La micropoudre de silicium est une poudre de silice. Elle est fabriquée à partir de quartz cristallin, de silice fondue et d'autres matières premières. Le processus consiste à broyer, à classer avec précision, à éliminer les impuretés et à utiliser d'autres procédés. Elle a de nombreuses utilisations. Il s'agit notamment des stratifiés cuivrés, des plastiques époxy et des isolants électriques. On la trouve dans les caoutchoucs, les plastiques, les revêtements, les adhésifs, les pierres artificielles, les céramiques en nid d'abeille et les cosmétiques.
1. Stratifiés recouverts de cuivre
Actuellement, la poudre de silicium utilisée dans les stratifiés cuivrés peut être classée en poudre de silicium cristallin, en micropoudre de silicium fondu, en poudre de silicium sphérique et en poudre de silicium composite. La teneur en résine des stratifiés cuivrés est d'environ 50% et le taux de remplissage typique de la résine en poudre de silicium est d'environ 30%. Cela signifie que le rapport pondéral de remplissage de la micropoudre de silicium dans les stratifiés cuivrés est d'environ 15%.
En tant que charge inorganique, la poudre de silicium améliore la stabilité thermique, la rigidité, le coefficient de dilatation thermique et la conductivité thermique des stratifiés cuivrés, améliorant ainsi la fiabilité et la dissipation thermique des produits électroniques. Elle possède également de bonnes propriétés diélectriques. Elle peut améliorer la vitesse et la qualité du signal dans l'électronique. La poudre de silicium cristallin est moins chère. Elle est donc utilisée dans les industries à faible demande. Il s'agit notamment des climatiseurs, des réfrigérateurs, des machines à laver et des ordinateurs de bureau. Les stratifiés cuivrés pour smartphones, tablettes, automobiles, communications réseau et équipements industriels utilisent généralement de la micropoudre de silice fondue en raison d'exigences spécifiques en matière de constante diélectrique et de coefficient de dilatation linéaire. Pour des utilisations telles que les superordinateurs et la 5G, nous avons besoin de micropoudres de silicium sphériques à faible diélectrique et à faible perte. Elles sont à haute fréquence et à haute vitesse. C'est une charge clé. Elle doit avoir de faibles impuretés et un taux de remplissage élevé.
2. Matériau d'étanchéité en plastique époxy
Français La micropoudre de silicium est une charge essentielle dans les mastics époxy (EMC), représentant environ 60% à 90% de la composition. L'amélioration des performances des mastics époxy dépend de l'amélioration de la qualité de la poudre de silicium, imposant ainsi des exigences plus élevées sur sa taille de particule, sa pureté et sa sphéricité. Les mastics époxy plastiques milieu et bas de gamme utilisent souvent de la poudre de silicium angulaire, tandis que les mastics haut de gamme utilisent principalement de la poudre de silicium sphérique. Les matériaux d'étanchéité en plastique pour les dispositifs discrets et les petits appareils électriques intégrés contiennent généralement des micropoudres de silicium cristallin et fondu. Les emballages à haute conductivité thermique pour les dispositifs d'alimentation utilisent principalement de la poudre de silicium cristallin ainsi que d'autres matériaux à haute conductivité thermique. Pour les emballages à faible dilatation et à faible gauchissement des circuits intégrés à grande échelle, la poudre de silicium sphérique est préférée. Enfin, les dispositifs de mémoire encapsulés à faible module utilisent généralement de la poudre de silicium sphérique à faible rayonnement comme charge.
On estime que la demande chinoise en poudre de silicium sphérique pour l'emballage des semi-conducteurs en 2022 sera 71 000 tonnes. Alors que la proportion d’emballages avancés continue d’augmenter, on s’attend à ce qu’elle atteigne 93 000 tonnes en 2025, avec un TCAC de 9,25%. Sur la base du prix de la poudre de silicium sphérique de 15 000 yuans/tonne, la taille du marché en 2025 sera près de 1,5 milliard de yuans.
3. Matériaux d'isolation électrique
La micropoudre de silicium est une charge isolante à base de résine époxy pour les produits électriques. Elle réduit le coefficient de dilatation linéaire du matériau durci et le retrait pendant le durcissement. Cela réduit les contraintes et améliore la résistance de l'isolation. Elle améliore ses propriétés mécaniques et électriques.
Par conséquent, les clients de ce domaine ont des exigences fonctionnelles spécifiques pour la micropoudre de silicium, telles qu'un faible coefficient de dilatation linéaire, une isolation élevée et une résistance mécanique élevée, tandis que leur demande en propriétés diélectriques et de conductivité thermique est relativement plus faible. Dans le domaine des matériaux d'isolation électrique, des produits en poudre de silicium à spécification unique avec une une taille moyenne de particules comprise entre 5 microns et 25 microns est généralement sélectionnée En fonction des caractéristiques des produits d'isolation électrique et des exigences de leurs processus de production, des normes élevées sont également imposées en matière de blancheur des produits et de distribution granulométrique.
