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    硅微粉基礎知識

     硅微粉是由天然石英(SiO2)或熔融石英(天然石英經高溫熔融、冷卻后的非晶態SiO2)經破碎、球磨(或振動、氣流磨)、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉。硅微粉是一種無毒、無味、無污染的無機非金屬材料。由于它具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導熱性差、高絕緣、低膨脹、化學性能穩定、硬度大等優良的性能,被廣泛用于化工、電子、集成電路(IC)、電器、塑料、涂料、高級油漆、橡膠、國防等領域。隨著高技術領域的迅猛發展,硅微粉亦將步入新的歷史發展時期。

    簡介

      硅微粉應區別于硅灰(硅灰也叫微硅粉-或二氧化硅微粉)

      硅微粉為結晶二氧化硅;

      微硅粉為非結晶二氧化硅,是在冶煉硅鐵合金和工業硅時產生的SiO2Si氣體與空氣中的氧氣迅速氧化并冷凝而形成的一種超細硅質粉體材料。

      以下內容從從特理化學性能到使用方法為微硅粉;但分類又是根據硅微粉,請讀者仔細辨別;

    物理化學性能

     、惫栉⒎弁庥^為灰色或灰白色粉末﹑耐火度>1600℃。容重:200250千克/立方米。硅灰的化學成份見下表:

    項目

    SiO2

    Al2O3

    Fe2O3

    MgO

    CaO

    NaO

    PH

    平均值

    99%

    100ppm

    100ppm

    100ppm

    100ppm

    100ppm

    7

     

     2、硅微粉的細度:硅灰中細度小于1微米的占80%以上,平均粒徑在0.10.3微米,比表面積為:2028m/g。其細度和比表面積約為水泥的80100倍,粉煤灰的5070倍。石英粉常用規格為400目,800目,1000目,1500目及2000.

     、愁w粒形態與礦相結構:硅灰在形成過程中,因相變的過程中受表面張力的作用,形成了非結晶相無定形圓球狀顆粒,且表面較為光滑,有些則是多個圓球顆粒粘在一起的團聚體。它是一種比表面積很大,活性很高的火山灰物質。摻有硅灰的物料,微小的球狀體可以起到潤滑的作用。

     

     

    作用:

      硅微粉能夠填充水泥顆粒間的孔隙,同時與水化產物生成凝膠體,與堿性材料氧化鎂反應生成凝膠體。在水泥基的砼、砂漿與耐火材料澆注料中,摻入適量的硅灰,可起到如下作用:

     、憋@著提高抗壓、抗折、抗滲、防腐、抗沖擊及耐磨性能。

    硅微粉

    2、具有保水、防止離析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。

     、筹@著延長砼的使用壽命。特別是在氯鹽污染侵蝕、硫酸鹽侵蝕、高濕度等惡劣環境下,可使砼的耐久性提高一倍甚至數倍。

     、创蠓冉档蛧娚漤藕蜐沧⒘系穆涞鼗,提高單次噴層厚度。

     、凳歉邚婍诺谋匾煞,已有C150砼的工程應用。

     、毒哂屑s5倍水泥的功效,在普通砼和低水泥澆注料中應用可降低成本.提高耐久性。

     、酚行Х乐拱l生砼堿骨料反應。

     、柑岣邼沧⑿湍突鸩牧系闹旅苄。在與Al2O3并存時,更易生成莫來石相,使其高溫強度,抗熱振性增強。

    適用范圍

      商品砼、高強度砼、自流平砼、不定形耐火材料、干混(預拌)砂漿、高強度無收縮灌漿料、耐磨工業地坪、修補砂漿、聚合物砂漿、保溫砂漿、抗滲砼、砼密實劑、砼防腐劑、水泥基聚合物防水劑;橡膠、塑料、不飽合聚酯、油漆、涂料以及其他高分子材料的補強,陶瓷制品的改性等等。

    應用領域

      1﹑用于砂漿與砼中:高層建筑物、海港碼頭、水庫大壩、水利、涵閘、鐵路、公路、橋梁、地鐵、隧道、機場跑道、砼路面以及煤礦巷道錨噴加固等。

      2﹑材料工業中:

     、鸥邫n高性能低水泥耐火澆注料及預制件,使用壽命是普通澆注料的三倍,耐火度提高約100℃,高溫強度及抗熱震性能都明顯改善。已普遍應用于:焦爐、煉鐵、煉鋼、軋鋼、有色金屬、玻璃、陶瓷及發電等行業。

