La micropolvere di silicio è una polvere di silice. È realizzata in quarzo cristallino, silice fusa e altre materie prime. Il processo avviene tramite macinazione, classificazione di precisione, rimozione delle impurità e altri processi. Ha molti utilizzi. Questi includono laminati rivestiti in rame, plastiche epossidiche e isolamento elettrico. È presente in gomme, plastiche, rivestimenti, adesivi, pietre artificiali, ceramiche a nido d'ape e cosmetici.
1. Laminati rivestiti in rame
Attualmente, la polvere di silicio utilizzata nei laminati rivestiti in rame può essere classificata in polvere di silicio cristallino, micropolvere di silicio fuso, polvere di silicio sferica e polvere di silicio composita. Il contenuto di resina nei laminati rivestiti in rame è di circa 50% e il tipico tasso di riempimento della polvere di silicio nella resina è di circa 30%. Ciò significa che il rapporto in peso di riempimento della micropolvere di silicio nei laminati rivestiti in rame è di circa 15%.
Come riempitivo inorganico, la polvere di silicio migliora la stabilità termica, la rigidità, il coefficiente di dilatazione termica e la conduttività termica dei laminati rivestiti in rame, migliorando l'affidabilità e la dissipazione del calore dei prodotti elettronici. Ha anche buone proprietà dielettriche. Possono migliorare la velocità e la qualità del segnale nell'elettronica. La polvere di silicio cristallino è più economica. Quindi, è utilizzata in settori a bassa domanda. Questi includono condizionatori d'aria, frigoriferi, lavatrici e computer desktop. I laminati rivestiti in rame per smartphone, tablet, automobili, comunicazioni di rete e apparecchiature industriali utilizzano generalmente micropolvere di silice fusa a causa di requisiti specifici per la costante dielettrica e il coefficiente di dilatazione lineare. Per usi come supercomputer e 5G, abbiamo bisogno di micropolvere di silicio sferica a bassa perdita e bassa dielettrica. Sono ad alta frequenza e alta velocità. È un riempitivo chiave. Deve avere basse impurità e un'elevata velocità di riempimento.
2. Materiale sigillante in plastica epossidica
La micropolvere di silicio è un riempitivo fondamentale nei sigillanti epossidici (EMC), che rappresenta circa 60%–90% della composizione. Il miglioramento delle prestazioni dei sigillanti epossidici dipende dal miglioramento della qualità della polvere di silicio, imponendo così requisiti più elevati per le sue dimensioni delle particelle, purezza e sfericità. I sigillanti plastici epossidici di fascia media e bassa utilizzano spesso polvere di silicio angolare, mentre i sigillanti di fascia alta utilizzano principalmente polvere di silicio sferica. I materiali di tenuta in plastica per dispositivi discreti e piccoli elettrodomestici integrati contengono in genere micropolveri di silicio cristallino e fuso. Il confezionamento ad alta conduttività termica per dispositivi di potenza utilizza principalmente polvere di silicio cristallino insieme ad altri materiali ad alta conduttività termica. Per il confezionamento a bassa espansione e bassa deformazione di circuiti integrati su larga scala, si preferisce la polvere di silicio sferica. Infine, i dispositivi di memoria confezionati a basso modulo utilizzano comunemente polvere di silicio sferica a bassa radiazione come riempitivo.
Si stima che la domanda cinese di polvere di silicio sferica per il confezionamento di semiconduttori nel 2022 sarà 71.000 tonnellatePoiché la quota di imballaggi avanzati continua ad aumentare, si prevede che raggiungerà 93.000 tonnellate nel 2025, con un CAGR di 9,25%. Sulla base del prezzo della polvere di silicio sferica di 15.000 yuan/tonnellata, la dimensione del mercato nel 2025 sarà quasi 1,5 miliardi di yuan.
3. Materiali di isolamento elettrico
La micropolvere di silicio è un riempitivo isolante in resina epossidica per prodotti elettrici. Riduce il coefficiente di espansione lineare e il restringimento del materiale indurito durante l'indurimento. Ciò riduce lo stress e migliora la resistenza dell'isolamento. Ne migliora le proprietà meccaniche ed elettriche.
Pertanto, i clienti in questo campo hanno requisiti funzionali specifici per la micropolvere di silicio, come un basso coefficiente di espansione lineare, un elevato isolamento e un'elevata resistenza meccanica, mentre la loro richiesta di proprietà dielettriche e di conduttività termica è relativamente inferiore. Nel campo dei materiali di isolamento elettrico, prodotti in polvere di silicio a specifica singola con un vengono solitamente selezionate particelle di dimensioni medie comprese tra 5 micron e 25 micron in base alle caratteristiche dei prodotti di isolamento elettrico e ai requisiti dei loro processi di produzione. Esistono anche standard elevati per la bianchezza del prodotto e la distribuzione delle dimensioni delle particelle.
