El micropolvo de silicio es un polvo de sílice. Está hecho de cuarzo cristalino, sílice fundida y otras materias primas. El proceso se realiza mediante molienda, clasificación de precisión, eliminación de impurezas y otros procesos. Tiene muchos usos. Estos incluyen laminados revestidos de cobre, plásticos epoxi y aislamiento eléctrico. Se encuentra en cauchos, plásticos, revestimientos, adhesivos, piedras artificiales, cerámicas en forma de panal y cosméticos.
1. Laminados revestidos de cobre
En la actualidad, el polvo de silicio utilizado en los laminados revestidos de cobre se puede clasificar en polvo de silicio cristalino, micropolvo de silicio fundido, polvo de silicio esférico y polvo de silicio compuesto. El contenido de resina en los laminados revestidos de cobre es de aproximadamente 50% y la tasa de llenado típica del polvo de silicio en la resina es de aproximadamente 30%. Esto significa que la relación de peso de relleno de micropolvo de silicio en laminados revestidos de cobre es de aproximadamente 15%.
Como relleno inorgánico, el polvo de silicio mejora la estabilidad térmica, la rigidez, el coeficiente de expansión térmica y la conductividad térmica de los laminados revestidos de cobre, mejorando la confiabilidad y la disipación de calor de los productos electrónicos. También tiene buenas propiedades dieléctricas. Pueden mejorar la velocidad y la calidad de la señal en la electrónica. El polvo de silicio cristalino es más barato. Por lo tanto, se utiliza en industrias de baja demanda. Estas incluyen aires acondicionados, refrigeradores, lavadoras y computadoras de escritorio. Los laminados revestidos de cobre para teléfonos inteligentes, tabletas, automóviles, comunicaciones en red y equipos industriales generalmente utilizan micropolvo de sílice fundido debido a los requisitos específicos de constante dieléctrica y coeficiente de expansión lineal. Para usos como supercomputadoras y 5G, necesitamos micropolvo de silicio esférico de baja dielectricidad y baja pérdida. Son de alta frecuencia y alta velocidad. Es un relleno clave. Debe tener bajas impurezas y una alta tasa de llenado.
2. Material de sellado de plástico epoxi
El micropolvo de silicio es un relleno crucial en los selladores epóxicos (EMC), que representa aproximadamente el 60%–90% de la composición. Mejorar el rendimiento de los selladores epóxicos depende de mejorar la calidad del polvo de silicio, lo que impone mayores requisitos en cuanto a su tamaño de partícula, pureza y esfericidad. Los selladores plásticos epóxicos de gama media y baja a menudo utilizan polvo de silicio angular, mientras que los selladores de gama alta utilizan principalmente polvo de silicio esférico. Los materiales de sellado plásticos para dispositivos discretos y pequeños electrodomésticos integrados suelen contener micropolvos de silicio cristalino y fundido. El empaquetado de alta conductividad térmica para dispositivos de potencia utiliza principalmente polvo de silicio cristalino junto con otros materiales de alta conductividad térmica. Para el empaquetado de baja expansión y baja deformación de circuitos integrados a gran escala, se prefiere el polvo de silicio esférico. Finalmente, los dispositivos de memoria empaquetados de bajo módulo utilizan comúnmente polvo de silicio esférico de baja radiación como relleno.
Se estima que la demanda de China de polvo de silicio esférico para envases de semiconductores en 2022 será 71.000 toneladasA medida que la proporción de envases avanzados continúa aumentando, se espera que alcance 93.000 toneladas en 2025, con una CAGR de 9,25%. Basado en el precio del polvo de silicio esférico de 15.000 yuanes/tonelada, el tamaño del mercado en 2025 será casi 1.500 millones de yuanes.
3. Materiales de aislamiento eléctrico
El micropolvo de silicio es un relleno de resina epoxi para aislamiento de productos eléctricos. Reduce el coeficiente de expansión lineal y la contracción del material curado durante el curado. Esto reduce la tensión y mejora la resistencia del aislamiento. Mejora sus propiedades mecánicas y eléctricas.
Por lo tanto, los clientes de este campo tienen requisitos funcionales específicos para el micropolvo de silicio, como un coeficiente de expansión lineal bajo, un alto aislamiento y una alta resistencia mecánica, mientras que su demanda de propiedades dieléctricas y de conductividad térmica es relativamente menor. En el campo de los materiales de aislamiento eléctrico, los productos de polvo de silicio de especificación única con un Por lo general, se seleccionan tamaños de partículas promedio entre 5 micrones y 25 micrones. Se basan en las características de los productos de aislamiento eléctrico y los requisitos de sus procesos de producción. También existen altos estándares de blancura del producto y distribución del tamaño de partícula.
