納米氧化鋅是一種高性能無機(jī)功能材料，主要應(yīng)用在防曬化妝品、抗菌紡織面料、新能源鋰電池正極材料、光催化劑等行業(yè)。近年來隨著新能源儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)和高端日化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)純度高、分散性好、粒徑均勻的納米氧化鋅粉末需求持續(xù)增長，傳統(tǒng)干法制備容易出現(xiàn)粒徑不均問題，濕法干燥容易團(tuán)聚，產(chǎn)業(yè)正在向精細(xì)化可控制備方向發(fā)展。

納米氧化鋅的前驅(qū)體一般是濕法制備的氫氧化鋅懸濁液，或者氧化鋅膠體分散液，本身粒徑小、表面能極高，普通烘箱干燥之后很容易硬團(tuán)聚，后續(xù)粉碎也很難打散，直接影響產(chǎn)品的紫外線屏蔽、抗菌催化這些性能；而且不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)粉末的松密度、粒徑分布要求不一樣，工藝調(diào)整難度大，小試階段很難快速得到穩(wěn)定的合格粉末。

案例1：日化級(jí)防曬用納米氧化鋅小試開發(fā)

某功能性化妝品企業(yè)要開發(fā)一款全波段物理防曬配方，需要粒徑在20-50nm之間、分散性好的納米氧化鋅粉末，要求粉末松密度適中，后續(xù)和油相混合的時(shí)候不容易結(jié)塊，之前用烘箱干燥前驅(qū)體膠體，出來全是硬塊，粉碎后粒徑都到幾百nm了，不符合要求，所以找過來做小試工藝開發(fā)。這次用的是納米氧化鋅膠體前驅(qū)液，固含量12%，沒有添加壁材，我們選了那艾實(shí)驗(yàn)室小型噴霧干燥機(jī)NAI-LSD，配標(biāo)準(zhǔn)二流體霧化器，霧化壓力0.15MPa，進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)到160℃，出風(fēng)溫度穩(wěn)定在78℃左右，溶劑用的就是去離子水，進(jìn)料流量控制在12mL/min。整個(gè)過程很順暢，沒有出現(xiàn)粘壁掛料的情況，出來的粉末流動(dòng)性好，測(cè)了一下平均粒徑32nm，比烘箱干燥小了一半多，分散性合格，收率達(dá)到89.2%，比預(yù)期還高兩個(gè)點(diǎn)，完全符合日化防曬的粒徑要求。

案例2：抗菌紡織用納米氧化鋅微膠囊中試制備

某紡織助劑企業(yè)要做耐久型抗菌整理劑，需要把納米氧化鋅包埋成微膠囊，這樣加到面料里不容易流失，還能延長抗菌時(shí)效，之前小試已經(jīng)跑通了，要放大做公斤級(jí)中試，為量產(chǎn)做準(zhǔn)備。這次物料是納米氧化鋅分散液，芯材是納米氧化鋅，壁材用的是明膠+阿拉伯膠1:1復(fù)配，固含量18%，因?yàn)橐幚砹扛?，我們選了那艾離心式噴霧干燥機(jī)NAI-CSD5，離心霧化轉(zhuǎn)速設(shè)定15000rpm，進(jìn)風(fēng)溫度140℃，出風(fēng)溫度穩(wěn)定在65℃，溶劑是去離子水，進(jìn)料流量調(diào)整到8L/h。一開始我們擔(dān)心粘壁，把出風(fēng)溫度往上提了5℃，結(jié)果發(fā)現(xiàn)粉末活性稍微下降，后來又調(diào)回65℃，在塔內(nèi)壁做了防粘處理，基本沒有多余粘料。最終做出來的納米氧化鋅微膠囊平均粒徑12μm，包埋率達(dá)到91.7%，納米氧化鋅活性保留率94.3%，收率86.5%，微膠囊在整理液里分散均勻，做出來的面料水洗50次后抗菌率還能保持90%以上，符合客戶的中試要求。

案例3：光催化用高純納米氧化鋅有機(jī)溶劑噴霧干燥

某新能源研究團(tuán)隊(duì)要做負(fù)載型光催化劑，需要高純度無雜質(zhì)的納米氧化鋅粉末，前驅(qū)體是醋酸鋅的乙醇溶液，用溶膠凝膠法合成的，有機(jī)溶劑體系怕燃爆，普通噴霧干燥機(jī)不能用，而且要求干燥后不殘留雜質(zhì)，不能影響催化活性。我們選了那艾有機(jī)溶劑噴霧干燥機(jī)NAI-CLSD，帶惰性氣體保護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)氧含量控制在3%以下，霧化方式用二流體霧化，霧化壓力0.2MPa，物料是醋酸鋅乙醇溶液，固含量10%，沒有壁材，進(jìn)風(fēng)溫度120℃，出風(fēng)溫度穩(wěn)定在52℃，溶劑是無水乙醇，進(jìn)料流量10mL/min。剛開始試的時(shí)候乙醇回收率不夠，我們調(diào)整了冷凝系統(tǒng)的溫度，降到5℃之后，乙醇回收率達(dá)到96%以上，安全性完全沒問題，最終得到的納米氧化鋅粉末煅燒之后純度達(dá)到99.9%，比表面積達(dá)到56m2/g，收率82.3%，做光催化降解實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，降解效率比傳統(tǒng)烘箱干燥的樣品高18%，完全滿足實(shí)驗(yàn)要求。

這三個(gè)不同方向的納米氧化鋅制備案例，其實(shí)核心都是針對(duì)納米材料易團(tuán)聚、不同場(chǎng)景要求不同的痛點(diǎn)來調(diào)整工藝，用那艾噴霧干燥設(shè)備匹配對(duì)應(yīng)參數(shù)就能解決問題：日化小試用小型實(shí)驗(yàn)室設(shè)備就能快速出樣，參數(shù)好調(diào)整，成本低；中試放大用對(duì)應(yīng)霧化方式的中試設(shè)備，離心霧化處理高固含量物料更順暢，出粉粒度均勻；有機(jī)溶劑體系就用防爆帶冷凝回收的有機(jī)溶劑專用設(shè)備，安全性和回收率都有保障。實(shí)際做工藝的時(shí)候，進(jìn)風(fēng)出風(fēng)溫度一定要根據(jù)產(chǎn)品的要求調(diào)整，不是溫度越高越好，溫度太高容易破壞表面性質(zhì)，溫度太低出風(fēng)上不去，粉料會(huì)粘壁影響收率，只要摸準(zhǔn)物料特性匹配對(duì)設(shè)備參數(shù)，就能穩(wěn)定得到符合要求的納米氧化鋅粉末，不管是小試開發(fā)還是中試放大，噴霧干燥都是納米氧化鋅制備非常高效的工藝方案。