シリコンマイクロパウダーはシリカパウダーです。結晶石英、溶融シリカ、その他の原材料から作られ、粉砕、精密分級、不純物除去などの工程を経ています。用途は多岐にわたります。銅張積層板、エポキシ樹脂、電気絶縁材などです。ゴム、プラスチック、コーティング、接着剤、人造石、ハニカムセラミック、化粧品などに使用されています。
1. 銅張積層板
現在、銅張積層板に使用されるシリコン粉末は、結晶シリコン粉末、溶融シリコン微粉末、球状シリコン粉末、複合シリコン粉末に分類できます。銅張積層板の樹脂含有量は約50%で、樹脂中のシリコン粉末の典型的な充填率は約30%です。 これは、銅張積層板におけるシリコンマイクロパウダーの充填重量比が約15%であることを意味します。
無機充填剤として、シリコン粉末は銅張積層板の熱安定性、剛性、熱膨張係数、熱伝導率を高め、電子製品の信頼性と放熱性を向上させます。また、誘電特性も良好で、電子機器の信号速度と品質を向上させることができます。結晶シリコン粉末は安価であるため、需要の少ない業界で使用されています。これらには、エアコン、冷蔵庫、洗濯機、デスクトップコンピュータが含まれます。スマートフォン、タブレット、自動車、ネットワーク通信、産業機器用の銅張積層板では、誘電率と線膨張係数の特定の要件により、一般に溶融シリカマイクロパウダーが使用されます。スーパーコンピューターや5Gなどの用途では、低誘電、低損失の球状シリコンマイクロパウダーが必要です。これらは高周波で高速です。重要な充填剤です。不純物が少なく、充填率が高くなければなりません。
2. エポキシ樹脂シーリング材
シリコンマイクロパウダーはエポキシシーラント（EMC）の重要なフィラーであり、組成物の約60%〜90%を占めています。エポキシシーラントの性能を向上させるには、シリコンパウダーの品質を向上させる必要があり、そのため、粒子サイズ、純度、球形度に対する要件が高くなります。中低価格のエポキシプラスチックシーラントでは角張ったシリコンパウダーがよく使用され、高価格のシーラントでは主に球形のシリコンパウダーが使用されます。ディスクリートデバイスや小型統合電気機器用のプラスチックシーリング材には、通常、結晶質および溶融シリコンマイクロパウダーが含まれています。パワーデバイス用の高熱伝導性パッケージングでは、主に結晶質シリコンパウダーとその他の高熱伝導性材料が使用されます。大規模集積回路の低膨張および低反りパッケージングには、球形シリコンパウダーが好まれます。最後に、低弾性率パッケージのメモリデバイスでは、低放射球形シリコンパウダーがフィラーとしてよく使用されます。
2022年の中国の半導体パッケージ用球状シリコン粉末の需要は 71,000トン先進的な包装の割合が増加し続けると、 93,000トン 2025年には9.25%のCAGRで成長すると予測されています。 15,000元/トン、2025年の市場規模はほぼ 15億元.
