O pó de micro silício é um pó de sílica. É feito de quartzo cristalino, sílica fundida e outras matérias-primas. O processo é por meio de moagem, classificação de precisão, remoção de impurezas e outros processos. Ele tem muitos usos. Isso inclui laminados revestidos de cobre, plásticos epóxi e isolamento elétrico. Está em borrachas, plásticos, revestimentos, adesivos, pedras artificiais, cerâmicas de favo de mel e cosméticos.
1. Laminados revestidos de cobre
Atualmente, o pó de silício usado em laminados revestidos de cobre pode ser categorizado em pó de silício cristalino, pó micro de silício fundido, pó de silício esférico e pó de silício composto. O teor de resina em laminados revestidos de cobre é de cerca de 50%, e a taxa de preenchimento típica de pó de silício na resina é de cerca de 30%. Isso significa que a proporção de peso de enchimento de micropó de silício em laminados revestidos de cobre é de aproximadamente 15%.
Como um enchimento inorgânico, o pó de silício melhora a estabilidade térmica, rigidez, coeficiente de expansão térmica e condutividade térmica de laminados revestidos de cobre, melhorando a confiabilidade e dissipação de calor de produtos eletrônicos. Ele também tem boas propriedades dielétricas. Eles podem melhorar a velocidade e a qualidade do sinal em eletrônicos. O pó de silício cristalino é mais barato. Portanto, ele é usado em indústrias de baixa demanda. Isso inclui condicionadores de ar, geladeiras, máquinas de lavar e computadores de mesa. Laminados revestidos de cobre para smartphones, tablets, automóveis, comunicação de rede e equipamentos industriais geralmente usam micropó de sílica fundida devido a requisitos específicos para constante dielétrica e coeficiente de expansão linear. Para usos como supercomputadores e 5G, precisamos de micropó de silício esférico de baixa perda e baixa dielétrica. Eles são de alta frequência e alta velocidade. É um enchimento essencial. Deve ter baixas impurezas e uma alta taxa de enchimento.
2. Material de vedação de plástico epóxi
O micropó de silício é um enchimento crucial em selantes epóxi (EMC), respondendo por cerca de 60%–90% da composição. Melhorar o desempenho dos selantes epóxi depende do aprimoramento da qualidade do pó de silício, impondo, portanto, requisitos mais altos em seu tamanho de partícula, pureza e esfericidade. Selantes plásticos epóxi de médio e baixo custo geralmente usam pó de silício angular, enquanto selantes de alto custo utilizam principalmente pó de silício esférico. Materiais de vedação de plástico para dispositivos discretos e pequenos aparelhos elétricos integrados geralmente contêm micropós de silício cristalino e fundido. A embalagem de alta condutividade térmica para dispositivos de energia usa principalmente pó de silício cristalino junto com outros materiais de alta condutividade térmica. Para embalagens de baixa expansão e baixa deformação de circuitos integrados de grande escala, o pó de silício esférico é o preferido. Finalmente, dispositivos de memória empacotados de baixo módulo geralmente usam pó de silício esférico de baixa radiação como enchimento.
Estima-se que a demanda da China por pó de silício esférico para embalagens de semicondutores em 2022 será 71.000 toneladas. À medida que a proporção de embalagens avançadas continua a aumentar, espera-se que atinja 93.000 toneladas em 2025, com um CAGR de 9.25%. Com base no preço do pó de silício esférico de 15.000 yuan/tonelada, o tamanho do mercado em 2025 será quase 1,5 bilhões de yuans.
3. Materiais de isolamento elétrico
O micro pó de silício é um enchimento de isolamento de resina epóxi para produtos elétricos. Ele reduz o coeficiente de expansão linear do material curado e o encolhimento durante a cura. Isso reduz o estresse e melhora a resistência do isolamento. Ele melhora suas propriedades mecânicas e elétricas.
Portanto, os clientes neste campo têm requisitos funcionais específicos para o pó de silício micro, como um baixo coeficiente de expansão linear, alto isolamento e alta resistência mecânica, enquanto sua demanda por propriedades dielétricas e de condutividade térmica é relativamente menor. No campo de materiais de isolamento elétrico, produtos de pó de silício de especificação única com um tamanho médio de partícula entre 5 mícrons e 25 mícrons são normalmente selecionados com base nas características dos produtos de isolamento elétrico e nos requisitos de seus processos de produção. Há também altos padrões para a brancura do produto e distribuição do tamanho das partículas.
