于检查涡轮机部件,通过紫外照射来发现是否存在微裂纹。

助力电子行业的繁荣发展

1980年代中期,随着电子行业的蓬勃发展,气相金属氧化物有了新的应用场景,例如用于印刷技术。氧化铝可用于喷墨打印纸的微孔涂层中,可以使打印品具有鲜艳的色彩、逼真的分辨率和防水的表面;氧化钛可提高复印机和激光打印机墨粉的打印能力,同时提高了其所带电荷的稳定性。

目前,全球半导体行业正在蓬勃发展。微芯片是所有电子设备的核心。晶圆生产过程中的一个关键工艺步骤是化学机械抛光(CMP),AEROXIDE®可以作为磨料颗粒应用于此。

帮助灯具降低能耗

自1990年代以来,欧洲一直致力于逐步淘汰消耗电力巨大的旧白炽灯泡。在节能灯泡中,Alu C是必不可少的组分之一:就像在荧光灯管中的应用一样,它可以充当无机粘合剂,使荧光涂层粘附在玻璃上。此外,它还能形成一层保护层,防止汞原子扩散到玻璃中。通过这种方式处理的节能灯,汞的含量可以减少到最低限度,使用寿命也将显著延长。

氧化钛净化空气

通过火焰水解工艺生产的氧化钛具有非常高的光活性,这主要是由于它具有独特的结构和非常高的比表面积,因此完全适用于催化反应。凭借这一特性,AEROXIDE®氧化钛可以用于光触媒墙面涂料、外墙涂料、屋顶瓦片、铺路石和其他建筑材料。二氧化钛表面可以和空气中的污染物氮氧化物(NOx)结合,生成水溶性硝酸盐,这一产物可以被雨水冲走,从而净化空气。

推动电动汽车的发展

AEROXIDE®金属氧化物可帮助提高电动汽车锂离子电池的性能安全性和使用寿命,从而实现更绿色的出行未来。

下一代电动汽车动力电池需要变得更高效,从而实现更长的行驶里程。电动汽车制造商正在探索新的电池组设计,比如CTP技术,从而省去模块外壳。这种设计在减轻电池组的重量的同时,可以提高电池利用率,这意味着可以提高电池能量密度,降低成本,并简化生产工艺。当然,这对电池组的使用环境和机械性能的要求也更为严苛。为了应对这些挑战,赢创正在开发热稳定有机硅、导热粘合剂和隔热材料的等领域的创新型配方。

除了电动汽车外,合成燃料作为绿色交通的替代技术同样备受关注。AEROXIDE®还可以在电-液转换过程中做出贡献:氧化钛可作为费托合成工艺生产燃料的潜在催化剂材料。该工艺可采用可再生能源。这项技术在未来可能成为生产可持续航空煤油的重要技术。

AEROXIDE®金属氧化物已经做好应对当下和未来各项挑战的准备。赢创将秉持创新精神、通过丰富专知和经验,不断开发高性能产品,助力更绿色的未来!

赢创AEROXIDE®金属氧化物

赢创是全球最大的纳米结构金属氧化物制造商之一,相关产品以AEROXIDE®作为品牌名销售。公司在生产金属氧化物方面拥有70多年的经验。目前,赢创可提供工业规模的各种氧化物和混合氧化物产品,包括硅、铝和钛。

不断扩张欧洲和亚洲的AEROXIDE®生产基地

AEROXIDE®气相金属氧化物最早在德国莱茵费尔登基地进行生产,我至今已有70年的历史。几十年来,我们不断扩大生产设施和产能。1992年,赢创开始在日本四日市生产氧化钛。2023年,日本工厂宣布扩产,并成为赢创在亚洲的第一家氧化铝工厂,将主要专注于生产针对电动汽车锂离子电池技术的产品。