4. Gomma
La micropolvere di silicio offre vantaggi quali piccole dimensioni delle particelle, ampia area superficiale specifica, buona resistenza al calore e resistenza all'usura, che possono migliorare la resistenza all'usura, la resistenza alla trazione, il modulo e l'elevata resistenza allo strappo dei materiali compositi in gomma. Tuttavia, la superficie della polvere di silicio contiene molti gruppi silanolici acidi. Se non modificati, questi gruppi possono causare una dispersione non uniforme della polvere di silicio nella gomma e possono reagire con acceleratori alcalini, prolungando il tempo di vulcanizzazione dei materiali compositi in gomma.
Attualmente, la modifica della micropolvere di silicio è applicata principalmente nella ricerca sulla gomma, con la modifica dell'agente di accoppiamento silanico come metodo primarioEsempi includono feniltrimetossisilano, etilenetrimetossisilano, esametildisilazano, 3-mercaptopropiltrietossisilano e (3-amminopropil)trimetossisilano.
5. Plastica
La micropolvere di silicio può essere utilizzata come riempitivo nelle materie plastiche. Ciò include polietilene (PE), cloruro di polivinile (PVC), polipropilene (PP) e ossido di polifenilene (PPO). È ampiamente utilizzata in molti campi, tra cui edilizia, automotive ed elettronica. È utilizzata anche nell'isolamento, in agricoltura, nei beni di uso quotidiano e nell'esercito.
KH-550 modifica il quarzo in polvere. Quindi, viene miscelato con PE per creare una pellicola di plastica per serre agricole. I risultati hanno mostrato che, con il quarzo in polvere 8%-12%, le proprietà della pellicola superavano quelle della resina pura e soddisfacevano gli standard nazionali. Ho utilizzato un agente di accoppiamento silanico per modificare la micropolvere di silicio. Ho miscelato la polvere di silicio modificata con etere di polifenilene. Ciò ha creato un materiale plastico per autoveicoli in etere di polifenilene. I risultati hanno mostrato che il materiale era molto duro. Aveva un'elevata resistenza all'usura, alle alte temperature e alla corrosione. Quindi, è adatto per prodotti in plastica per autoveicoli.
6. Colore
I produttori possono usare la micropolvere di silicio come riempitivo nei rivestimenti. Riduce i costi di rivestimento e migliora le proprietà. Devono resistere alle alte temperature, agli acidi, agli alcali, all'usura e alle intemperie. È comunemente usata nei materiali da costruzione, nelle automobili, nei tubi, nella ferramenta e negli elettrodomestici.
In rivestimenti architettonici
Bai Wenkui et al. Ho utilizzato polvere di silice come riempitivo nelle pitture per pareti esterne. Avevano un bell'aspetto, un'elevata stabilità e un costo contenuto. Yuan Rui et al. hanno utilizzato polvere di silice ultrafine come riempitivo nei rivestimenti fenilpropanoidi. I risultati hanno mostrato che, con 35% o più micropolvere di silicio, la resistenza agli alcali, la lavabilità, l'assorbimento d'acqua e la riflettività del rivestimento erano molto migliori.
Per rivestimenti in lattice
Il biossido di titanio è il pigmento e il riempitivo principale. Ma è costoso e difficile da produrre. Pertanto, la ricerca si concentra ora sull'uso di riempitivi con biossido di titanio. Questi riempitivi sono carbonato di calcio, solfato di calcio anidro e polvere di silicio. Wang Pengzhu e colleghi hanno utilizzato micropolvere di silice modificata come riempitivo. È servito come sostituto parziale del biossido di titanio nei rivestimenti in lattice. Un rapporto di massa di 1:3 tra biossido di titanio e micropolvere di silicio ha migliorato notevolmente la durezza, la resistenza all'impatto e la flessibilità del rivestimento in lattice.
In rivestimenti epossidici per pavimenti,
La micropolvere di silicio come riempitivo aumenta la resistenza all'usura, la resistenza agli acidi e agli alcali, la resistenza alle alte temperature e la resistenza meccanica. Hu Gaoping et al. hanno miscelato polvere di silicio di diverse dimensioni delle particelle con resina epossidica, agenti di indurimento e altre materie prime per preparare rivestimenti per pavimenti epossidici resistenti agli acidi. Questi rivestimenti sono stati utilizzati nei laboratori di distillazione dell'acido acetico per prevenire la polverizzazione locale causata dalla corrosione dell'acido acetico.
Nei rivestimenti isolanti ignifughi, Liu Tongwang et al. Ho aggiunto micropolvere di silice attivata alla resina poliestere insatura. L'ho usata per realizzare vernice isolante in poliestere. I risultati hanno mostrato che, a 35% di micropolvere di silice attivata, la vernice è migliorata. La sua conduttività di volume, l'assorbimento d'acqua e la resistenza meccanica sono aumentati.
7. Adesivi
La micropolvere di silicio, come riempitivo funzionale inorganico, riduce efficacemente il coefficiente di espansione lineare e il tasso di restringimento della resina adesiva indurita. Migliora la resistenza meccanica, la resistenza al calore, la resistenza alla permeabilità e le prestazioni di dissipazione del calore degli adesivi, migliorando così l'efficacia di legame e sigillatura.