     、拼笮丸F溝及鋼包料、透氣磚、涂抹修補料等。

     、亲粤餍湍突饾沧⒉牧霞案蓾穹▏娚涫┕。

     、妊趸锝Y合碳化硅制品(陶瓷窯窯具、隔焰板等)。

     、筛邷匦凸杷徕}輕質隔熱材料。

     、孰姶筛G用剛玉莫來石推板。

     、烁邷啬湍ゲ牧霞爸破。

     、虅傆窦疤沾芍破。

     、唾惵〗Y合制品。

      目前除在澆注型耐火材料中普遍使用之外,在電熔和燒結型耐火材料亦獲得大量應用。

     、承滦蛪w材料、飾面材料:

     、艍w保溫用聚合物砂漿、保溫砂漿、界面劑。

     、扑嗷酆衔锓浪牧。

     、禽p骨料保溫節能砼及制品。

     、葍韧鈮ㄖ媚佔臃奂庸。

     、雌渌猛荆

     、殴杷猁}磚原料。

     、粕a水玻璃。

     、怯米鲇袡C化合物的補強材料。因其成份與氣相法生產的白炭黑相近?梢杂迷谙鹉z、樹脂、涂料、油漆、不飽合聚酯等高分子材料中用作填充補強材料。

     、然市袠I中用作防結塊劑。

     

    超微細硅微粉在覆銅板行業的應用

      以往覆銅箔板(例如CEM-3)中使用填料時,多采用氫氧化鋁和氫氧化鎂。但相對氫氧化鋁的200多攝氏度就開始分解,不耐熱沖擊,230℃,300℃,530℃三個階段釋放出結晶水,容易導致板材分層起泡,所以,要進行熱處理。

      二氧化硅(sio2)具有優異的物理特性,如3高:高絕緣性、高熱傳導性、高熱穩定性、2耐:耐酸堿性、耐磨性,2低:低的熱膨脹系數、低介電常數等,以及它較低的價格優勢,有一定的開發利用價值。隨著二氧化硅自身表面處理條件的改進,改善了它與樹脂體系的相容性,所以二氧化硅作為一種填料應用到覆銅板中,不但可降低成本,還能改進覆銅板的某些性能(如熱膨脹系數、彎曲強度、尺寸穩定性等),因此前景看好。

      氫氧化鎂的價格偏貴,二氧化硅用在覆銅箔中更具有性能方面的優勢,

      

    類型

    Si02

    Al(OH)3

    Mg(OH)2

    耐熱沖擊性(288/20S,室溫冷卻10S為一循環)

    9次循環

    4次循環

    6次循環

    剝離強度(常態)

    1.98N/mm

    1.81N/mm

    1.32N/mm

    彎曲強度(常態)

    210.3MPa

    192.8MPa

    185.9MPa

    玻璃化溫度

    135.3/137.4

    131.8/132.4

    127.5/128.2

    熱膨脹系數(Z向,T260

    229um/m.

    253um/m.

    247um/m.

    介電常數(1MHZ

    4.13

    4.40

    4.54

    介電損耗角正切(1MHZ

    0.0212

    0.0225

    0.0205

    耐堿性

    OK

    白紋

    0K

    膠水旋轉粘度(20℃)

    880

    1340

    1080

    莫氏硬度

    7

    3

    分解溫度

    870/1470/1723

    230/300/530

    350

    。骄鶠2,占樹脂的50%,銅箔為1 oz,均為玻纖紙體系)

      從表中可知,無論從機械性能、電性能、熱性能以及在體系中的分散性方面,二氧化硅都具有優勢。如果對二氧化硅硬度過高易損鉆頭的缺陷考慮不多,二氧化硅確實是覆銅板一個很好的填料選擇。

    硅微粉在覆銅板中粒徑的選擇

      從理論上說,二氧化硅粒徑越小,越有利于填充體系結合。但實際在覆銅板的制作混膠、上膠工藝中,二氧化硅越細,越容易結團,不容易分散,填料在玻纖中分散不均,必須提高溶劑的用量;但如果粒徑太大,在混膠及上膠過程中易產生沉降,上膠時對玻纖的浸漬性變差,由于玻纖紙的過濾作用,填料在玻纖紙中的分布也會不均勻。所以從工藝角度來講,選擇一個合理的粒徑范疇,是一個很重要的參數。

      現在的二氧化硅供應商一般向用戶推薦使用平均粒徑在1.5um-3um的二氧化硅。

    使用方法及注意事項:

    摻量

      一般為膠凝材料量的5-10%。硅灰的摻加方法分為內摻和外摻,

     、艃葥剑涸诩铀坎蛔兊那疤嵯,1份硅粉可取代3-5份水泥(重量)并保持混凝土抗壓強度不變而提高混凝土其它性能。

     、仆鈸剑核嘤昧坎蛔,摻加硅灰則顯著提高混凝土強度和其它性能;炷翐饺牍杌視r有一定坍落度損失。這點需在配合比試驗時加以注意。

      硅灰須與減水劑配合使用,建議復摻粉煤灰和磨細礦渣以改善其施工性。

      用硅微粉配制混凝土時,一般與膠凝材料的重量比為:

     。ㄒ唬└咝阅芑炷粒5-10%;

     。ǘ┧せ炷粒5-10%

     。ㄈ﹪娚浠炷粒5-10%;

     。ㄋ模┲脛2-3%;

     。ㄎ澹┠湍スI地坪:6-8%;

     。┚酆衔锷皾{、保溫砂漿:10-15%,

     。ㄆ撸┎欢ㄐ文突饾沧⒘希6-8%。使用前請根據實際需要通過實驗選定合理、經濟的摻量。

    摻加方法:

      硅微粉混凝土及澆注料應由試驗室作出施工配合比。嚴格按照配合比施工。在硅灰混凝土的攪拌中硅灰應在骨料投料之后立即加入攪拌機。加入方式有兩種程序:

     、磐度牍橇,隨后投入硅微粉、水泥干拌后,再加入水和其它外加劑。

     、仆度氪止橇+75%+硅灰+50%細骨料,攪拌15-30秒,然后投入水泥+外加劑+50%細骨料+25%水,攪拌至均勻。攪拌時間比普通混凝土延長20-25%50-60秒。切忌將硅粉加入已拌和的混凝土中。

    施工方法

    硅灰混凝土與普通混凝土的施工方法并無重大區別,但施工中良好地組織與振搗密實很有必要。硅灰混凝土早強的性能會使終凝時間提前,在抹面時應加注意;同時摻加硅灰會提高混凝土的粘滯性和大幅度減少泌水,使抹面稍顯困難。

    施工安全

    硅微粉混凝土施工安全應嚴格按照混凝土工程的有關國家施工規范進行操作,但因硅微粉較輕,嚴禁高空拋灑材料,防止硅灰飛揚。

    產品的包裝、貯存與運輸

     、北井a品使用復膜塑料編織袋包裝。包裝規格為:30千克/袋、25千克/袋、20千克/袋。

     、脖井a品應在干燥、避雨、遮陽的環境中存放。產品遇水結塊活性損失。禁止在陽光下長時間暴曬,以免包裝袋風化,產品外灑。

     、潮井a品不屬危險品,運輸可按《非危險品規則》辦理。

    分類

    按級別劃分:

      硅微粉可分為:普通硅微粉、電工級硅微粉、電子級硅微粉、熔融硅微粉、超細硅微粉、“球形”硅微粉。

     、逼胀ü栉⒎

      主要用途用于環氧樹脂澆注料、灌封料、電焊條保護層、金屬鑄造、陶瓷、硅橡膠、涂料及其它化工行業。

     、搽姽ぜ壒栉⒎

      主要用途用于普通電器件的絕緣澆注,高壓電器的絕緣澆注,APG工藝注射料,環氧灌封料,高檔陶瓷釉料等。

     、畴娮蛹壒栉⒎

      主要用途主要用于集成電路、電子元件的塑封料和包裝料。

     、慈廴诠栉⒎

      熔融石英微粉(WG)所用原料是天然石英經經高溫熔煉,冷卻后的非晶態SiO2,經多道工藝加工而成的微粉。該產品純度高,具有熱膨脹系數小,內應力低,高耐濕性,低放射性等優良特性。

      主要用途用于大規模及超大規模集成電路用塑封料,環氧澆注料,灌封料,及其它化工領域。

     、党毠栉⒎

      主要用途主要用于涂料,油漆,工程塑料,粘合劑,奎橡膠,精密鑄造高級陶瓷。

     、“球型”硅微粉

      “球粒”硅微粉選用高品質石英原礦,經獨特工藝加工而成的一種高強度、高硬度、惰性的球型顆粒,其主要成分SiO2含量99.6%以上,密度為2.65,莫氏硬度為7,細度在325目至5000目之間,白度在70-94之間,具有合理可控的粒度范圍,外觀為白色粉末狀。

      高品質“球粒”硅微粉,具有極低的吸油率、混合粘度和摩擦系數。其獨特的球粒結構,與其他棱角形石英粉(硅微粉)相比,粉體流動性好,粉體堆積形成的休止角小,因而在與有機高分子材料混合時分密實,增強機體的強度。易分散、混料均勻、可明顯增加材料的流動性。

      主要用途用于涂料、環氧地坪、硅橡膠等,大幅度降低成本,顯著提高混合材料的加工工藝性能。

    用途劃分

      硅微粉可劃分為:油漆涂料用硅微粉、環氧地坪用硅微粉、橡膠用硅微粉、密封膠用硅微粉、.電子級和電工級塑封料用硅微粉、精密陶瓷用硅微粉

     、庇推嵬苛嫌霉栉⒎

      目數:600-2500

      SiO2:>99.5%

      白度:70-94度之間

      硬度:7(莫氏硬度)

