La micropoudre de silicium est un type de poudre de silice fabriquée à partir de quartz cristallin, silice fondue et autres matières premières. Le processus consiste à broyer, à classer avec précision, à éliminer les impuretés et à utiliser d'autres procédés. Il est largement utilisé dans divers domaines, notamment les stratifiés cuivrés, les emballages en plastique époxy, les matériaux d'isolation électrique, le caoutchouc, les plastiques, les revêtements, les adhésifs, les pierres artificielles, les céramiques en nid d'abeille, les cosmétiques, etc.
1. Stratifiés recouverts de cuivre
Actuellement, la micropoudre de silicium utilisée dans les stratifiés cuivrés peut être classée en micropoudre de silicium cristallin, micropoudre de silicium fondu, micropoudre de silicium sphérique et micropoudre de silicium composite. La teneur en résine des stratifiés cuivrés est d'environ 50%, et le taux de remplissage typique de la micropoudre de silicium dans la résine 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 micropoudre 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, ce qui peut améliorer la vitesse et la qualité de transmission du signal dans les produits électroniques. La micropoudre de silicium cristallin, étant plus rentable, est utilisée dans les industries ayant des exigences de production plus faibles, telles que les climatiseurs, les réfrigérateurs, les machines à laver et les 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 les applications à haute fréquence et à grande vitesse, telles que les supercalculateurs et les communications 5G, une micropoudre de silicium sphérique à faible diélectrique et à faible perte est nécessaire comme charge fonctionnelle clé, avec une faible teneur en 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 micropoudre 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 micropoudre de silicium angulaire, tandis que les mastics haut de gamme utilisent principalement de la micropoudre 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 micropoudre 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 micropoudre de silicium sphérique est préférée. Enfin, les dispositifs de mémoire conditionnés à faible module utilisent généralement de la micropoudre 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 utilisée comme charge isolante en résine époxy pour les produits d'isolation électrique, réduisant efficacement le coefficient de dilatation linéaire du matériau durci et le taux de rétrécissement pendant le processus de durcissement. Cela réduit les contraintes internes et améliore la résistance mécanique du matériau isolant, améliorant ainsi les propriétés mécaniques et électriques du matériau isolant.
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 micropoudre 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 micropoudre de silicium contient de nombreux groupes silanol acides. S'ils ne sont pas modifiés, ces groupes peuvent provoquer une dispersion inégale de la micropoudre 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 poudre de silicium microscopique peut être utilisée comme charge dans la production de matières plastiques, notamment le polyéthylène (PE), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polypropylène (PP), l'oxyde de polyphénylène (PPO) et d'autres matériaux. Elle est largement utilisée dans divers domaines tels que la construction, l'automobile, la communication électronique, les matériaux d'isolation, l'agriculture, les produits de première nécessité, la défense nationale et les industries militaires.
Français Le quartz en poudre est modifié avec du KH-550, et le quartz en poudre modifié est mélangé uniformément avec du PE pour préparer un film plastique PE, qui peut être utilisé dans les films de serre agricole. Les résultats ont montré que lorsque la fraction massique de remplissage du quartz en poudre était de 8%–12%, les propriétés mécaniques du film agricole dépassaient celles du film de résine pure et répondaient aux exigences de la norme nationale. Utilisation d'un agent de couplage au silane pour modifier la micropoudre de silicium et mélange de la micropoudre de silicium modifiée avec de l'éther de polyphénylène pour préparer un matériau plastique automobile en éther de polyphénylène. Les résultats ont indiqué que le matériau préparé avait des propriétés telles qu'une dureté élevée, une résistance à l'usure, une résistance aux hautes températures et une résistance à la corrosion, ce qui le rendait adapté aux produits en plastique automobile.
6. Peinture
La poudre de silicium microscopique peut être utilisée comme charge dans l'industrie des revêtements, ce qui non seulement réduit le coût de préparation des revêtements, mais améliore également les propriétés telles que la résistance aux hautes températures, la résistance aux acides et aux alcalis, la résistance à l'usure et la résistance aux intempéries. Elle est largement utilisée dans les matériaux de construction, les automobiles, les pipelines, la quincaillerie, les appareils électroménagers et d'autres domaines.
Dans revêtements architecturauxBai Wenkui et al. ont utilisé de la poudre de silice comme charge pour préparer des peintures murales extérieures, qui ont démontré de bons effets décoratifs, une forte 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 que lorsque la fraction massique de la micropoudre de silicium atteignait 35% ou plus, la résistance aux alcalis, la lavabilité, l'absorption d'eau et la réflectivité du revêtement étaient considérablement améliorées.
Pour revêtements en latexLe dioxyde de titane est couramment utilisé comme pigment principal et comme charge, mais il est coûteux et son processus de préparation est complexe. Par conséquent, l'utilisation de charges telles que le carbonate de calcium, le sulfate de calcium anhydre et la micropoudre de silicium en combinaison avec le dioxyde de titane est devenue un objectif de recherche. Wang Pengzhu et ses collègues ont utilisé de la micropoudre de silice modifiée comme charge pour remplacer partiellement le dioxyde de titane dans les revêtements en latex. Leurs résultats ont montré que lorsque le rapport massique du dioxyde de titane à la micropoudre de silicium était de 1:3, la dureté, la résistance aux chocs et la flexibilité du revêtement en latex étaient considérablement améliorées.
Dans Revêtements de sol époxyLa 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 microscopique 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 une résine de polyester insaturé pour préparer une peinture isolante en polyester. Les résultats ont montré que lorsque la fraction massique de micropoudre de silice activée était de 35%, la conductivité volumique, l'absorption d'eau et la résistance mécanique de la peinture isolante étaient considérablement améliorées.
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.
La poudre de silice est modifiée puis appliquée au silicone vinylique. Avec l'allongement du temps de stockage, la viscosité du silicone vinylique est stable, le produit a une bonne stabilité et une résistance élevée et peut être utilisé dans le silicone thermoconducteur, les joints thermoconducteurs, les matériaux d'empreinte dentaire et d'autres domaines.
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 micropoudre de silicium dans le marbre artificiel est généralement d'environ 30%. Par exemple, Liu Huichen et al. ont proposé d'utiliser de la micropoudre 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 micropoudre 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 micropoudre 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 tels que le rouge à lèvres, la poudre et la crème de fond de teint en raison de sa bonne fluidité et de sa grande surface spécifique. 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 micropoudre de silicium. Par conséquent, lors de la sélection de la micropoudre 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 micropoudre 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 micropoudre 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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