Bột micro silic là một loại bột silica được làm từ thạch anh tinh thể, silica nóng chảy và các nguyên liệu thô khác. Quá trình này thông qua quá trình nghiền, phân loại chính xác, loại bỏ tạp chất và các quá trình khác. Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm các tấm phủ đồng, bao bì nhựa epoxy, vật liệu cách điện, cao su, nhựa, lớp phủ, chất kết dính, đá nhân tạo, gốm tổ ong, mỹ phẩm, v.v.
1. Tấm Laminate Đồng
Hiện nay, bột vi silicon được sử dụng trong các tấm phủ đồng có thể được phân loại thành bột vi silicon tinh thể, bột vi silicon nóng chảy, bột vi silicon hình cầu và bột vi silicon tổng hợp. Hàm lượng nhựa trong các tấm phủ đồng là khoảng 50% và tỷ lệ lấp đầy điển hình của bột vi silicon trong nhựa là khoảng 30%. Điều này có nghĩa là tỷ lệ trọng lượng làm đầy của bột silicon siêu nhỏ trong các tấm phủ đồng là khoảng 15%.
Là chất độn vô cơ, bột micro silic tăng cường độ ổn định nhiệt, độ cứng, hệ số giãn nở nhiệt và độ dẫn nhiệt của các tấm ép phủ đồng, cải thiện độ tin cậy và khả năng tản nhiệt của các sản phẩm điện tử. Nó cũng có đặc tính điện môi tốt, có thể tăng cường tốc độ truyền tín hiệu và chất lượng trong các sản phẩm điện tử. Bột micro silic tinh thể, tiết kiệm chi phí hơn, được sử dụng trong các ngành công nghiệp có yêu cầu sản xuất thấp hơn, chẳng hạn như máy điều hòa không khí, tủ lạnh, máy giặt và máy tính để bàn. Các tấm ép phủ đồng cho điện thoại thông minh, máy tính bảng, ô tô, truyền thông mạng và thiết bị công nghiệp thường sử dụng bột micro silic nóng chảy do các yêu cầu cụ thể về hằng số điện môi và hệ số giãn nở tuyến tính. Đối với các ứng dụng tần số cao và tốc độ cao, chẳng hạn như siêu máy tính và truyền thông 5G, bột vi silicon hình cầu có điện môi thấp và tổn thất thấp là chất độn chức năng chính., có hàm lượng tạp chất thấp và tỷ lệ chiết rót cao.
2. Vật liệu niêm phong nhựa Epoxy
Bột vi silicon là chất độn quan trọng trong chất trám epoxy (EMC), chiếm khoảng 60%–90% trong thành phần. Việc cải thiện hiệu suất của chất trám epoxy phụ thuộc vào việc nâng cao chất lượng của bột vi silicon, do đó đặt ra các yêu cầu cao hơn về kích thước hạt, độ tinh khiết và tính hình cầu của nó. Chất trám nhựa epoxy tầm trung và thấp thường sử dụng bột vi silicon góc cạnh, trong khi chất trám cao cấp chủ yếu sử dụng bột vi silicon hình cầu. Vật liệu trám nhựa cho các thiết bị rời rạc và các thiết bị điện tích hợp nhỏ thường chứa bột vi silicon tinh thể và nóng chảy. Bao bì có độ dẫn nhiệt cao cho các thiết bị điện chủ yếu sử dụng bột vi silicon tinh thể cùng với các vật liệu có độ dẫn nhiệt cao khác. Đối với bao bì có độ giãn nở thấp và độ cong vênh thấp của các mạch tích hợp quy mô lớn, bột vi silicon hình cầu được ưu tiên. Cuối cùng, các thiết bị bộ nhớ đóng gói mô đun thấp thường sử dụng bột vi silicon hình cầu có bức xạ thấp làm chất độn.
Người ta ước tính nhu cầu bột silicon hình cầu của Trung Quốc cho bao bì bán dẫn vào năm 2022 sẽ là 71.000 tấn. Khi tỷ lệ bao bì tiên tiến tiếp tục tăng, dự kiến sẽ đạt 93.000 tấn vào năm 2025, với CAGR là 9.25%. Dựa trên giá bột silic hình cầu của 15.000 nhân dân tệ/tấn, quy mô thị trường vào năm 2025 sẽ gần như 1,5 tỷ nhân dân tệ.