4. Borracha
O pó de micro silício oferece vantagens como um tamanho de partícula pequeno, grande área de superfície específica, boa resistência ao calor e resistência ao desgaste, o que pode melhorar a resistência ao desgaste, resistência à tração, módulo e alta resistência ao rasgo de materiais compostos de borracha. No entanto, a superfície do pó de silício contém muitos grupos silanol ácidos. Se não forem modificados, esses grupos podem causar dispersão irregular do pó de silício na borracha e podem reagir com aceleradores alcalinos, prolongando o tempo de vulcanização de materiais compostos de borracha.
Atualmente, A modificação do micropó de silício é aplicada principalmente na pesquisa de borracha, sendo a modificação do agente de acoplamento de silano o método principal. Exemplos incluem feniltrimetoxisilano, etilenotrimetoxisilano, hexametildisilazano, 3-mercaptopropil trietoxisilano e (3-aminopropil) trimetoxisilano.
5. Plásticos
O micropó de silício pode ser usado como enchimento em plásticos. Isso inclui polietileno (PE), cloreto de polivinila (PVC), polipropileno (PP) e óxido de polifenileno (PPO). É amplamente usado em muitos campos, incluindo construção, automotivo e eletrônicos. Também é usado em isolamento, agricultura, bens de uso diário e militar.
O KH-550 modifica o quartzo em pó. Em seguida, ele é misturado com PE para fazer um filme plástico para estufas agrícolas. Os resultados mostraram que, com o quartzo em pó 8%-12%, as propriedades do filme excederam as da resina pura e atenderam aos padrões nacionais. Usei um agente de acoplamento de silano para modificar o micropó de silício. Misturei o pó de silício modificado com éter de polifenileno. Isso fez um material plástico automotivo de éter de polifenileno. Os resultados mostraram que o material era muito duro. Ele tinha alta resistência ao desgaste, alta temperatura e corrosão. Portanto, é adequado para produtos plásticos automotivos.
6. Pintar
Os fabricantes podem usar micropó de silício como enchimento em revestimentos. Ele reduz os custos de revestimento e melhora as propriedades. Eles devem resistir a altas temperaturas, ácidos, álcalis, desgaste e clima. É comumente usado em materiais de construção, carros, canos, ferragens e eletrodomésticos.
Em revestimentos arquitetônicos
Bai Wenkui et al. Usei pó de sílica como enchimento em tintas de parede externa. Eles tinham uma boa aparência, alta estabilidade e baixo custo. Yuan Rui et al. usaram pó de sílica ultrafino como enchimento em revestimentos de fenilpropanoides. Os resultados mostraram que, com 35% ou mais micropó de silício, a resistência alcalina, lavabilidade, absorção de água e refletividade do revestimento eram muito melhores.
Para revestimentos de látex
O dióxido de titânio é o principal pigmento e enchimento. Mas é caro e difícil de fazer. Assim, a pesquisa agora se concentra no uso de enchimentos com dióxido de titânio. Esses enchimentos são carbonato de cálcio, sulfato de cálcio anidro e pó de silício. Wang Pengzhu e colegas usaram micropó de sílica modificado como enchimento. Ele serviu como um substituto parcial para o dióxido de titânio em revestimentos de látex. Uma proporção de massa de 1:3 de dióxido de titânio para micropó de silício melhorou muito a dureza, resistência ao impacto e flexibilidade do revestimento de látex.
Em revestimentos de piso epóxi,
O micropó de silício como enchimento aumenta a resistência ao desgaste, a resistência a ácidos e álcalis, a resistência a altas temperaturas e a resistência mecânica. Hu Gaoping et al. misturaram pó de silício de diferentes tamanhos de partículas com resina epóxi, agentes de cura e outras matérias-primas para preparar revestimentos de piso epóxi resistentes a ácidos fortes. Esses revestimentos foram usados em oficinas de destilação de ácido acético para evitar a pulverização local causada pela corrosão do ácido acético.
Em revestimentos de isolamento retardantes de chamas, Liu Tongwang et al. Adicionei micro pó de sílica ativada à resina de poliéster insaturado. Usei-a para fazer tinta de isolamento de poliéster. Os resultados mostraram que, com micro pó de sílica ativada 35%, a tinta melhorou. Sua condutividade de volume, absorção de água e resistência mecânica aumentaram.
7. Adesivos
O micro pó de silício, como um enchimento funcional inorgânico, reduz efetivamente o coeficiente de expansão linear e a taxa de encolhimento da resina adesiva curada. Ele melhora a resistência mecânica, resistência ao calor, resistência à permeabilidade e desempenho de dissipação de calor dos adesivos, aumentando assim a eficácia da colagem e da vedação.