La distribuzione delle dimensioni delle particelle di polvere di silice influirà sulla viscosità e sulla sedimentazione dell'adesivo, influenzando così la lavorabilità dell'adesivo e il coefficiente di espansione lineare dopo l'indurimento. Pertanto, il campo degli adesivi presta attenzione alla funzione della polvere di silice nel ridurre il coefficiente di espansione lineare e migliorare la resistenza meccanica. Ha requisiti elevati per l'aspetto e la distribuzione delle dimensioni delle particelle di polvere di silice e di solito utilizza prodotti di diverse dimensioni delle particelle con una dimensione media delle particelle di 0,1 micron-30 micron per l'uso di composti.
Cambiano la polvere di silice e poi la applicano al silicone vinilico. Man mano che aumenta il tempo di conservazione, la viscosità del silicone vinilico rimane stabile. Il prodotto ha un'elevata resistenza e una buona stabilità. I produttori possono utilizzarlo nel silicone termoconduttore, nelle guarnizioni e nei materiali dentali per impronte.
8. Pietra di quarzo artificiale
La micropolvere di silicio utilizzata come riempitivo in pannelli di quarzo artificiale può ridurre il consumo di resina insatura e migliorare la resistenza all'usura, la resistenza agli acidi e agli alcali e la resistenza meccanica. Il rapporto di riempimento della polvere di silicio nel marmo artificiale è generalmente di circa 30%. Ad esempio, Liu Huichen et al. hanno proposto di utilizzare polvere di silicio modificata con un agente di accoppiamento silanico in pannelli di quarzo artificiale. Questo approccio può ridurre l'utilizzo di resina insatura e abbassare i costi di lavorazione dei pannelli di quarzo artificiale.
9. Ceramica a nido d'ape per uso automobilistico
Il filtro antiparticolato diesel (DPF), realizzato con supporti ceramici a nido d'ape per la purificazione dei gas di scarico delle automobili e materiale cordierite per la purificazione dei gas di scarico dei motori diesel, prevede la miscelazione, l'estrusione, l'essiccazione e la sinterizzazione di materiali quali micropolvere di allumina e silice. Il componente principale della micropolvere di silicio fuso è SiO2, che ha una struttura amorfa, particelle ultrafini e un'ampia area superficiale specifica. Agisce come mineralizzante per reazioni allo stato solido e sinterizzazione di materiali silicati. La polvere di silicio aumenta la resistenza dei supporti ceramici a nido d'ape, riduce il coefficiente di dilatazione termica della cordierite e ne migliora la durata. La polvere di silicio sferica può aumentare la velocità di formatura e la stabilità dei prodotti ceramici a nido d'ape, con un rapporto di peso di circa 13% nel supporto ceramico a nido d'ape.
10. Cosmetici
La micropolvere di silice sferica è presente nei cosmetici come rossetto e cipria. Ha una buona fluidità e un'ampia superficie. Le sue caratteristiche includono:
- Maggiore fluidità e stabilità di conservazione nei prodotti in polvere, prevenendo la formazione di grumi.
- Le dimensioni medie delle particelle sono più piccole, il che garantisce una buona scorrevolezza e fluidità.
- Maggiore superficie specifica per un migliore assorbimento di sudore, fragranze e sostanze nutritive, rendendo le formulazioni più economiche.
- Forma sferica che offre una buona affinità con la pelle e una buona sensazione tattile.
Inoltre, la micro polvere di silice sferica è facile da mescolare con altri componenti cosmetici, è atossica, inodore e naturalmente bianca. Le sue caratteristiche degne di nota includono una forte capacità di riflettere i raggi ultravioletti, una buona stabilità e nessuna decomposizione o scolorimento quando esposta alle radiazioni UV. Inoltre, non reagisce con altri componenti nella formula, il che la rende un'eccellente scelta per gli ingredienti cosmetici della protezione solare.
I requisiti di specifica per la micropolvere di silice sferica utilizzata nei cosmetici generalmente includono:
- Contenuto di silicio pari a 99,9%
- Dimensioni delle particelle controllabili da 0,2 a 2 micron
- Sfericità superiore a 95%
Bassa radiazione (contenuto di uranio < 0,5 ppb)
Conclusione
Diversi campi di applicazione hanno requisiti di qualità variabili per la polvere di silicio. Pertanto, quando si seleziona la polvere di silicio per una particolare applicazione, è essenziale considerare le esigenze delle industrie a valle, nonché fattori quali costo, efficienza e prestazioni. La scelta del tipo appropriato di micropolvere di silicio, insieme al processo di modifica e alla formula corretti, è fondamentale.
Con il continuo progresso dell'economia e della società cinese, la ricerca sull'applicazione della polvere di silicio si concentrerà sempre di più su campi ad alta tecnologia come laminati rivestiti in rame di alta qualità, rivestimenti di alta qualità, adesivi ad alte prestazioni e materiali isolanti realizzati in polvere di silicio sferica. Si prevede che la raffinatezza e la specializzazione funzionale saranno le principali tendenze nella futura applicazione della micropolvere di silicio.
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