3. Vật liệu cách điện
Bột vi silicon được sử dụng làm chất độn cách điện nhựa epoxy cho các sản phẩm cách điện, có hiệu quả làm giảm hệ số giãn nở tuyến tính của vật liệu đã lưu hóa và tỷ lệ co ngót trong quá trình lưu hóa. Điều này làm giảm ứng suất bên trong và cải thiện độ bền cơ học của vật liệu cách điện, do đó tăng cường các tính chất cơ học và điện của vật liệu cách điện.
Do đó, khách hàng trong lĩnh vực này có các yêu cầu chức năng cụ thể đối với bột vi silicon, chẳng hạn như hệ số giãn nở tuyến tính thấp, cách điện cao và độ bền cơ học cao, trong khi nhu cầu của họ về các đặc tính điện môi và dẫn nhiệt tương đối thấp. Trong lĩnh vực vật liệu cách điện, các sản phẩm bột vi silicon có thông số kỹ thuật đơn lẻ với kích thước hạt trung bình thường được chọn từ 5 micron đến 25 micron dựa trên đặc điểm của sản phẩm cách điện và yêu cầu của quy trình sản xuất. Ngoài ra còn có tiêu chuẩn cao về độ trắng của sản phẩm và phân bố kích thước hạt.
4. Cao su
Bột vi silicon có những ưu điểm như kích thước hạt nhỏ, diện tích bề mặt riêng lớn, khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn tốt, có thể cải thiện khả năng chống mài mòn, độ bền kéo, mô đun và khả năng chống rách cao của vật liệu composite cao su. Tuy nhiên, bề mặt của bột vi silicon chứa nhiều nhóm silanol có tính axit. Nếu không được biến tính, các nhóm này có thể gây ra sự phân tán không đều của bột vi silicon trong cao su và có thể phản ứng với chất tăng tốc kiềm, kéo dài thời gian lưu hóa của vật liệu composite cao su.
Hiện nay, biến tính bột silicon vi mô chủ yếu được ứng dụng trong nghiên cứu cao su, với biến tính tác nhân liên kết silan là phương pháp chính. Ví dụ bao gồm phenyltrimethoxysilane, ethylenetrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, 3-mercaptopropyl triethoxysilane và (3-aminopropyl) trimethoxysilane.
5. Nhựa
Bột vi silicon có thể được sử dụng làm chất độn trong sản xuất nhựa, bao gồm polyethylene (PE), polyvinyl clorua (PVC), polypropylene (PP), polyphenylene oxide (PPO) và các vật liệu khác. Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, ô tô, truyền thông điện tử, vật liệu cách nhiệt, nông nghiệp, nhu yếu phẩm hàng ngày và các ngành công nghiệp quốc phòng và quân sự.
Thạch anh bột được biến tính bằng KH-550, và thạch anh bột biến tính được trộn đều với PE để chế tạo màng nhựa PE, có thể sử dụng trong màng nhà kính nông nghiệp. Kết quả cho thấy khi phần khối lượng làm đầy của thạch anh bột là 8%–12%, các tính chất cơ học của màng nông nghiệp vượt trội so với màng nhựa nguyên chất và đạt yêu cầu tiêu chuẩn quốc gia. Sử dụng tác nhân liên kết silan để biến tính bột vi silic và trộn bột vi silic biến tính với polyphenylene ether để chế tạo vật liệu nhựa ô tô polyphenylene ether. Kết quả chỉ ra rằng vật liệu đã chế tạo có các tính chất như độ cứng cao, khả năng chống mài mòn, khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn, phù hợp với các sản phẩm nhựa ô tô.
6. Sơn
Bột vi silicon có thể được sử dụng làm chất độn trong ngành sơn phủ, không chỉ làm giảm chi phí chuẩn bị lớp phủ mà còn tăng cường các tính chất như khả năng chịu nhiệt độ cao, khả năng chịu axit và kiềm, khả năng chống mài mòn và khả năng chống chịu thời tiết. Nó được sử dụng rộng rãi trong vật liệu xây dựng, ô tô, đường ống, phần cứng, đồ gia dụng và các lĩnh vực khác.
