【概要描述】硅微粉是一種先進的無機非金屬材料，從形貌上可分為角形硅微粉和球形硅微粉。球形二氧化硅以高純二氧化硅粉體材料為原材料，經(jīng)過球形化處理、氣流磨等工序制備而成，具有粒徑均一、球形化率高、高流動性、絕緣性能好、低磁性異物、低介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗、線性膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)良特性。



硅微粉是由結(jié)晶石英、熔融石英等為原料，經(jīng)研磨、精密分級、除雜等工藝加工而成的二氧化硅粉體，廣泛應用于覆銅板、環(huán)氧塑封料、電工絕緣材料、橡膠、塑料、涂料、膠黏劑、人造石、蜂窩陶瓷、化妝品等多個領(lǐng)域。
　　
　　1、覆銅板
　　
　　目前，應用于覆銅板的硅微粉可分為結(jié)晶硅微粉、熔融硅微粉、球形硅微粉及復合硅微粉。覆銅板內(nèi)樹脂的填充重量比在50%左右，硅微粉在樹脂中的填充率一般為30%，即覆銅板中硅微粉填充重量比約15%。
　　
　　硅微粉作為無機填料應用在覆銅板中，對覆銅板的熱穩(wěn)定性、剛度、熱膨脹系數(shù)、熱傳導率等方面的性能有一定的改善，從而有效提高電子產(chǎn)品可靠性和散熱性，且具備良好的介電性能，能夠提高電子產(chǎn)品中的信號傳輸速度和質(zhì)量。
　　
　　其中，結(jié)晶硅微粉價格較低，可應用于生產(chǎn)要求較低的行業(yè)，例如空調(diào)、冰箱、洗衣機及臺式電腦等家電用覆銅板中；智能手機、平板電腦、汽車、網(wǎng)絡(luò)通信及工業(yè)設(shè)備等所用的覆銅板對介電系數(shù)和線性膨脹系數(shù)有一定要求，一般使用熔融型硅微粉；而超級計算機、5G通信等高頻高速覆銅板要求具備低傳輸損耗、低傳輸延時、高耐熱性、高可靠性等特性，則需要采用低介電、低損耗的球形硅微粉作為關(guān)鍵功能填料，并要求粉體雜質(zhì)含量低、實現(xiàn)高填充率。
　　
　　2、環(huán)氧塑封料
　　
　　硅微粉是環(huán)氧塑封料（EMC）最主要的填料劑，占比約為60%-90%，環(huán)氧塑封料性能提升均需通過提升硅微粉性能實現(xiàn)，故對硅微粉粒度、純度以及球形度有更高要求。
　　
　　中低端環(huán)氧塑封料多采用角形硅微粉，而高端環(huán)氧塑封料主要以球形硅微粉為主。如分立器件和小型集成電器使用的塑封料主要是以結(jié)晶、熔融型硅微粉為填料；高熱導型封裝功率器件使用的塑封料主要以結(jié)晶硅微粉和其他高導熱材料為填料；對于低膨脹型、低翹曲型封裝大規(guī)模集成電路使用的塑封料主要以球形硅微粉為填料；低模量型封裝存儲器等器件使用的塑封料主要以低射線球形硅微粉為填料。
　　
　　據(jù)測算，我國2022半導體封裝用球形硅微粉需求為7.1萬噸，隨著先進封裝占比進一步提升，預計2025年將達到9.3萬噸，CAGR達9.25%，以球形硅微粉價格1.5萬元/噸計算，2025年市場規(guī)模將近15億元。
　　
　　3、電工絕緣材料
　　
　　硅微粉用作電工絕緣產(chǎn)品環(huán)氧樹脂絕緣封填料，能夠有效降低固化物的線性膨脹系數(shù)和固化過程中的收縮率，減小內(nèi)應力，提高絕緣材料的機械強度，從而有效改善和提高絕緣材料的機械性能和電學性能。

4、橡膠
　　