4. Caucho
El micropolvo de silicio ofrece ventajas como un tamaño de partícula pequeño, una gran superficie específica, buena resistencia al calor y al desgaste, lo que puede mejorar la resistencia al desgaste, la resistencia a la tracción, el módulo y la alta resistencia al desgarro de los materiales compuestos de caucho. Sin embargo, la superficie del polvo de silicio contiene muchos grupos silanol ácidos. Si no se modifican, estos grupos pueden provocar una dispersión desigual del polvo de silicio en el caucho y pueden reaccionar con aceleradores alcalinos, prolongando el tiempo de vulcanización de los materiales compuestos de caucho.
Actualmente, La modificación del micropolvo de silicio se aplica principalmente en la investigación del caucho, siendo la modificación del agente de acoplamiento de silano el método principal.Los ejemplos incluyen feniltrimetoxisilano, etilenotrimetoxisilano, hexametildisilazano, 3-mercaptopropiltrietoxisilano y (3-aminopropil)trimetoxisilano.
5. Plástica
El micropolvo de silicio se puede utilizar como relleno en plásticos, como el polietileno (PE), el cloruro de polivinilo (PVC), el polipropileno (PP) y el óxido de polifenileno (PPO). Se utiliza ampliamente en muchos campos, como la construcción, la automoción y la electrónica. También se utiliza en aislamientos, agricultura, artículos de uso diario y el ejército.
El KH-550 modifica el cuarzo en polvo. Luego, se mezcla con PE para hacer una película plástica para invernaderos agrícolas. Los resultados mostraron que, con el cuarzo en polvo 8%-12%, las propiedades de la película superaron las de la resina pura y cumplieron con los estándares nacionales. Utilicé un agente de acoplamiento de silano para modificar el micropolvo de silicio. Mezclé el polvo de silicio modificado con éter de polifenileno. Esto produjo un material plástico automotriz de éter de polifenileno. Los resultados mostraron que el material era muy duro. Tenía alta resistencia al desgaste, a las altas temperaturas y a la corrosión. Por lo tanto, es adecuado para productos plásticos automotrices.
6. Pintar
Los fabricantes pueden utilizar micropolvos de silicio como relleno en los revestimientos. Esto reduce los costes de revestimiento y mejora las propiedades. Deben resistir altas temperaturas, ácidos, álcalis, desgaste y clima. Se utiliza habitualmente en materiales de construcción, automóviles, tuberías, ferretería y electrodomésticos.
En recubrimientos arquitectónicos
Bai Wenkui et al. Utilicé polvo de sílice como relleno en pinturas para paredes exteriores. Tenían un buen aspecto, alta estabilidad y bajo costo. Yuan Rui et al. utilizaron polvo de sílice ultrafino como relleno en recubrimientos de fenilpropanoide. Los resultados mostraron que, con 35% o más micropolvo de silicio, la resistencia a los álcalis, la lavabilidad, la absorción de agua y la reflectividad del recubrimiento eran mucho mejores.
Para recubrimientos de látex
El dióxido de titanio es el pigmento y relleno principal, pero es caro y difícil de fabricar. Por ello, la investigación se centra ahora en el uso de rellenos con dióxido de titanio. Estos rellenos son carbonato de calcio, sulfato de calcio anhidro y polvo de silicio. Wang Pengzhu y sus colegas utilizaron micropolvo de sílice modificado como relleno. Sirvió como reemplazo parcial del dióxido de titanio en los recubrimientos de látex. Una proporción de masa de 1:3 de dióxido de titanio a micropolvo de silicio mejoró en gran medida la dureza, la resistencia al impacto y la flexibilidad del recubrimiento de látex.
En Recubrimientos de suelo epoxi,
El micropolvo de silicio como relleno mejora la resistencia al desgaste, la resistencia a los ácidos y álcalis, la resistencia a altas temperaturas y la resistencia mecánica. Hu Gaoping et al. mezclaron polvo de silicio de diferentes tamaños de partículas con resina epoxi, agentes de curado y otras materias primas para preparar revestimientos de suelo de epoxi resistentes a los ácidos. Estos revestimientos se utilizaron en talleres de destilación de ácido acético para evitar la formación de polvo local causada por la corrosión del ácido acético.
En los revestimientos de aislamiento retardantes de llama, Liu Tongwang et al. Agregué micropolvo de sílice activado a la resina de poliéster insaturado. Lo usé para hacer pintura de aislamiento de poliéster. Los resultados mostraron que, con micropolvo de sílice activado 35%, la pintura mejoró. Su conductividad volumétrica, absorción de agua y resistencia mecánica aumentaron.
7. Adhesivos
El micropolvo de silicio, como relleno funcional inorgánico, reduce eficazmente el coeficiente de expansión lineal y la tasa de contracción de la resina adhesiva curada. Mejora la resistencia mecánica, la resistencia al calor, la resistencia a la permeabilidad y el rendimiento de disipación de calor de los adhesivos, mejorando así la eficacia de unión y sellado.