TRONG lớp phủ kiến trúc, Bai Wenkui và cộng sự đã sử dụng bột silica làm chất độn để chế tạo sơn tường ngoại thất, cho thấy hiệu quả trang trí tốt, độ ổn định cao và chi phí thấp. Yuan Rui và cộng sự đã sử dụng bột silica siêu mịn làm chất độn trong lớp phủ phenylpropanoid. Kết quả cho thấy khi phần khối lượng của bột vi silicon đạt 35% trở lên, khả năng chống kiềm, khả năng rửa trôi, khả năng hấp thụ nước và khả năng phản xạ của lớp phủ được cải thiện đáng kể.
Vì lớp phủ cao su, titanium dioxide thường được sử dụng làm chất tạo màu và chất độn chính, nhưng nó đắt tiền và quá trình chế tạo phức tạp. Do đó, việc sử dụng các chất độn như canxi cacbonat, canxi sunfat khan và bột micro silic kết hợp với titanium dioxide đã trở thành trọng tâm nghiên cứu. Wang Pengzhu và các đồng nghiệp đã sử dụng bột micro silica biến tính làm chất độn để thay thế một phần titanium dioxide trong lớp phủ latex. Kết quả của họ cho thấy khi tỷ lệ khối lượng của titanium dioxide với bột micro silic là 1:3, độ cứng, độ bền va đập và độ mềm dẻo của lớp phủ latex được cải thiện đáng kể.
TRONG lớp phủ sàn epoxy, bột silicon siêu nhỏ làm chất độn tăng cường khả năng chống mài mòn, chống axit và kiềm, chịu nhiệt độ cao và độ bền cơ học. Hu Gaoping và cộng sự đã trộn bột silicon siêu nhỏ có kích thước hạt khác nhau với nhựa epoxy, chất đóng rắn và các nguyên liệu thô khác để tạo ra lớp phủ sàn epoxy chống axit mạnh. Các lớp phủ này được sử dụng trong các xưởng chưng cất axit axetic để ngăn ngừa hiện tượng bột cục bộ do ăn mòn axit axetic.
Trong lớp phủ cách nhiệt chống cháy, Liu Tongwang và cộng sự đã thêm bột micro silica hoạt tính vào nhựa polyester không bão hòa để chế tạo sơn cách nhiệt polyester. Kết quả cho thấy khi phần khối lượng của bột micro silica hoạt tính là 35%, độ dẫn thể tích, khả năng hấp thụ nước và độ bền cơ học của sơn cách nhiệt được cải thiện đáng kể.
7. Chất kết dính
Bột vi silicon, là chất độn chức năng vô cơ, có tác dụng làm giảm hiệu quả hệ số giãn nở tuyến tính và tỷ lệ co ngót của nhựa kết dính đã lưu hóa, cải thiện độ bền cơ học, khả năng chịu nhiệt, khả năng chống thấm và hiệu suất tản nhiệt của chất kết dính, do đó tăng cường hiệu quả liên kết và bịt kín.
Phân bố kích thước hạt của bột silica sẽ ảnh hưởng đến độ nhớt và độ lắng của chất kết dính, do đó ảnh hưởng đến khả năng xử lý của chất kết dính và hệ số giãn nở tuyến tính sau khi đóng rắn. Do đó, lĩnh vực chất kết dính chú ý đến chức năng của bột silica trong việc giảm hệ số giãn nở tuyến tính và cải thiện độ bền cơ học. Nó có yêu cầu cao về hình thức và phân bố kích thước hạt của bột silica, và thường sử dụng các sản phẩm có kích thước hạt khác nhau với kích thước hạt trung bình từ 0,1 micron-30 micron để sử dụng hợp chất.
Bột silica được biến tính và sau đó được áp dụng cho vinyl silicon. Với thời gian lưu trữ kéo dài, độ nhớt của vinyl silicon ổn định, sản phẩm có độ ổn định tốt và độ bền cao, và có thể được sử dụng trong silicone dẫn nhiệt, gioăng dẫn nhiệt, vật liệu lấy dấu răng và các lĩnh vực khác.
8. Đá thạch anh nhân tạo
Bột vi silicon được sử dụng làm chất độn trong ván thạch anh nhân tạo có thể làm giảm lượng nhựa không bão hòa tiêu thụ và cải thiện khả năng chống mài mòn, khả năng chống axit và kiềm, và độ bền cơ học. Tỷ lệ lấp đầy bột vi silicon trong đá cẩm thạch nhân tạo thường vào khoảng 30%. Ví dụ, Liu Huichen và cộng sự đã đề xuất sử dụng bột vi silicon được biến tính bằng chất kết dính silan trong ván thạch anh nhân tạo. Phương pháp này có thể làm giảm lượng nhựa không bão hòa sử dụng và giảm chi phí xử lý ván thạch anh nhân tạo.