A distribuição do tamanho de partícula do pó de sílica afetará a viscosidade e a sedimentação do adesivo, afetando assim a processabilidade do adesivo e o coeficiente de expansão linear após a cura. Portanto, o campo adesivo presta atenção à função do pó de sílica na redução do coeficiente de expansão linear e na melhoria da resistência mecânica. Ele tem altos requisitos para a aparência e distribuição do tamanho de partícula do pó de sílica e geralmente usa produtos de diferentes tamanhos de partícula com um tamanho médio de partícula de 0,1 mícron-30 mícrons para uso composto.
Eles mudam o pó de sílica e então o aplicam ao silicone vinílico. Conforme o tempo de armazenamento aumenta, a viscosidade do silicone vinílico permanece estável. O produto tem alta resistência e boa estabilidade. Os fabricantes podem usá-lo em silicone condutor de calor, juntas e materiais odontológicos para impressões.
8. Pedra de quartzo artificial
O micropó de silício usado como enchimento em placas de quartzo artificial pode reduzir o consumo de resina insaturada e melhorar a resistência ao desgaste, resistência a ácidos e álcalis e resistência mecânica. A taxa de enchimento do pó de silício em mármore artificial é geralmente em torno de 30%. Por exemplo, Liu Huichen et al. propuseram o uso de pó de silício modificado com um agente de acoplamento de silano em placas de quartzo artificial. Essa abordagem pode reduzir o uso de resina insaturada e diminuir o custo de processamento de placas de quartzo artificial.
9. Cerâmica automotiva em favo de mel
O Filtro de Partículas Diesel (DPF), feito de portadores cerâmicos alveolares para purificação de exaustão de automóveis e material de cordierita para purificação de exaustão de motores a diesel, envolve misturar, extrudar, secar e sinterizar materiais como alumina e micropó de sílica. O principal componente do micropó de silício fundido é o SiO2, que tem uma estrutura amorfa, partículas ultrafinas e uma grande área de superfície específica. Ele atua como um mineralizador para reações de estado sólido e sinterização de materiais de silicato. O pó de silício aumenta a resistência dos portadores cerâmicos alveolares, reduz o coeficiente de expansão térmica da cordierita e melhora sua vida útil. O pó de silício esférico pode aumentar a taxa de formação e a estabilidade de produtos cerâmicos alveolares, com uma proporção de peso de cerca de 13% no portador cerâmico alveolar.
10. Cosméticos
O pó de micro sílica esférico está em cosméticos como batom e pó. Ele tem boa fluidez e uma grande área de superfície. Suas características incluem:
- Melhor fluidez e estabilidade de armazenamento em produtos em pó, evitando aglomeração.
- Tamanho médio de partícula menor, proporcionando boa suavidade e fluidez.
- Maior área de superfície específica para melhor adsorção de suor, fragrâncias e nutrientes, tornando as formulações mais econômicas.
- Formato esférico que proporciona boa afinidade com a pele e sensação tátil.
Além disso, o pó de micro sílica esférica é fácil de misturar com outros componentes cosméticos, não é tóxico, inodoro e naturalmente branco. Suas características notáveis incluem uma forte capacidade de refletir raios ultravioleta, boa estabilidade e nenhuma decomposição ou descoloração quando exposto à radiação UV. Além disso, não reage com outros componentes da fórmula, tornando-se uma excelente escolha para ingredientes cosméticos de protetor solar.
Os requisitos de especificação para micropó de sílica esférico usado em cosméticos geralmente incluem:
- Teor de silício de 99,9%
- Tamanho de partícula controlável variando de 0,2 a 2 mícrons
- Esfericidade acima de 95%
Baixa radiação (teor de urânio < 0,5 ppb)
Conclusão
Diferentes campos de aplicação têm requisitos de qualidade variados para pó de silício. Portanto, ao selecionar pó de silício para uma aplicação específica, é essencial considerar as necessidades das indústrias downstream, bem como fatores como custo, eficiência e desempenho. Escolher o tipo apropriado de micropó de silício, juntamente com o processo de modificação e fórmula corretos, é crucial.
Com o avanço contínuo da economia e da sociedade da China, a pesquisa sobre a aplicação do pó de silício se concentrará cada vez mais em campos de alta tecnologia, como laminados revestidos de cobre de alta qualidade, revestimentos de alta qualidade, adesivos de alto desempenho e materiais de isolamento feitos de pó de silício esférico. Espera-se que o refinamento e a especialização funcional sejam as principais tendências na aplicação futura do micropó de silício.
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