Zinkoxid 99,9 +%, rein

Zinkoxid ist eine anorganische Verbindung mit der Formel ZnO. ZnO ist ein weißes, wasserunlösliches Pulver und wird häufig als Zusatzstoff in verschiedenen Materialien und Produkten verwendet, wie z. B.: Gummi, Kunststoff, Keramik, Glas, Zement, Schmiermittel, Farben, Salben, Klebstoffe, Dichtstoffe, Pigmente, Lebensmittel , Batterien , Ferrite, Flammschutzmittel und Erste-Hilfe-Bänder. Obwohl es natürlicherweise im Mineral Zinkit vorkommt, wird das meiste Zinkoxid synthetisch hergestellt

ZnO ist ein Halbleiter der II-VI-Halbleitergruppe. Die Zugabe von Verunreinigungen zur Modulation ihrer natürlichen elektrischen Eigenschaften (Dotierung) des Halbleiters aufgrund von Sauerstoffleerstellen oder Zinkzwischengitterplätzen ist Typ n.

Dieser Halbleiter hat mehrere günstige Eigenschaften, einschließlich guter Transparenz, hoher Elektronenmobilität, breitem Energiebereich, in dem es keine elektronischen Zustände (Bandlücke) gibt, und starker Lumineszenz bei Raumtemperatur. Diese Eigenschaften sind wichtig für neue Anwendungen: transparente Elektroden in Flüssigkristallgeräten, energiesparende oder wärmeabschirmende Fenster und Elektronik wie Dünnschichttransistoren und Leuchtdioden.

Anwendungen

Die Anwendungen von Zinkoxidpulver sind vielfältig, und die wichtigsten sind unten zusammengefasst. Die meisten Anwendungen nutzen die Reaktivität des Oxids als Vorläufer für andere Zinkverbindungen. Für Anwendungen in der Materialwissenschaft hat Zinkoxid einen hohen Brechungsindex, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, antibakterielle Eigenschaften und einen UV-Schutz. Daher wird es Materialien und Produkten zugesetzt, darunter Kunststoffe, Keramik, Kristalle, Zement, Gummi, Schmiermittel, Farben, Salben, Klebstoffe, Dichtstoffe, Betonherstellung, Pigmente, Lebensmittel, Batterien, Ferrite, Flammschutzmittel. , usw.
Gummiherstellung

Zwischen 50 % und 60 % des ZnO werden in der Gummiindustrie verwendet. Zinkoxid wird zusammen mit Stearinsäure bei der Vulkanisation von Gummi verwendet.18 50 51 Der Zusatz von ZnO schützt auch den Formgummi (siehe medizinische Anwendungen) und UV-Licht.

-Keramikindustrie

Die Keramikindustrie verbraucht eine beträchtliche Menge an Zinkoxid, insbesondere keramische Glasuren und gebrannte Zusammensetzungen. Die relativ hohe Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und Temperaturstabilität von ZnO in Kombination mit relativ niedrigen Ausdehnungskoeffizienten sind wünschenswerte Eigenschaften in der Keramikherstellung. ZnO beeinflusst den Schmelzpunkt und die optischen Eigenschaften von Lacken, Emails und keramischen Formulierungen. Zinkoxid mit geringer Ausdehnung, Sekundärfluss verbessert die Elastizität von Lacken, indem es die Änderung der Viskosität als Funktion der Temperatur verringert und hilft, Rissbildung zu verhindern. Durch den Ersatz von BaO und PbO durch ZnO sinkt die Wärmekapazität und die Wärmeleitfähigkeit steigt. Zink fördert in geringen Mengen die Entstehung glänzender und glänzender Oberflächen. In mäßigen bis großen Mengen erzeugt es jedoch matte und kristalline Oberflächen. Farblich hat Zink einen komplizierten Einfluss.

-Medizin

Zinkoxid im Gemisch mit etwa 0,5 % Eisen(III)-oxid (Fe2O3) wird Galmei genannt und in Galmei-Lotionen verwendet. Zwei Mineralien, Zinkit und Hemimorphit, werden traditionell als Galmei bezeichnet. Beim Mischen mit Eugenol, einem Liganden, wird Zinkoxid-Eugenol gebildet, das als regenerative und prothetische Behandlung in der Zahnheilkunde Anwendung findet.

Feine Oxidpartikel, die die grundlegenden Eigenschaften von ZnO widerspiegeln, haben desodorierende und antibakterielle Eigenschaften und werden daher Materialien wie Baumwollspinnerei, Gummi, Mundpflegeprodukten und Lebensmittelverpackungen zugesetzt. Die verbesserte antibakterielle Wirkung von feinen Partikeln im Vergleich zu sperrigem Material ist nicht ausschließlich auf ZnO zurückzuführen und wird auch bei anderen Materialien wie Silber beobachtet. Diese Eigenschaft ist auf die größere Oberfläche der feinen Partikel zurückzuführen.

