中國(guó)粉體網(wǎng)訊  硅微粉是由天然石英（SiO2）或熔融石英（天然石英經(jīng)高溫熔融、冷卻后的非晶態(tài)SiO2）經(jīng)破碎,、球磨（或振動(dòng),、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。

（封面圖,；來(lái)源：中國(guó)粉體網(wǎng)）

1,、硅微粉的性能

硅微粉除了具備熱膨脹系數(shù)低、介電性能優(yōu)異,、導(dǎo)熱系數(shù)高,、懸浮性能好等優(yōu)良性能以外，同時(shí)還具備以下性能：

（1）具有良好的絕緣性：由于硅微粉純度高,，雜質(zhì)含量低,，性能穩(wěn)定，電絕緣性能優(yōu)異,，使固化物具有良好的絕緣性能和抗電弧性能,。

（2）能降低環(huán)氧樹(shù)脂固化反應(yīng)的放熱峰值溫度，降低固化物的線膨脹系數(shù)和收縮率,，從而消除固化物的內(nèi)應(yīng)力,，防止開(kāi)裂。

（3）抗腐蝕性：硅微粉不易與其它物質(zhì)反應(yīng),，與大部分酸,、堿不起化學(xué)反應(yīng)，其顆粒均勻覆蓋在物件表面,，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力,。

（4）顆粒級(jí)配合理，使用時(shí)能減少和消除沉淀,、分層現(xiàn)象,；可使固化物的抗拉、抗壓強(qiáng)度增強(qiáng),，耐磨性能提高,，并能增大固化物的導(dǎo)熱系數(shù)，增加阻燃性能,。

（5）經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的硅微粉,，對(duì)各類(lèi)樹(shù)脂有良好的浸潤(rùn)性,，吸附性能好，易混合,，無(wú)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象,。

（6）硅微粉作為填充料，加進(jìn)有機(jī)樹(shù)脂中,，不但提高了固化物的各項(xiàng)性能,，同時(shí)也降低了產(chǎn)品成本。

2,、硅微粉的分類(lèi)

（1）根據(jù)國(guó)標(biāo)SJ/T10675-2002,，硅微粉可作以下分類(lèi)：

（2）根據(jù)不同制作工藝而生產(chǎn)的硅微粉其品質(zhì)也不相同,，按生產(chǎn)工藝的不同可以劃分為：熔融硅微粉,、結(jié)晶硅微粉、活性硅微粉,、方石英硅微粉共四種,。

結(jié)晶硅微粉：是選用高品位天然石英為原料，經(jīng)過(guò)獨(dú)特的無(wú)鐵研磨工藝來(lái)生產(chǎn)加工制成的,，其顏色白,、質(zhì)純。由于此項(xiàng)工藝成熟,，所以具有穩(wěn)定的物理,、化學(xué)特性以及合理、可控的粒度分布,。結(jié)晶硅微粉又可以劃分為高純度的結(jié)晶硅微粉,、電子級(jí)的結(jié)晶硅微粉和一般填料級(jí)的結(jié)晶硅微粉。

活性硅微粉：是經(jīng)過(guò)其獨(dú)特的工藝流程,，選用硅烷等材料來(lái)對(duì)硅微粉顆粒進(jìn)行表面改性處理,，從而增強(qiáng)了硅微粉的憎水性能、提高了混合料以及填充系統(tǒng)的機(jī)械和化學(xué)特性,。由于它所具有的這些性能,，所以被廣泛應(yīng)用到國(guó)防科技和電子等領(lǐng)域。

方石英硅微粉：是選取優(yōu)質(zhì)的天然石英為原料,，通過(guò)高溫煅燒之后而獲得的高純度硅石,，通過(guò)急冷從而改變它的晶體結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行粉碎制成的硅微粉,，它的主晶相是方石英,。由于它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有合理有序,、可控的粒度分布,，因此被廣泛應(yīng)用到陶瓷釉料,、橡膠填料等領(lǐng)域。

（3）從形貌上可分為：角形硅微粉和球形硅微粉,。

（4）高技術(shù)硅微粉可分為：超細(xì)硅微粉,、球形硅微粉、高純硅微粉,。

超細(xì)硅微粉：是以高純天然石英為原料,，經(jīng)人工精選、清洗提純,，再經(jīng)超細(xì)研磨和分級(jí)技術(shù),，制造出SiO2粉體系列產(chǎn)品。采用了先進(jìn)的分級(jí)技術(shù)達(dá)到了超細(xì)的顆粒直徑和均勻的分布特點(diǎn),，細(xì)度可達(dá)8000目,，使其更具有補(bǔ)強(qiáng)性和加工流動(dòng)性。