      吸油量、混合粘度低、分散性和流動性好,堆積形成的休止角小、耐摩擦。

     、箔h氧地坪用硅微粉

      目數:600-1250

      SiO2:>99%

      白度:70-94度之間

      硬度:7(莫氏硬度)

      粘度低、流動性好、堆積性好、易壓實,與環氧樹脂類易結合。與傳統硅微粉比較可節約環氧樹脂用量。

     、诚鹉z用硅微粉

      目數:1250-5000

      SiO2:>99.5%

      白度:>70-94

      硬度:7(莫氏硬度)

     、.在耐磨橡膠制品中的應用

      耐磨橡膠制品包括橡膠板、管、帶、輥,它要求混煉膠具有很好的滲透性和較強的粘結性,試驗結果證明,填充硅微粉的混煉膠充分體現了膠料稀、滲透性好、分散性好、粘結性強等獨特性能,有利于混煉膠在帆布上的擦涂和增強了膠片與帆布之間的粘著強度,制品的扯斷強度、永久變形等機械性能均有明顯改善,尤其增強了橡膠制品的耐磨性。

     、.在硅橡膠制品中的應用

      極低的含水量,很好的絕緣性;最大粒度小于5μm,具有一定的補強性能。

     、疵芊饽z用硅微粉

      目數:1250

      SiO2:>99.5%

      白度:>80-94

      硬度:7(莫氏硬度)

      經處理后的硅微粉含水量小于0.1%,用于密封膠中可提高膠體的粘接強度、屈服值、剪切力稀釋指數。具有增稠、補強作用、抗撕裂、抗老化作用。

     、惦娮蛹壓碗姽ぜ壦芊饬嫌霉栉⒎

      目數:600-5000

      SiO2:>99.5%

      白度:>90

      硬度:7(莫氏硬度)

      準球形硅微粉用于環氧樹脂絕緣封裝材料中,可大幅度增加填充量,降低混合材料體系的粘度,改善加工工藝性能,提高混合料的滲透能力,降低固化物的膨脹系數和固化過程的收縮率,減小熱漲差。

     、毒芴沾捎霉栉⒎

      目數:5000

      SiO2:>99.7%

      白度:>92

      硬度:7(莫氏硬度)

    生產工藝劃分

      可以分為:結晶硅微粉熔融硅微粉方石英硅微粉活性硅微粉。

     、苯Y晶硅微粉

      結晶硅微粉是利用高品位的天然石英,通過獨特的無鐵研磨工藝生產加工而成,其色白、質純。因其工藝成熟而具有穩定的物理、化學特性及合理、可控的粒度分布。結晶硅微粉可分為高純度結晶硅微粉、電子級結晶硅微粉及一般填料級結晶硅微粉。結晶硅微粉使用范圍。

     、踩廴诠栉⒎

      熔融硅微粉是選用優質的天然石英,通過獨特處理工藝加工而形成的粉末,通過高溫處理,其分子結構排列由有序排列轉為無序排列。其色白,純度較高并具有以下特性:極低的線膨脹系數;良好的電磁輻射性;耐化學腐蝕等穩定的化學特性;合理有序、可控的粒度分布。熔融硅微粉使用范圍十分廣泛。

     、撤绞⒐栉⒎

      方石英硅微粉是選用優質天然石英,運用獨特工藝特殊處理加工而成的粉末。經過高溫煅燒后獲得的高純度硅石,通過快速冷卻,可以穩定改變后的晶體結構,由于其穩定的化學性質,合理有序、可控的粒度分布。而被廣泛的應用。

     、椿钚怨栉⒎

      活性硅微粉通過其獨特的工藝,采用硅烷等材料對硅微粉顆粒表面進行改性處理,增強了硅微粉的憎水性能,提高了混合料及填充系統的機械、電子和化學特性。對硅微粉顆粒表面處理主要是提高填充系統的性能。

    特點

      顯著提高抗壓、抗折、抗滲、防腐、抗沖擊及耐磨性能;具有保水、防止離析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用;顯著延長砼的使用壽命,特別是在氯鹽污染侵蝕、硫酸鹽侵蝕、高濕度等惡劣環境下,可使砼的耐久性提高一倍甚至數倍;大幅度降低噴射砼和澆注料的落地灰,提高單次噴層厚度;是高強砼的必要成份;具有約5倍水泥的功效,在普通砼和低水泥澆注料中應用可降低成本.提高耐久性;有效防止發生砼堿骨料反應;提高澆注型耐火材料的致密性。

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