La distribución del tamaño de partícula del polvo de sílice afectará la viscosidad y la sedimentación del adhesivo, lo que afectará la procesabilidad del adhesivo y el coeficiente de expansión lineal después del curado. Por lo tanto, el campo de los adhesivos presta atención a la función del polvo de sílice para reducir el coeficiente de expansión lineal y mejorar la resistencia mecánica. Tiene altos requisitos para la apariencia y la distribución del tamaño de partícula del polvo de sílice, y generalmente utiliza productos de diferentes tamaños de partícula con un tamaño de partícula promedio de 0,1 micrones a 30 micrones para uso compuesto.
Cambian el polvo de sílice y luego lo aplican a la silicona vinílica. A medida que aumenta el tiempo de almacenamiento, la viscosidad de la silicona vinílica permanece estable. El producto tiene alta resistencia y buena estabilidad. Los fabricantes pueden usarlo en silicona conductora de calor, juntas y materiales dentales para impresiones.
8. Piedra de cuarzo artificial
El micropolvo de silicio utilizado como relleno en los tableros de cuarzo artificial puede reducir el consumo de resina insaturada y mejorar la resistencia al desgaste, la resistencia a los ácidos y álcalis y la resistencia mecánica. La proporción de relleno del polvo de silicio en el mármol artificial es generalmente de alrededor de 30%. Por ejemplo, Liu Huichen et al. propusieron utilizar polvo de silicio modificado con un agente de acoplamiento de silano en los tableros de cuarzo artificial. Este enfoque puede reducir el uso de resina insaturada y disminuir el costo de procesamiento de los tableros de cuarzo artificial.
9. Cerámica en forma de panal para automóviles
El filtro de partículas diésel (DPF), fabricado a partir de soportes cerámicos en forma de panal para la purificación de los gases de escape de los automóviles y material de cordierita para la purificación de los gases de escape de los motores diésel, implica la mezcla, extrusión, secado y sinterización de materiales como alúmina y micropolvo de sílice. El componente principal del micropolvo de silicio fundido es SiO2, que tiene una estructura amorfa, partículas ultrafinas y una gran área de superficie específica. Actúa como mineralizador para reacciones en estado sólido y sinterización de materiales de silicato. El polvo de silicio mejora la resistencia de los soportes cerámicos en forma de panal, reduce el coeficiente de expansión térmica de la cordierita y mejora su vida útil. El polvo de silicio esférico puede mejorar la velocidad de formación y la estabilidad de los productos cerámicos en forma de panal, con una relación de peso de aproximadamente 13% en el soporte cerámico en forma de panal.
10. Cosméticos
El micropolvo de sílice esférico se utiliza en cosméticos como pintalabios y polvos. Tiene buena fluidez y una gran superficie. Entre sus características se incluyen:
- Mejora la fluidez y la estabilidad de almacenamiento en productos en polvo, evitando el apelmazamiento.
- Tamaño de partícula promedio más pequeño que proporciona buena suavidad y fluidez.
- Mayor área de superficie específica para una mejor adsorción de sudor, fragancias y nutrientes, lo que hace que las formulaciones sean más económicas.
- Forma esférica que ofrece buena afinidad con la piel y sensación táctil.
Además, el micropolvo de sílice esférico es fácil de mezclar con otros componentes cosméticos, no es tóxico, no tiene olor y es naturalmente blanco. Entre sus características más destacadas se incluyen una gran capacidad para reflejar los rayos ultravioleta, una buena estabilidad y no se descompone ni decolora cuando se expone a la radiación ultravioleta. Además, no reacciona con otros componentes de la fórmula, lo que lo convierte en una excelente opción para los ingredientes cosméticos de protección solar.
Los requisitos de especificación para el micropolvo de sílice esférico utilizado en cosméticos generalmente incluyen:
- Contenido de silicio de 99,9%
- Tamaño de partícula controlable que varía de 0,2 a 2 micrones.
- Esfericidad por encima de 95%
Baja radiación (contenido de uranio < 0,5 ppb)
Conclusión
Los distintos campos de aplicación tienen distintos requisitos de calidad para el polvo de silicio. Por lo tanto, al seleccionar el polvo de silicio para una aplicación en particular, es esencial considerar las necesidades de las industrias posteriores, así como factores como el costo, la eficiencia y el rendimiento. Elegir el tipo adecuado de micropolvo de silicio, junto con el proceso de modificación y la fórmula correctos, es crucial.
Con el continuo avance de la economía y la sociedad de China, la investigación sobre la aplicación del polvo de silicio se centrará cada vez más en campos de alta tecnología, como laminados revestidos de cobre de alta gama, revestimientos de alta gama, adhesivos de alto rendimiento y materiales de aislamiento hechos de polvo de silicio esférico. Se espera que el refinamiento y la especialización funcional sean las principales tendencias en la futura aplicación del micropolvo de silicio.
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