高純硅微粉：一般是指SiO2含量高于99.9%的石英微粉,，主要應(yīng)用在IC的集成電路和石英玻璃等行業(yè),，其高檔產(chǎn)品更被廣泛應(yīng)用在大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路、光纖,、激光,、航天、軍事中,，是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可缺少的重要材料,。

（5）應(yīng)用于集成電路覆銅板的硅微粉可分為：結(jié)晶型硅微粉、熔融型（無(wú)定型）硅微粉,、球形硅微粉,、復(fù)合硅微粉、活性硅微粉等五個(gè)品種,。

3,、硅微粉的應(yīng)用

（1）涂料

在涂料行業(yè)中，硅微粉的粒度,、白度,、硬度、懸浮性,、分散性,、吸油率低、電阻率高等特性均能提高涂料的抗腐蝕性,、耐磨性,、絕緣性、耐高溫性能,。用于涂料中的硅微粉,，由于具有良好的穩(wěn)定性,，一直在涂料填料中扮演重要的角色。特別對(duì)外墻涂料來(lái)說(shuō),，SiO2原料對(duì)耐候性起著舉足輕重的作用,。

（2）塑料

硅微粉在塑料中可用于聚氯乙烯(PVC)地板、聚乙烯和聚丙烯薄膜,、電絕緣材料等產(chǎn)品中,。

填充硅微粉的聚氯乙烯地板磚可增強(qiáng)制品的耐磨性，在PVC地板中,，細(xì)度320目的石英粉,，填充量為160～180份時(shí)制得的地板完全符合GB4085-83標(biāo)準(zhǔn)的要求，地板表面光滑度好,，耐刻劃度好,。

在PVC耐酸板管中，400目石英粉的填充量為10%～15%時(shí),，與其它填充料比,，粘度低,，流動(dòng)性好,，改善了加工性能，有利于制品的擠出和成型,，制得的耐酸板管的耐酸性有顯著提高,。

比表面積大(600目以上)和活性高的硅微粉填充聚乙烯(PE)農(nóng)用薄膜能改善制品的物理化學(xué)性能和光學(xué)性能，填充聚丙烯可改善制品的力學(xué)性能,。

（3）電工,、電子

電工級(jí)硅微粉主要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(huán)氧灌封料，高檔陶瓷釉料等,。

電子級(jí)硅微粉主要用途主要用于集成電路,、電子元件的塑封料和包裝料。

（4）理化指標(biāo)

電工級(jí)硅微粉,、電子級(jí)結(jié)晶型硅微粉,、電子熔融級(jí)硅微粉的性能指標(biāo)分別為：

電子電器工業(yè)用硅微粉的粒度分布

電工級(jí)硅微粉

電子級(jí)結(jié)晶型硅微粉

電子級(jí)熔融硅微粉

電子電器工業(yè)用硅微粉理化指標(biāo)

4、硅微粉的原料及加工

原料包括：水晶,、半透明及乳白色脈石英,、變質(zhì)石英巖、沉積石英砂巖,、海相沉積石英砂,、河湖相沉積石英砂,、粉石英、熔煉石英,。

（1）硅微粉原料的選礦提純

選礦提純一般是將雜質(zhì)含量較高的硅質(zhì)原料經(jīng)過(guò)破碎,、篩分、磨礦,，使二氧化硅與雜質(zhì)充分解離,，經(jīng)過(guò)磁選、浮選除去雜質(zhì),；再用酸洗方法,，使雜質(zhì)進(jìn)一步降低，然后用清水洗去酸液,，再用去離子水洗去顆粒表面吸附的殘余雜質(zhì)離子,，使原料達(dá)到或高于硅微粉的化學(xué)指標(biāo)；干燥后成為加工硅微粉的原材料,。

（2）熔煉石英生產(chǎn)工藝

5,、硅微粉的深加工

（1）硅微粉的制備及提純工藝流程

超細(xì)磨(干磨或濕磨)：即在無(wú)水或者有水的條件下，把石英砂研磨至325-4000目的超細(xì)硅微粉,；

分級(jí)：在水力旋流機(jī)的作用下,，325-4000目的超細(xì)硅微粉被按照標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間分級(jí)，比如325-400目,、400-500目等,；