　　硅微粉具有粒度小、比表面積大、耐熱與耐磨性能好等優(yōu)點，可提高橡膠復合材料的耐磨性、拉伸強度與模量、高撕裂等性能，然而，硅微粉表面含有大量的酸性硅醇基團，如不經(jīng)過改性處理，將導致硅微粉在橡膠中分散不均勻，并且酸性基團易與堿性促進劑反應，延長橡膠復合材料的硫化時間。
　　
　　目前，硅微粉改性應用于橡膠的研究中，主要以硅烷偶聯(lián)劑改性為主，如苯基三甲氧基硅烷、乙烯三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、3-巰基丙基三乙氧基硅烷、（3-氨基丙基）三甲氧基硅烷等。
　　
　　5、塑料
　　
　　硅微粉作為填料在制作塑料的過程中可用于聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚苯醚（PPO）等材料中，廣泛應用于建筑、汽車、電子通信、絕緣材料、農(nóng)業(yè)、日常生活用品、國防軍工等多個領(lǐng)域。
　　
　　余志偉等以KH-550對粉石英進行改性，將改性后的粉石英與PE均勻混合制備PE塑料薄膜，可應用于農(nóng)業(yè)大棚薄膜。結(jié)果表明，當粉石英的填充質(zhì)量分數(shù)為8%-12%時，制備的農(nóng)膜力學性能超過純樹脂薄膜，可滿足國家標準要求。章云采用硅烷偶聯(lián)劑對硅微粉進行改性，將改性后的硅微粉與聚苯醚材料混合，制備聚苯醚汽車塑料材料。結(jié)果表明，制備的材料具有硬度大、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等性能，能夠應用于汽車塑料制品。
　　
　　6、涂料
　　
　　硅微粉作為填料可用于涂料行業(yè)，不僅可以降低制備涂料的成本，而且能夠提高涂料的耐高溫、耐酸堿、耐磨性、耐候性等性能，可廣泛應用于建材、汽車、管道、五金、家用電器等領(lǐng)域。
　　
　　在建筑涂料方面，白文奎等將二氧化硅粉作為填料制備涂料，應用于建筑外墻漆，具有裝飾效果好、穩(wěn)定性強、造價低等優(yōu)點。袁睿等以超細硅微粉作為苯丙涂料填料制備建筑涂料。結(jié)果表明，當硅微粉添加質(zhì)量分數(shù)達到35%以上時，涂料的耐堿性、耐洗刷次數(shù)、吸水率、反射率等性能都有明顯的改善。
　　
　　在乳膠涂料應用方面，選用的顏填料主要為鈦白粉，但鈦白粉價格昂貴且制備工藝復雜，因此，選用碳酸鈣、無水硫酸鈣、硅微粉等填料和鈦粉粉配合使用已成為乳膠涂料的研究熱點。汪鵬主等采用改性硅微粉代替部分鈦白粉作為填料用于乳膠涂料制備。結(jié)果表明，當復合粉體中鈦白粉和硅微粉的質(zhì)量比為1:3時，所制得的乳膠涂料硬度大大提升，抗沖擊強度、柔韌性也有明顯改善。
　　
　　在環(huán)氧地坪涂料方面，硅微粉作為填料能夠提高環(huán)氧地坪涂料的耐磨、耐酸堿、耐高溫、機械強度等性能。胡高平等以不同粒徑的硅微粉作為填料與環(huán)氧樹脂、固化劑等原料進行混合制得耐強酸的環(huán)氧地坪涂料，且應用于冰乙酸蒸餾車間，可避免冰乙酸腐蝕地面造成的局部粉化現(xiàn)象。
　　
　　在阻燃絕緣涂料方面，劉綜旺等將活化硅微粉添加到不飽和聚酯樹脂中，制備聚酯絕緣漆。結(jié)果表明，活性硅微粉添加質(zhì)量分數(shù)為35%時，絕緣漆的體積電導率、吸水性、力學強度得到明顯改善。
　　
　　7、膠黏劑
　　
　　硅微粉作為無機功能性填充材料，填充在膠粘劑樹脂中可有效降低固化物的線性膨脹系數(shù)和固化時的收縮率，提高膠粘劑機械強度，改善耐熱性、扛滲透性和散熱性能，從而提高粘結(jié)和密封效果。
　　