4. Caoutchouc
La micropoudre de silicium présente des avantages tels qu'une petite taille de particule, une grande surface spécifique, une bonne résistance à la chaleur et à l'usure, ce qui peut améliorer la résistance à l'usure, la résistance à la traction, le module et la résistance élevée à la déchirure des matériaux composites en caoutchouc. Cependant, la surface de la poudre de silicium contient de nombreux groupes silanol acides. S'ils ne sont pas modifiés, ces groupes peuvent provoquer une dispersion inégale de la poudre de silicium dans le caoutchouc et peuvent réagir avec des accélérateurs alcalins, prolongeant ainsi le temps de vulcanisation des matériaux composites en caoutchouc.
Actuellement, la modification de la micropoudre de silicium est principalement appliquée dans la recherche sur le caoutchouc, la modification de l'agent de couplage au silane étant la principale méthodeLes exemples incluent le phényltriméthoxysilane, l'éthylènetriméthoxysilane, l'hexaméthyldisilazane, le 3-mercaptopropyl triéthoxysilane et le (3-aminopropyl)triméthoxysilane.
5. Plastiques
La micropoudre de silicium peut être utilisée comme charge dans les plastiques. Cela comprend le polyéthylène (PE), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polypropylène (PP) et l'oxyde de polyphénylène (PPO). Il est largement utilisé dans de nombreux domaines, notamment la construction, l'automobile et l'électronique. Il est également utilisé dans l'isolation, l'agriculture, les produits de consommation courante et l'armée.
Le KH-550 modifie le quartz en poudre. Ensuite, il est mélangé avec du PE pour fabriquer un film plastique pour les serres agricoles. Les résultats ont montré qu'avec le quartz en poudre 8%-12%, les propriétés du film dépassaient celles de la résine pure et répondaient aux normes nationales. J'ai utilisé un agent de couplage au silane pour modifier la micropoudre de silicium. J'ai mélangé la poudre de silicium modifiée avec de l'éther de polyphénylène. Cela a permis d'obtenir un matériau plastique automobile à base d'éther de polyphénylène. Les résultats ont montré que le matériau était très dur. Il avait une résistance élevée à l'usure, aux températures élevées et à la corrosion. Il convient donc aux produits en plastique pour l'automobile.
6. Peinture
Les fabricants peuvent utiliser de la micropoudre de silicium comme charge dans les revêtements. Cela réduit les coûts de revêtement et améliore les propriétés. Ils doivent résister aux températures élevées, aux acides, aux alcalis, à l'usure et aux intempéries. Elle est couramment utilisée dans les matériaux de construction, les voitures, les tuyaux, la quincaillerie et les appareils électroménagers.
Dans revêtements architecturaux
Bai Wenkui et al. ont utilisé de la poudre de silice comme charge dans les peintures murales extérieures. Elles avaient un bel aspect, une grande stabilité et un faible coût. Yuan Rui et al. ont utilisé de la poudre de silice ultrafine comme charge dans les revêtements à base de phénylpropanoïde. Les résultats ont montré qu'avec une micropoudre de silicium 35% ou plus, la résistance aux alcalis, la lavabilité, l'absorption d'eau et la réflectivité du revêtement étaient bien meilleures.
Pour les revêtements en latex
Le dioxyde de titane est le principal pigment et agent de remplissage. Mais il est cher et difficile à fabriquer. C'est pourquoi les recherches se concentrent désormais sur l'utilisation d'agents de remplissage à base de dioxyde de titane. Ces agents de remplissage sont le carbonate de calcium, le sulfate de calcium anhydre et la poudre de silicium. Wang Pengzhu et ses collègues ont utilisé de la micropoudre de silice modifiée comme agent de remplissage. Elle a servi de substitut partiel au dioxyde de titane dans les revêtements en latex. Un rapport massique de 1:3 entre le dioxyde de titane et la micropoudre de silicium a considérablement amélioré la dureté, la résistance aux chocs et la flexibilité du revêtement en latex.
Dans Revêtements de sol époxy,
La poudre de silicium microscopique utilisée comme charge améliore la résistance à l'usure, la résistance aux acides et aux alcalis, la résistance aux hautes températures et la résistance mécanique. Hu Gaoping et al. ont mélangé de la poudre de silicium de différentes tailles de particules avec de la résine époxy, des agents de durcissement et d'autres matières premières pour préparer des revêtements de sol époxy résistants aux acides. Ces revêtements ont été utilisés dans les ateliers de distillation d'acide acétique pour éviter la formation de poudre locale causée par la corrosion de l'acide acétique.
Dans les revêtements isolants ignifuges, Liu Tongwang et al. ont ajouté de la micropoudre de silice activée à de la résine de polyester insaturé. Je l'ai utilisé pour fabriquer de la peinture isolante en polyester. Les résultats ont montré qu'à 35% de micropoudre de silice activée, la peinture s'est améliorée. Sa conductivité volumique, son absorption d'eau et sa résistance mécanique ont toutes augmenté.
7. Adhésifs
La poudre de micro-silicium, en tant que charge fonctionnelle inorganique, réduit efficacement le coefficient de dilatation linéaire et le taux de retrait de la résine adhésive durcie. Elle améliore la résistance mécanique, la résistance à la chaleur, la résistance à la perméabilité et les performances de dissipation thermique des adhésifs, améliorant ainsi l'efficacité du collage et de l'étanchéité.