合工藝洗：等級(jí)不同的超細(xì)硅微粉被各自放在溫控反應(yīng)釜內(nèi)不同層上，并加一定量的草酸或者是檸檬酸和少量其它輔助藥劑,，于70℃~100℃溫度條件下恒定2-8小時(shí),，待反應(yīng)完畢后，將超細(xì)硅微粉中含有的有害微量金屬與非金屬雜質(zhì)去除掉,；

高梯磁磁選：即是指用50-15000高斯磁強(qiáng)的磁選設(shè)備,，除掉超細(xì)硅微粉中含有的微量鐵雜質(zhì)；

靜電選：其目的是把超細(xì)硅微粉中存在的微量有害雜質(zhì)除掉,；

去離子水洗：把經(jīng)過(guò)合工藝洗后殘留的化學(xué)藥劑與硅微粉表面上留下的有害微量雜質(zhì)于靜化車(chē)間里除掉,；

特種干燥：把經(jīng)過(guò)去離子水洗之后的超細(xì)硅微粉于靜化車(chē)間里放進(jìn)特制干燥機(jī)中，使其干燥,，并制作成325-4000目等級(jí)不同的高純超細(xì)硅微粉,，其含水量可以達(dá)到0.003-0.01%；

真空包裝：把制成的各種等級(jí)的超細(xì)硅微粉分別利用真空進(jìn)行包裝,，以避免被空氣污染,。

（2）硅微粉的表面改性

由于非金屬礦物填料與高分子聚合物基質(zhì)的界面不同，相容性差,，在基料中難以均勻分散,，直接填充往往容易造成材料的某些力學(xué)性能下降,，對(duì)于功能性無(wú)機(jī)非金屬礦物填料，除了粒度及粒度分布的要求外,，還要與高分子聚合物的基料相容性好,，填充后除降低成本外，還能增強(qiáng)材料的力學(xué)性能,，提高材料的綜合性能和可加工性,，因此必須對(duì)非金屬礦物填料進(jìn)行表面改性。

硅微粉表面改性主要使用硅烷偶聯(lián)劑,，其通式為R—SiX3,，R為有機(jī)疏水基，如乙烯基,、環(huán)氧基,、氨基,、甲基丙烯酸酯,、硫酸基,，X為能水解的烷氧基，如甲氧基,、乙氧基及氯等。影響改性效果的主要因素有：硅烷品種,、用量及用法,、處理時(shí)間,、溫度、pH值等,。

（3）硅微粉的加工設(shè)備及工藝

A.角形硅微粉的生產(chǎn)

角形硅微粉是用硅微粉原材料經(jīng)研磨而得到的外形無(wú)規(guī)則多呈棱角狀的硅微粉,。

主要生產(chǎn)設(shè)備

角形硅微粉的主要生產(chǎn)設(shè)備有球磨機(jī),、振動(dòng)磨、微粉分級(jí)機(jī)和烘干機(jī),。

球磨機(jī)：可以是干法也可以是濕法研磨物料。當(dāng)球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),，磨礦介質(zhì)與物料一起被提升到一定高度后下落,，如此反復(fù)進(jìn)行，處于磨礦介質(zhì)之間及磨礦介質(zhì)與磨機(jī)桶壁之間的物料受到?jīng)_擊和物料在磨礦介質(zhì)的滾動(dòng),、滑動(dòng)過(guò)程中被研磨成細(xì)粉,。

振動(dòng)磨：利用磨礦介質(zhì)受磨機(jī)的振動(dòng)作用，在磨機(jī)腔體內(nèi)滑動(dòng),、滾動(dòng)而對(duì)物料進(jìn)行研磨,。

微粉分級(jí)機(jī)：物料被風(fēng)機(jī)抽吸到分級(jí)室內(nèi)，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的分級(jí)轉(zhuǎn)子和分級(jí)葉片之間被分級(jí),；粗物料沿分級(jí)筒壁而下,，從底部粗粉出口排出；細(xì)粉則隨氣流穿過(guò)轉(zhuǎn)子葉片的間隙由上部細(xì)粉出口排出,，從而達(dá)到分級(jí)的目的,。

烘干機(jī)：為了保證硅微粉極低的含水率和在干燥時(shí)不受污染以及提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源而采用空心軸攪拌烘干機(jī),，其工作原理是：物料從進(jìn)料口進(jìn)入烘干機(jī)內(nèi),，由空心槳葉輸送至出料口出料；物料在被輸送過(guò)程中,，受空心槳葉攪拌并由空心槳葉和機(jī)體夾套同時(shí)加熱,，水分被蒸發(fā)而烘干。