　　硅微粉粒度分布會影響膠粘劑的粘度和沉降性，從而影響膠粘劑使用的工藝性和固化后的線性膨脹系數(shù)，因此膠粘劑領(lǐng)域關(guān)注硅微粉在降低線性膨脹系數(shù)和提高機械強度方面的功能，對硅微粉外觀、粒度分布要求較高，并且通常采用平均粒徑為0.1微米-30微米之間的不同粒度產(chǎn)品進行復配使用。
　　
　　對硅微粉進行改性，之后應用于乙烯基硅膠中，隨著存放時間的延長，乙烯基硅膠的黏度穩(wěn)定，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，強度高，可用于導熱硅膠、導熱墊片、齒科印模材料等領(lǐng)域。
　　
　　8、人造石英石
　　硅微粉作為填料應用于人造石英板，不僅可以降低不飽和樹脂消耗量，而且對人造石英板的耐磨、耐酸堿、機械強度等性能有一定的改善，硅微粉在人造大理石的填充比例一般在30%左右。例如，劉會臣等提出將硅烷偶聯(lián)劑改性后的硅微粉應用于人造石英板中，可減少不飽和樹脂的用量，對降低人造石英板的加工成本具有一定的意義。
　　
　　9、汽車蜂窩陶瓷
　　汽車尾氣凈化用蜂窩陶瓷載體和柴油發(fā)動機尾氣凈化用堇青石材料的汽車尾氣過濾器DPF（Diesel Particulate Filter），以氧化鋁、硅微粉等多種材料經(jīng)混合、擠出成型、干燥、燒結(jié)等加工制得。
　　
　　熔融硅微粉的主要成分是SiO2，屬于無定形體結(jié)構(gòu)，粒子超細，比表面積大，是硅酸鹽材料固相反應和燒結(jié)的礦化劑。硅微粉能夠作為堇青石的固相反應和胚體的燒結(jié)的礦化劑，能提高蜂窩陶瓷載體的強度，降低堇青石的熱膨脹系數(shù)，增強其使用壽命。球形硅微粉可以提高蜂窩陶瓷制品成型率、穩(wěn)定性。硅微粉可以在蜂窩陶瓷等特種陶瓷行業(yè)進行廣泛應用，其在蜂窩陶瓷載體的重量占比約為13%。
　　
　　10、化妝品
　　
　　球形硅微粉流動性好，比表面積大，使其應用于口紅、粉餅、粉底霜等化妝品中，特點是：
　　在粉狀產(chǎn)品如粉餅中能提高流動性和貯存的穩(wěn)定性從而起到防結(jié)塊的作用；
　　較小平均粒徑?jīng)Q定其良好的平滑性和流動性；
　　較大比表面積使其具有更好的吸附性，能吸收汗液、香料、營養(yǎng)物，使化妝品配方更經(jīng)濟；
　　粉體的球形狀對皮膚有良好的親和性及觸感。
　　另外，球形硅微粉易于化妝品其他組分配伍，無毒、無味，且自身為白色，尤其可貴的是其反射紫外線能力強、穩(wěn)定性好，被紫外線照射后不分解，不變色，也不會與配方中其他組分發(fā)生反應，是防曬化妝品配料的良好選擇。
　　
　　化妝品用球形硅微粉的指標要求：一般要求硅含量達到99.9%；粒徑0.2-2μm可控；球形率在95%以上；低輻射（鈾含量＜0.5ppb）。
　　
　　硅微粉不同的應用領(lǐng)域?qū)ζ滟|(zhì)量要求存在差異，因此在選擇硅微粉應用時，應結(jié)合下游行業(yè)的需求，綜合成本、效能、性能等多方面因素進行考慮，選擇合適的硅微粉類型及改性工藝與配方。隨著我國經(jīng)濟社會的不斷提高，硅微粉的應用研究將主要集中在以球形硅微粉為原料生產(chǎn)的高端覆銅板、高端涂料、高性能膠黏劑、絕緣材料等高技術(shù)領(lǐng)域，精細化和功能專業(yè)化將是未來硅微粉應用的主流方向。

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• 發(fā)布時間：2024-07-15
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