3. 電気絶縁材料
シリコンマイクロパウダーは、電気製品用のエポキシ樹脂絶縁フィラーです。硬化時の硬化物の線膨張係数と収縮率を低減します。これにより、応力が軽減され、絶縁強度が向上します。機械的および電気的特性が向上します。
そのため、この分野の顧客は、低線膨張係数、高絶縁性、高機械的強度など、シリコンマイクロパウダーに特定の機能要件を持っていますが、誘電特性や熱伝導性に対する要求は比較的低いです。電気絶縁材料の分野では、 平均粒子サイズは5ミクロンから25ミクロンが通常選択される。 電気絶縁製品の特性と製造工程の要件に基づいて、製品の白色度と粒度分布にも高い基準が設けられています。
4. ゴム
シリコンマイクロパウダーは、粒子サイズが小さく、比表面積が大きく、耐熱性、耐摩耗性に優れているなどの利点があり、ゴム複合材料の耐摩耗性、引張強度、弾性率、高引裂抵抗を向上させることができます。しかし、シリコンパウダーの表面には多くの酸性シラノール基が含まれています。これらの基が改質されていない場合、シリコンパウダーがゴム内で不均一に分散し、アルカリ性促進剤と反応してゴム複合材料の加硫時間が長くなる可能性があります。
現在、 シリコンマイクロパウダーの改質は主にゴム研究に応用されており、シランカップリング剤による改質が主な方法である。例としては、フェニルトリメトキシシラン、エチレントリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、(3-アミノプロピル)トリメトキシシランなどが挙げられる。
5. プラスチック
シリコンマイクロパウダーはプラスチックの充填剤として使用できます。これには、ポリエチレン（PE）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリプロピレン（PP）、ポリフェニレンオキシド（PPO）が含まれます。建設、自動車、電子機器など、多くの分野で広く使用されています。また、断熱材、農業、日用品、軍事にも使用されています。
KH-550は粉末石英を改質します。その後、PEと混合して農業用温室用のプラスチックフィルムを作ります。結果は、8%-12%粉末石英では、フィルムの特性が純粋な樹脂を超え、国家基準を満たしていることを示しました。シランカップリング剤を使用してシリコンマイクロパウダーを改質しました。改質したシリコンパウダーをポリフェニレンエーテルと混合しました。これにより、ポリフェニレンエーテル自動車用プラスチック材料が作られました。結果は、材料が非常に硬いことを示しました。耐摩耗性、耐高温性、耐腐食性が高く、自動車用プラスチック製品に適しています。
6. ペイント
メーカーは、コーティングの充填剤としてシリコンマイクロパウダーを使用できます。コーティングコストが下がり、特性が向上します。高温、酸、アルカリ、摩耗、天候に耐える必要があります。建材、自動車、パイプ、ハードウェア、家電製品によく使用されます。
で 建築用コーティング
Bai Wenkui らは、外壁塗料の充填剤としてシリカ粉末を使用しました。外観が良く、安定性が高く、コストが低いという利点がありました。Yuan Rui らは、フェニルプロパノイドコーティングの充填剤として超微細シリカ粉末を使用しました。その結果、35% 以上のシリコンマイクロパウダーを使用すると、コーティングの耐アルカリ性、洗浄性、吸水性、反射性が大幅に向上することが示されました。
ラテックスコーティング用
二酸化チタンは主要な顔料および充填剤です。しかし、高価で製造が困難です。そのため、現在、研究は二酸化チタンを含む充填剤の使用に焦点が当てられています。これらの充填剤は、炭酸カルシウム、無水硫酸カルシウム、およびシリコン粉末です。Wang Pengzhu 氏とその同僚は、充填剤として改質シリカマイクロパウダーを使用しました。これは、ラテックスコーティングにおける二酸化チタンの部分的な代替品として機能しました。二酸化チタンとシリコンマイクロパウダーの質量比が 1:3 の場合、ラテックスコーティングの硬度、衝撃強度、および柔軟性が大幅に向上しました。
で エポキシ床コーティング,
充填剤としてのシリコン微粉末は、耐摩耗性、耐酸性および耐アルカリ性、耐高温性、および機械的強度を高めます。Hu Gaopingらは、異なる粒子サイズのシリコン粉末をエポキシ樹脂、硬化剤、およびその他の原料と混合して、強力な耐酸性エポキシ床コーティングを調製しました。これらのコーティングは、酢酸蒸留工場で酢酸腐食による局所的な粉末化を防ぐために使用されました。