9. Gốm tổ ong ô tô
Bộ lọc hạt diesel (DPF), được làm từ vật liệu gốm tổ ong để lọc khí thải ô tô và vật liệu cordierite để lọc khí thải động cơ diesel, bao gồm trộn, đùn, sấy và thiêu kết các vật liệu như alumina và bột micro silica. Thành phần chính của bột micro silicon nóng chảy là SiO2, có cấu trúc vô định hình, các hạt siêu mịn và diện tích bề mặt riêng lớn. Nó hoạt động như một chất khoáng hóa cho các phản ứng trạng thái rắn và thiêu kết các vật liệu silicat. Bột micro silicon tăng cường độ bền của vật liệu gốm tổ ong, giảm hệ số giãn nở nhiệt của cordierite và cải thiện tuổi thọ của nó. Bột micro silicon hình cầu có thể tăng cường tốc độ tạo hình và độ ổn định của các sản phẩm gốm tổ ong, với tỷ lệ trọng lượng khoảng 13% trong vật liệu gốm tổ ong.
10. Mỹ phẩm
Bột micro silica hình cầu được sử dụng trong mỹ phẩm như son môi, phấn phủ và kem nền do có độ lưu động tốt và diện tích bề mặt riêng lớn. Các đặc điểm của nó bao gồm:
- Cải thiện tính lưu động và độ ổn định khi lưu trữ của các sản phẩm dạng bột, ngăn ngừa tình trạng vón cục.
- Kích thước hạt trung bình nhỏ hơn mang lại độ mịn và độ chảy tốt.
- Diện tích bề mặt riêng lớn hơn giúp hấp thụ mồ hôi, nước hoa và chất dinh dưỡng tốt hơn, giúp công thức trở nên kinh tế hơn.
- Hình cầu mang lại độ tương thích với da và cảm giác xúc giác tốt.
Ngoài ra, bột silica dạng cầu dễ trộn với các thành phần mỹ phẩm khác, không độc hại, không mùi và có màu trắng tự nhiên. Các đặc điểm đáng chú ý của nó bao gồm khả năng phản xạ tia cực tím mạnh, độ ổn định tốt và không bị phân hủy hoặc đổi màu khi tiếp xúc với bức xạ UV. Hơn nữa, nó không phản ứng với các thành phần khác trong công thức, khiến nó trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các thành phần mỹ phẩm chống nắng.
Các yêu cầu về thông số kỹ thuật đối với bột micro silica hình cầu được sử dụng trong mỹ phẩm nói chung bao gồm:
- Hàm lượng silic 99,9%
- Kích thước hạt có thể kiểm soát được từ 0,2 đến 2 micron
- Độ cầu trên 95%
Bức xạ thấp (hàm lượng urani < 0,5 ppb)
Phần kết luận
Các lĩnh vực ứng dụng khác nhau có yêu cầu chất lượng khác nhau đối với bột micro silicon. Do đó, khi lựa chọn bột micro silicon cho một ứng dụng cụ thể, điều cần thiết là phải xem xét nhu cầu của các ngành công nghiệp hạ nguồn, cũng như các yếu tố như chi phí, hiệu quả và hiệu suất. Việc lựa chọn loại bột micro silicon phù hợp, cùng với quy trình và công thức biến tính chính xác, là rất quan trọng.
Với sự tiến bộ không ngừng của nền kinh tế và xã hội Trung Quốc, nghiên cứu về ứng dụng bột vi silicon sẽ ngày càng tập trung vào các lĩnh vực công nghệ cao như tấm phủ đồng cao cấp, lớp phủ cao cấp, chất kết dính hiệu suất cao và vật liệu cách nhiệt làm từ bột vi silicon hình cầu. Sự tinh tế và chuyên môn hóa chức năng dự kiến sẽ là xu hướng chính trong ứng dụng bột vi silicon trong tương lai.
Nếu bạn quan tâm đến máy nghiền phản lực có thể sản xuất bột silicon, vui lòng liên hệ với nhóm kỹ thuật của Sử thi để có thêm thông tin.