角形硅微粉生產(chǎn)工藝

角形硅微粉生產(chǎn)工藝有干法研磨和濕法研磨兩種,。

干法研磨生產(chǎn)工藝：是將硅微粉原料放進(jìn)球磨機(jī)或振動(dòng)磨中研磨,，該研磨工藝可以連續(xù)進(jìn)料和出料，也可以一次投入若干重量原料,，連續(xù)研磨若干時(shí)間后出料,；出料時(shí)要經(jīng)過(guò)微粉分級(jí)機(jī)控制粒度，粗的產(chǎn)物返回磨機(jī)再磨或作為產(chǎn)品,，細(xì)的則是產(chǎn)品。干法研磨要嚴(yán)格控制入磨物料水分,，產(chǎn)品不再干燥,。

干法研磨生產(chǎn)工藝流程

濕法研磨生產(chǎn)工藝：是將若干重量硅微粉原料一次投入球磨機(jī)中，加入適量的水,，作業(yè)濃度在65%～80%,；連續(xù)研磨十幾個(gè)小時(shí)后，倒出料漿,，用壓濾方法或放在料桶內(nèi)自然沉淀脫水,，得到含水料餅,；用打碎機(jī)打碎分散后均勻連續(xù)地投到空心軸攪拌烘干機(jī)中，干燥后得到產(chǎn)品,。

濕法研磨生產(chǎn)工藝流程

無(wú)論是干法研磨還是濕法研磨,，磨機(jī)中還應(yīng)加入幾種直徑按要求配比的磨球，又稱(chēng)磨礦介質(zhì),。根據(jù)進(jìn)料粒度大小和產(chǎn)品粒度要求,，磨礦介質(zhì)的直徑和配比是不同的，研磨時(shí)間也是不同的,。為了避免物料在研磨時(shí)被污染,，使用的磨礦介質(zhì)應(yīng)是非金屬材料如氧化鋁陶瓷球或硅石；磨機(jī)的桶體內(nèi)也必須襯高強(qiáng)度耐磨材料如氧化鋁陶瓷,、硅石或聚氨脂橡膠,。

B.球形硅微粉的生產(chǎn)

目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)球形硅微粉方法主要分為：物理法和化學(xué)法。物理法包含高溫熔融噴射法,、火焰成球法,、等離子體法、高溫煅燒球形化等,；化學(xué)法包含：水熱合成法,、氣相法、沉淀法,、溶膠-凝膠法等,。

已產(chǎn)業(yè)化的氣體燃燒火焰成球法，其主要生產(chǎn)設(shè)備有：粉料定量輸送系統(tǒng),、燃?xì)饬靠刂坪突旌涎b置,、氣體燃料高溫火焰噴槍、冷卻回收裝置,，下面分別簡(jiǎn)要介紹其工作原理,。

粉料定量輸送系統(tǒng)：是用氣力輸送的方法將要加工成球形硅微粉的粉料按照規(guī)定的給料量連續(xù)、均勻地輸送到高溫火焰中,。

燃?xì)饬靠刂坪突旌涎b置：可根據(jù)火焰溫度,、火焰長(zhǎng)度和剛度調(diào)節(jié)、控制燃?xì)饬亢椭�燃�(xì)怏w量,，并將燃?xì)馀c助燃?xì)怏w充分混合后送到高溫火焰噴槍,。

氣體燃料高溫火焰噴槍?zhuān)菏菍⒒旌先剂蠚怏w(混合入助燃?xì)怏w)和非球形硅微粉物料同時(shí)噴出，點(diǎn)火后產(chǎn)生高溫火焰,，熔融分散的硅微粉,，使之成為球形硅微粉。

冷卻回收裝置：將已被熔融且分散的高溫球形硅微粉，迅速冷卻避免出現(xiàn)析晶現(xiàn)象,，并將冷卻后的球形硅微粉在收集器中回收,。

球形硅微粉生產(chǎn)工藝流程

參考來(lái)源：

薛曉鵬：礦物原料制備集成電路覆銅板用復(fù)合硅微粉的試驗(yàn)研究

雷燕：石英硅微粉制備絕緣灌注膠的基礎(chǔ)研究

王艷：四川普格脈石英加工石英硅微粉試驗(yàn)研究

盧英常等：硅微粉的用途及生產(chǎn)技術(shù)

蘇憲君：超細(xì)硅微粉在塑料、橡膠及涂料中的應(yīng)用

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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