難燃性絶縁コーティングでは、Liu Tongwangらは不飽和ポリエステル樹脂に活性シリカマイクロパウダーを添加し、ポリエステル絶縁塗料の製造に使用しました。結果は、35%活性シリカマイクロパウダーで塗料が改善されたことを示しました。体積伝導率、吸水性、機械的強度がすべて向上しました。
7. 接着剤
シリコンマイクロパウダーは無機機能性充填剤として、硬化接着樹脂の線膨張係数と収縮率を効果的に低減し、接着剤の機械的強度、耐熱性、耐浸透性、放熱性能を向上させ、接着およびシール効果を高めます。
シリカ粉末の粒度分布は接着剤の粘度と沈降に影響し、それによって接着剤の加工性と硬化後の線膨張係数に影響します。そのため、接着剤分野では線膨張係数を下げ、機械的強度を向上させるシリカ粉末の機能に注目しています。シリカ粉末の外観と粒度分布に対する要求は高く、通常、複合用途には平均粒子径が0.1ミクロン～30ミクロンの異なる粒子径の製品が使用されます。
シリカ粉末を変えて、それをビニルシリコーンに塗布します。保管時間が長くなるにつれて、ビニルシリコーンの粘度は安定したままになります。この製品は強度が高く、安定性に優れています。メーカーは、熱伝導性シリコーン、ガスケット、印象用の歯科材料にこれを使用できます。
8. 人工石英石
人工石英板の充填材としてシリコン微粉末を使用すると、不飽和樹脂の消費量を削減し、耐摩耗性、耐酸性および耐アルカリ性、機械的強度を向上させることができます。人工大理石におけるシリコン粉末の充填率は、通常約30%です。たとえば、Liu Huichenらは、シランカップリング剤で改質したシリコン粉末を人工石英板に使用することを提案しました。このアプローチにより、不飽和樹脂の使用量を削減し、人工石英板の加工コストを削減できます。
9. 自動車用ハニカムセラミックス
自動車の排気ガス浄化用ハニカムセラミック担体とディーゼルエンジンの排気ガス浄化用コージェライト材料から作られたディーゼル微粒子フィルター（DPF）は、アルミナやシリカ微粉末などの材料を混合、押し出し、乾燥、焼結する工程を含む。溶融シリコン微粉末の主成分はSiO2で、非晶質構造、超微粒子、大きな比表面積を持ち、ケイ酸塩材料の固体反応と焼結の鉱化剤として機能します。シリコン粉末はハニカムセラミック担体の強度を高め、コージェライトの熱膨張係数を下げ、その耐用年数を向上させます。球状シリコン粉末はハニカムセラミック製品の成形速度と安定性を高め、ハニカムセラミック担体中の重量比は約13%です。
10. 化粧品
球状シリカ微粒子粉末は、口紅やパウダーなどの化粧品に使用されています。流動性が良く、表面積が大きいのが特徴です。その特徴は次のとおりです。
- 粉末製品の流動性と保存安定性が向上し、固まりを防止します。
- 平均粒子サイズが小さいため、滑らかさと流動性が良好です。
- 比表面積が大きいため、汗、芳香剤、栄養素の吸着性が向上し、配合がより経済的になります。
- 肌なじみがよく、触り心地の良い球形形状。
また、球状シリカ微粉末は他の化粧品成分と混合しやすく、無毒、無臭、自然な白色です。紫外線反射能力が強く、安定性が良く、紫外線にさらされても分解や変色がないなどの優れた特徴があります。さらに、処方内の他の成分と反応しないため、日焼け止め化粧品成分として最適です。
化粧品に使用される球状シリカマイクロパウダーの仕様要件には、一般的に次のものが含まれます。
- 99.9%のシリコン含有量
- 0.2～2ミクロンの範囲で粒子サイズを制御可能
- 95%以上の球形度
放射線量が低い（ウラン含有量 < 0.5 ppb）
結論
シリコン粉末に対する品質要件は、応用分野によって異なります。したがって、特定の用途にシリコン粉末を選択する際には、下流産業のニーズ、コスト、効率、性能などの要素を考慮することが重要です。適切なタイプのシリコンマイクロ粉末を選択し、正しい改質プロセスと配合を選択することが重要です。
中国の経済と社会の継続的な発展に伴い、シリコン粉末の応用に関する研究は、球状シリコン粉末から作られた高級銅張積層板、高級コーティング、高性能接着剤、絶縁材料などのハイテク分野にますます重点を置くようになるでしょう。精製と機能の特化は、将来のシリコンマイクロパウダーの応用における主な傾向になると予想されます。
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