中國粉體網(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,、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,；來源：中國粉體網(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，具有較強的抗腐蝕能力,。

（4）顆粒級配合理,，使用時能減少和消除沉淀、分層現(xiàn)象,；可使固化物的抗拉,、抗壓強度增強，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,，對各類樹脂有良好的浸潤性,，吸附性能好，易混合,，無結(jié)團現(xiàn)象,。

（6）硅微粉作為填充料，加進(jìn)有機樹脂中,，不但提高了固化物的各項性能,，同時也降低了產(chǎn)品成本,。

2、硅微粉的分類

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

（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)過獨特的無鐵研磨工藝來生產(chǎn)加工制成的,，其顏色白、質(zhì)純,。由于此項工藝成熟,，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、電子級的結(jié)晶硅微粉和一般填料級的結(jié)晶硅微粉,。

活性硅微粉：是經(jīng)過其獨特的工藝流程,，選用硅烷等材料來對硅微粉顆粒進(jìn)行表面改性處理，從而增強了硅微粉的憎水性能,、提高了混合料以及填充系統(tǒng)的機械和化學(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,，通過高溫煅燒之后而獲得的高純度硅石，通過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)研磨和分級技術(shù)，制造出SiO2粉體系列產(chǎn)品,。采用了先進(jìn)的分級技術(shù)達(dá)到了超細(xì)的顆粒直徑和均勻的分布特點,，細(xì)度可達(dá)8000目，使其更具有補強性和加工流動性,。

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（無定型）硅微粉,、球形硅微粉,、復(fù)合硅微粉,、活性硅微粉等五個品種。

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。特別對外墻涂料來說,，SiO2原料對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，與其它填充料比,，粘度低,，流動性好，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)

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

電子電器工業(yè)用硅微粉的粒度分布

電工級硅微粉

電子級結(jié)晶型硅微粉

電子級熔融硅微粉

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)過破碎,、篩分,、磨礦，使二氧化硅與雜質(zhì)充分解離,，經(jīng)過磁選,、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：在水力旋流機的作用下，325-4000目的超細(xì)硅微粉被按照標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間分級,，比如325-400目,、400-500目等；

合工藝洗：等級不同的超細(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，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)于靜化車間里除掉,；

特種干燥：把經(jīng)過去離子水洗之后的超細(xì)硅微粉于靜化車間里放進(jìn)特制干燥機中,，使其干燥，并制作成325-4000目等級不同的高純超細(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,，對于功能性無機非金屬礦物填料，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,、振動磨、微粉分級機和烘干機,。

球磨機：可以是干法也可以是濕法研磨物料,。當(dāng)球磨機運轉(zhuǎn)時，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)與磨機桶壁之間的物料受到?jīng)_擊和物料在磨礦介質(zhì)的滾動、滑動過程中被研磨成細(xì)粉,。

振動磨：利用磨礦介質(zhì)受磨機的振動作用,，在磨機腔體內(nèi)滑動、滾動而對物料進(jìn)行研磨,。

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

烘干機：為了保證硅微粉極低的含水率和在干燥時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，其工作原理是：物料從進(jìn)料口進(jìn)入烘干機內(nèi)，由空心槳葉輸送至出料口出料,；物料在被輸送過程中,，受空心槳葉攪拌并由空心槳葉和機體夾套同時加熱，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)球磨機或振動磨中研磨，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)研磨若干時間后出料；出料時要經(jīng)過微粉分級機控制粒度,，粗的產(chǎn)物返回磨機再磨或作為產(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中，加入適量的水,，作業(yè)濃度在65%～80%,；連續(xù)研磨十幾個小時后，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；用打碎機打碎分散后均勻連續(xù)地投到空心軸攪拌烘干機中,，干燥后得到產(chǎn)品,。

濕法研磨生產(chǎn)工藝流程

無論是干法研磨還是濕法研磨，磨機中還應(yīng)加入幾種直徑按要求配比的磨球,，又稱磨礦介質(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,，研磨時間也是不同的,。為了避免物料在研磨時被污染,，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,；磨機的桶體內(nèi)也必須襯高強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：是將混合燃料氣體(混合入助燃?xì)怏w)和非球形硅微粉物料同時噴出,，點火后產(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

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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