El micropolvo de silicio es un tipo de polvo de sílice elaborado a partir de cuarzo cristalino, sílice fundida y otras materias primas. El proceso se realiza mediante molienda, clasificación de precisión, eliminación de impurezas y otros procesos. Se utiliza ampliamente en diversos campos, incluidos laminados revestidos de cobre, envases de plástico epoxi, materiales de aislamiento eléctrico, caucho, plásticos, revestimientos, adhesivos, piedras artificiales, cerámica en forma de panal, cosméticos y más.
1. Laminados revestidos de cobre
En la actualidad, el micropolvo de silicio utilizado en laminados revestidos de cobre se puede clasificar en micropolvo de silicio cristalino, micropolvo de silicio fundido, micropolvo de silicio esférico y micropolvo de silicio compuesto. El contenido de resina en los laminados revestidos de cobre es de aproximadamente 50% y la tasa de llenado típica del micropolvo 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 micropolvo 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, que pueden mejorar la velocidad y la calidad de la transmisión de la señal en los productos electrónicos. El micropolvo de silicio cristalino, al ser más rentable, se utiliza en industrias con menores requisitos de producción, como 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 aplicaciones de alta frecuencia y alta velocidad, como supercomputadoras y comunicaciones 5G, se requiere un micropolvo de silicio esférico de baja pérdida y dieléctrico como relleno funcional clave., con bajo contenido de 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 micropolvo 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 micropolvo de silicio angular, mientras que los selladores de gama alta utilizan principalmente micropolvo 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 micropolvo 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 micropolvo de silicio esférico. Finalmente, los dispositivos de memoria empaquetados de bajo módulo suelen utilizar micropolvo 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 se utiliza como relleno de resina epoxi para aislamiento de productos eléctricos, reduciendo eficazmente el coeficiente de expansión lineal del material curado y la tasa de contracción durante el proceso de curado. Esto reduce la tensión interna y mejora la resistencia mecánica del material de aislamiento, mejorando así las propiedades mecánicas y eléctricas del material de aislamiento.
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 micropolvo 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 micropolvo de silicio contiene muchos grupos silanol ácidos. Si no se modifican, estos grupos pueden provocar una dispersión desigual del micropolvo 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 la producción de plásticos, incluidos el polietileno (PE), el cloruro de polivinilo (PVC), el polipropileno (PP), el óxido de polifenileno (PPO) y otros materiales. Se utiliza ampliamente en diversos campos, como la construcción, la automoción, las comunicaciones electrónicas, los materiales de aislamiento, la agricultura, los artículos de primera necesidad y las industrias de defensa nacional y militar.
El cuarzo en polvo se modifica con KH-550 y el cuarzo en polvo modificado se mezcla uniformemente con PE para preparar una película de plástico de PE, que se puede utilizar en películas de invernaderos agrícolas. Los resultados mostraron que cuando la fracción de masa de relleno de cuarzo en polvo era 8%–12%, las propiedades mecánicas de la película agrícola excedían las de la película de resina pura y cumplían con los requisitos de las normas nacionales. Utilizando un agente de acoplamiento de silano para modificar el micropolvo de silicio y mezclando el micropolvo de silicio modificado con éter de polifenileno para preparar material plástico automotriz de éter de polifenileno. Los resultados indicaron que el material preparado tenía propiedades como alta dureza, resistencia al desgaste, resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión, lo que lo hacía adecuado para productos plásticos automotrices.
6. Pintar
El micropolvo de silicio se puede utilizar como relleno en la industria de los revestimientos, lo que no solo reduce el coste de preparación de los revestimientos, sino que también mejora propiedades como la resistencia a altas temperaturas, a los ácidos y a los álcalis, al desgaste y a la intemperie. Se utiliza ampliamente en materiales de construcción, automóviles, tuberías, ferretería, electrodomésticos y otros campos.
En recubrimientos arquitectónicosBai Wenkui et al. utilizaron polvo de sílice como relleno para preparar pinturas para paredes exteriores, que demostraron buenos efectos decorativos, fuerte estabilidad y bajo costo. Yuan Rui et al. utilizaron polvo de sílice ultrafino como relleno en recubrimientos de fenilpropanoide. Los resultados mostraron que cuando la fracción de masa de micropolvo de silicio alcanzó 35% o más, la resistencia a los álcalis, la lavabilidad, la absorción de agua y la reflectividad del recubrimiento mejoraron significativamente.
Para recubrimientos de látexEl dióxido de titanio se utiliza comúnmente como pigmento y relleno principal, pero es caro y su proceso de preparación es complejo. Por lo tanto, el uso de rellenos como carbonato de calcio, sulfato de calcio anhidro y micropolvo de silicio en combinación con dióxido de titanio se ha convertido en un foco de investigación. Wang Pengzhu y sus colegas utilizaron micropolvo de sílice modificado como relleno para reemplazar parcialmente el dióxido de titanio en los recubrimientos de látex. Sus resultados mostraron que cuando la relación de masa de dióxido de titanio a micropolvo de silicio era 1:3, la dureza, la resistencia al impacto y la flexibilidad del recubrimiento de látex mejoraron en gran medida.
En Recubrimientos de suelo epoxiEl 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 micropolvo de silicio de diferentes tamaños de partículas con resina epoxi, agentes de curado y otras materias primas para preparar revestimientos de suelo 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. añadieron micropolvo de sílice activado a resina de poliéster insaturado para preparar pintura de aislamiento de poliéster. Los resultados mostraron que cuando la fracción de masa de micropolvo de sílice activado era 35%, la conductividad volumétrica, la absorción de agua y la resistencia mecánica de la pintura de aislamiento mejoraron significativamente.
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.
El polvo de sílice se modifica y luego se aplica a la silicona vinílica. Con la extensión del tiempo de almacenamiento, la viscosidad de la silicona vinílica es estable, el producto tiene buena estabilidad y alta resistencia, y se puede utilizar en silicona termoconductora, juntas termoconductoras, materiales de impresión dental y otros campos.
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 micropolvo de silicio en el mármol artificial es generalmente de alrededor de 30%. Por ejemplo, Liu Huichen et al. propusieron utilizar micropolvo 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 micropolvo 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 micropolvo 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 productos cosméticos como lápices labiales, polvos y bases de maquillaje debido a su buena fluidez y gran área de superficie específica. 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 diferentes campos de aplicación tienen distintos requisitos de calidad para el micropolvo de silicio. Por lo tanto, al seleccionar el micropolvo 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 micropolvo 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 micropolvo de silicio esférico. Se espera que el refinamiento y la especialización funcional sean las principales tendencias en la futura aplicación del micropolvo de silicio.
Si está interesado en molinos de chorro que puedan producir polvo de silicio, comuníquese con el equipo técnico de Épico Para tener más información.