Zinkoxid wird häufig zur Behandlung einer Vielzahl von Hauterkrankungen in Produkten wie Babypuder und Hautausschlagcremes, Galmeicreme, Schuppenshampoos und antiseptischen Salben verwendet. Es ist auch eine Komponente. auf dem Band (genannt "Zinkoxidband"), das von Sportlern als Bandage verwendet wird, um eine Schädigung des Weichgewebes während des Trainings zu verhindern.

Zinkoxid kann in Salben, Cremes und Lotionen zum Schutz vor Sonnenbrand und anderen Hautschäden durch ultraviolettes Licht verwendet werden. Es hat das breiteste UVA- und UVB-Reflexionsspektrum, das in den Vereinigten Staaten von der Food and Drug Administration (FDA) für die Verwendung in Sonnenschutzmitteln zugelassen ist, und ist vollständig photostabil. Als Inhaltsstoff in einem Sonnenschutzmittel blockiert Zinkoxid sowohl UVA (320-400 nm) als auch UVB (280-320 nm) vor ultraviolettem Licht. Zinkoxid und das andere gebräuchlichere Sonnenschutzmittel Titandioxid gelten als nicht reizend, nicht allergen und nicht komedogen. Das Zink von Zinkoxid wird jedoch leicht von der Haut aufgenommen.

Viele Sonnenschutzmittel verwenden Zinkoxid-Nanopartikel (zusammen mit Titandioxidpartikeln), da diese winzigen Partikel das Licht nicht streuen und daher nicht weiß erscheinen. Es gab Bedenken, dass diese über die Haut aufgenommen werden könnten. Eine 2010 veröffentlichte Studie ergab, dass 0,23 % bis 1,31 % (Mittelwert 0,42 %) des Blutzinkspiegels in venösen Blutproben Spuren von Zink aus ZnO-Nanopartikeln, die 5 Tage lang auf die menschliche Haut aufgetragen wurden, wurden auch in Urinproben gefunden. Im Gegensatz dazu stellte eine umfassende Überprüfung der medizinischen Literatur im Jahr 2011 fest, dass in der Literatur keine systemische Absorption zu finden ist

Zinkoxid-Nanopartikel können die antibakterielle Aktivität von Ciprofloxacin verstärken. Es wurde gezeigt, dass ZnO nano mit einer durchschnittlichen Größe von 20 nm und 45 nm die antibakterielle Aktivität von Ciprofloxacin gegen Staphylococcus aureus und Escherichia coli in vitro verstärkt. Die potenzierende Wirkung auf dieses Nanomaterial ist bei allen getesteten Stämmen konzentrationsabhängig. Dieser Effekt kann zwei Gründe haben. Erstens können die Zinkoxid-Nanopartikel das NorA-Protein stören, das sich entwickelt, um Bakterien Resistenz zu verleihen, und eine Pumpaktivität hat, die den Abfluss von hydrophilen Fluorchinolonen aus einer Zelle vermittelt. Zweitens können die Zinkoxid-Nanopartikel das Omf-Protein stören, das für das Eindringen von Chinolonen in die Zelle verantwortlich ist.

-Zigarrenfilter

Zinkoxid ist Bestandteil von Zigarettenfiltern. Ein Filter, der aus mit Zinkoxid und Eisenoxid imprägnierter Kohle besteht, entfernt beträchtliche Mengen an Blausäure (HCN) und Schwefelwasserstoff (H2S) aus dem Tabakrauch, ohne den Geschmack zu beeinträchtigen.

-Lebensmittelzusatz

Zinkoxid wird vielen Lebensmitteln, einschließlich Frühstückszerealien, als Quelle für Zink, einen notwendigen Nährstoff, zugesetzt (Zinksulfat wird auch für den gleichen Zweck verwendet). Einige vorverpackte Lebensmittel enthalten Spuren von ZnO, obwohl es nicht als Nährstoff gedacht ist.

Zinkoxid wurde mit einer Dioxinbelastung bei Schweinen in Verbindung gebracht, die 2008 während der chilenischen Schweinekrise exportiert wurden. Es wurde festgestellt, dass eine Dioxin-Kontamination auf Zinkoxid zurückzuführen ist, das in Schweinefutter verwendet wird.

-Pigment

Zinkweiß wird als Pigment in Farben verwendet und ist opaker als Lithopone, aber weniger opak als Titandioxid. Es wird auch als Beschichtung für Papier verwendet. Chinesisches Weiß ist eine spezielle Art von Zinkweiß, das in Künstlerpigmenten verwendet wird. Die Verwendung von Zinkweiß (Zinkoxid) als Pigment in Ölfarben begann Mitte des 18. Jahrhunderts. Es hat Bleiweiß abgelöst und wurde unter anderem von Malern wie Böcklin, Van Gogh, Manet, Munch verwendet. Es ist auch ein Hauptbestandteil der Mineralzusammensetzung (CI 77947).

-UV-Absorber

Die Mikronisierung und Nanoskalierung von Zinkoxid und Titandioxid bieten einen starken Schutz vor UV-UVA-Strahlung und werden in Bräunungslotionen verwendet.

sowie UV-blockierende Sonnenbrillen für den Einsatz im Weltraum und zum Schutz beim Schweißen, so die Forschung von Wissenschaftlern des Jet Propulsion Laboratory (JPL).