La distribution granulométrique de la poudre de silice affecte la viscosité et la sédimentation de l'adhésif, affectant ainsi la transformabilité de l'adhésif et le coefficient de dilatation linéaire après durcissement. Par conséquent, le domaine de l'adhésif accorde une attention particulière à la fonction de la poudre de silice dans la réduction du coefficient de dilatation linéaire et l'amélioration de la résistance mécanique. Il a des exigences élevées en matière d'apparence et de distribution granulométrique de la poudre de silice, et utilise généralement des produits de différentes tailles de particules avec une taille moyenne de particules de 0,1 micron à 30 microns pour l'utilisation de composés.
Ils changent la poudre de silice puis l'appliquent sur du silicone vinylique. Au fur et à mesure que le temps de stockage augmente, la viscosité du silicone vinylique reste stable. Le produit a une résistance élevée et une bonne stabilité. Les fabricants peuvent l'utiliser dans le silicone thermoconducteur, les joints et les matériaux dentaires pour les empreintes.
8. Pierre de quartz artificielle
La micropoudre de silicium utilisée comme charge dans les panneaux de quartz artificiel peut réduire la consommation de résine insaturée et améliorer la résistance à l'usure, la résistance aux acides et aux alcalis et la résistance mécanique. Le taux de remplissage de la poudre de silicium dans le marbre artificiel est généralement d'environ 30%. Par exemple, Liu Huichen et al. ont proposé d'utiliser de la poudre de silicium modifiée avec un agent de couplage au silane dans les panneaux de quartz artificiel. Cette approche peut réduire l'utilisation de résine insaturée et diminuer le coût de traitement des panneaux de quartz artificiel.
9. Céramiques alvéolées pour automobiles
Le filtre à particules diesel (DPF), fabriqué à partir de supports en céramique en nid d'abeille pour la purification des gaz d'échappement des automobiles et de matériaux en cordiérite pour la purification des gaz d'échappement des moteurs diesel, implique le mélange, l'extrusion, le séchage et le frittage de matériaux tels que l'alumine et la micropoudre de silice. Le composant principal de la micropoudre de silicium fondu est le SiO2, qui a une structure amorphe, des particules ultrafines et une grande surface spécifique. Il agit comme minéralisateur pour les réactions à l'état solide et le frittage des matériaux silicatés. La poudre de silicium améliore la résistance des supports en céramique en nid d'abeille, réduit le coefficient de dilatation thermique de la cordiérite et améliore sa durée de vie. La poudre de silicium sphérique peut améliorer le taux de formage et la stabilité des produits en céramique en nid d'abeille, avec un rapport pondéral d'environ 13% dans le support en céramique en nid d'abeille.
10. Cosmétiques
La micropoudre de silice sphérique est utilisée dans les cosmétiques comme le rouge à lèvres et la poudre. Elle présente une bonne fluidité et une grande surface. Ses caractéristiques comprennent :
- Amélioration de la fluidité et de la stabilité au stockage des produits en poudre, évitant l'agglomération.
- Particules de taille moyenne plus petite offrant une bonne douceur et fluidité.
- Surface spécifique plus grande pour une meilleure adsorption de la sueur, des parfums et des nutriments, rendant les formulations plus économiques.
- Forme sphérique offrant une bonne affinité cutanée et une bonne sensation tactile.
De plus, la micropoudre de silice sphérique est facile à mélanger avec d'autres composants cosmétiques, est non toxique, inodore et naturellement blanche. Ses caractéristiques notables comprennent une forte capacité à réfléchir les rayons ultraviolets, une bonne stabilité et aucune décomposition ou décoloration lorsqu'elle est exposée aux rayons UV. De plus, elle ne réagit pas avec les autres composants de la formule, ce qui en fait un excellent choix pour les ingrédients cosmétiques de protection solaire.
Les exigences de spécification pour la micropoudre de silice sphérique utilisée dans les cosmétiques comprennent généralement :
- Teneur en silicium de 99,9%
- Taille de particule contrôlable allant de 0,2 à 2 microns
- Sphéricité supérieure à 95%
Faible rayonnement (teneur en uranium < 0,5 ppb)
Conclusion
Différents domaines d'application ont des exigences de qualité différentes pour la poudre de silicium. Par conséquent, lors de la sélection de la poudre de silicium pour une application particulière, il est essentiel de prendre en compte les besoins des industries en aval, ainsi que des facteurs tels que le coût, l'efficacité et les performances. Le choix du type approprié de micropoudre de silicium, ainsi que du processus de modification et de la formule appropriés, est crucial.
Avec le développement continu de l'économie et de la société chinoises, la recherche sur l'application de la poudre de silicium se concentrera de plus en plus sur les domaines de haute technologie tels que les stratifiés cuivrés haut de gamme, les revêtements haut de gamme, les adhésifs hautes performances et les matériaux isolants fabriqués à partir de poudre de silicium sphérique. Le raffinement et la spécialisation fonctionnelle devraient être les principales tendances dans l'application future de la micropoudre de silicium.
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