-Beschichtungen

Anstriche, die Zinkoxidpulver enthalten, wurden als Antikorrosionsbeschichtungen für Metalle verwendet. Sie sind besonders wirksam beim Galvanisieren von Eisen. Eisen ist schwer zu schützen, da seine Reaktivität mit organischen Beschichtungen zu Sprödigkeit und mangelnder Haftung führt. Zinkoxidfarben behalten ihre Flexibilität und Haftung auf diesen Oberflächen über viele Jahre

Mit Al, Ga oder In stark n-dotiertes ZnO ist transparent und leitfähig (~90% Transparenz, geringerer spezifischer Widerstand ~10−4 Ω cm77). ZnO: Al-Beschichtungen werden für Fenster verwendet, die Energie sparen oder vor Hitze schützen. Die Verkleidung verlässt den sichtbaren Teil des Spektrums, reflektiert aber Infrarotstrahlung (IR) in den Raum (Energieeinsparung) oder lässt Infrarotstrahlung nicht in den Raum (Wärmeschutz), je nachdem auf welcher Seite des Fensters sich das Fenster befindet An. Liner.

Kunststoffe wie Polyethylennaphthalat (PEN) können durch Aufbringen einer Zinkoxidbeschichtung geschützt werden. Die Beschichtung reduziert die Sauerstoffdiffusion mit PEN. Zinkoxidbeschichtungen können auf Polycarbonat (PC) im Außenbereich eingesetzt werden. Die Beschichtung schützt den PC vor Sonneneinstrahlung und reduziert die Oxidations- und Vergilbungsrate des PCs.

-Korrosionsschutz in Kernreaktoren

Zu 64Zn (dem Atommassenisotop von Zink) reduziertes Zinkoxid wird zum Korrosionsschutz in unter Druck stehenden Kernreaktoren verwendet. Die Reduktion ist notwendig, da das 64Zn unter Bestrahlung durch die Neutronen des Reaktors in radioaktives 65Zn umgewandelt wird.

-Methanreformierung

Zinkoxid (ZnO) wird als Vorbehandlungsschritt verwendet, um nach der Hydrierung einer Verbindung mit Schwefel vor der Methanreformierung Schwefelwasserstoff (H2S) aus Erdgas zu entfernen, der den Katalysator vergiften kann. Bei Temperaturen zwischen 230 °C wird H2S durch folgende Reaktion zu Wasser:

H2S + ZnO → H2O + ZnS

Zinksulfid (ZnS) wird durch frisches Zinkoxid ersetzt, wenn das Zinkoxid verbraucht ist.

Technische Information

-Coatings

Paints containing zinc oxide powder have been used as anticorrosive coatings for metals. They are especially effective in galvanizing iron. Iron is difficult to protect because its reactivity with organic coatings leads to brittleness and lack of adhesion. Zinc oxide paints retain their flexibility and adhesion to these surfaces for many years

ZnO strongly n-type doped with Al, Ga or In is transparent and conductive (~90% transparency, less resistivity ~10−4 Ω cm77). ZnO: Al coatings are used for windows that save energy or protect against heat. The cladding leaves the visible part of the spectrum, but reflects infrared (IR) radiation into the room (energy saving) or does not allow infrared radiation to enter the room (heat protection), depending on which side of the window the window is located on. liner.

Plastics, such as polyethylene naphthalate (PEN), can be protected by applying a zinc oxide coating. The coating reduces oxygen diffusion with PEN. Zinc oxide coatings can be used on polycarbonate (PC) in outdoor applications. The coating protects the PC from solar radiation and reduces the rate of oxidation and yellowing of the PC.

-Corrosion prevention in nuclear reactors

Zinc oxide reduced to 64Zn (the atomic mass isotope of zinc) is used in corrosion prevention in pressurized nuclear reactors. The reduction is necessary because the 64Zn is converted into radioactive 65Zn under irradiation from the neutrons of the reactor.

-Methane reforming

Zinc oxide (ZnO) is used as a pre-treatment step to remove hydrogen sulfide (H2S) from natural gas after hydrogenation of a compound with sulfur prior to methane reforming, which can poison the catalyst. At temperatures between 230, H2S turns into water by the following reaction:

H2S + ZnO → H2O + ZnS

Zinc sulfide (ZnS) is replaced with fresh zinc oxide when the zinc oxide is consumed.

Technical information

Empirical formula ZnO
Molar mass (M) 81,37 g/mol
Density (D) ca. 5,61
Melting point (mp)1975 °C
Solubility 0,0016 g/l (H₂O, 20 °C)
ADR 9 III • WGK 2
CAS No.[1314-13-2]
EG-Nr. 215-222-5 • UN-Nr. 3077

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Hazard statements
H410 Very toxic to aquatic life with long lasting effects
Precautionary statements
Precautionary statements - prevention
P273 Avoid release to the environment
Precautionary statements - response
P391 Collect spillage
Precautionary statements - disposal
P501 Dispose of contents/container in accordance with local/regional/national/international regulations