Микропорошок диоксида кремния — также известный как ультрадисперсный кварцевый порошокПорошок плавленого кварца, или кристаллический порошок диоксида кремния, получают из высокочистого кварца путем измельчения, классификации и очистки. Размер частиц обычно колеблется от 1 до 45 мкм, а содержание SiO₂ составляет от 99,51 до 99,991 ТТ3Т. Модификация поверхности микропорошка диоксида кремния играет решающую роль в повышении совместимости и производительности в последующих областях применения.
Он широко используется в материалах для герметизации электроники, медно-плакированных ламинатах (CCL), эпоксидных компаундах для литья под давлением (EMC), высокотемпературной керамике, резине, покрытиях, чернилах, косметике и других отраслях промышленности.
Несмотря на то, что микропорошок диоксида кремния от природы обладает превосходными свойствами — высокой твердостью, сильной изоляцией, высокой термостойкостью, химической стабильностью и низким коэффициентом теплового расширения — немодифицированный порошок диоксида кремния все же имеет существенные недостатки, которые серьезно ограничивают его применение в высокотехнологичных областях.
Именно поэтому модификация поверхности микропорошком диоксида кремния имеет важное значение.
Основные проблемы немодифицированного микропорошка диоксида кремния
Большое количество поверхностных гидроксильных групп (Si–OH), сильная полярность, гидрофильные и олеофобные свойства.
→ Плохая дисперсия в органических смолах; склонность к агломерации и образованию точек концентрации напряжений.
→ Значительно ухудшает механические свойства и технологическую текучесть.
Высокая поверхностная энергия, сильная склонность к агломерации.
→ Содержание наполнителя ограничено (обычно 50–60 мас.%)
→ Вязкость резко возрастает; обработка становится затруднительной или даже невозможной.
Плохая совместимость с органическими полимерами, слабая межфазная связь.
→ Снижена ударная и изгибная прочность
→ Длительное использование может привести к отслоению, расслоению и поглощению влаги.
Высокая гигроскопичность
→ При электронной инкапсуляции (ЭМС) поглощенная влага может вызывать «Эффект попкорна»что приводит к растрескиванию стружки.
→ Ухудшает изоляцию и долговременную надежность.
Высокий коэффициент трения и абразивный износ.
→ Вызывает сильный износ винтов, пресс-форм и штампов в процессе обработки пластмасс или резины.
→ Сокращает срок службы оборудования
Кислотный или щелочной pH (в зависимости от производственного процесса)
→ Может вступать в неблагоприятную реакцию с некоторыми смоляными системами.
→ Может влиять на стабильность при отверждении и хранении.
Преимущества Модификация — Сравнение «до» и «после»
| Элемент | Немодифицированный порошок диоксида кремния | Модифицированный порошок диоксида кремния (обработанный силаном) |
|---|---|---|
| Свойства поверхности | Гидрофильный | Гидрофобный |
| Дисперсия в эпоксидной смоле | Сильное скопление | Равномерное рассеивание |
| Вязкость системы (при одинаковой нагрузке) | Чрезвычайно высокий | Значительно снижено (↓40%–70%) |
| Максимальная загрузка наполнителя | 50%–60% | 80%–90% (угловой кремнезем: >92%) |
| Впитывание масла | 30–50 мл/100 г | 18–25 мл/100 г |
| Механическая прочность (ударная, изгибная) | Бедный | Значительно улучшено |
| Впитывание влаги | 0,3%–0,5% | ≤0,1% |
| Значение истирания | Высокий | Значительно уменьшено |
| Долгосрочная стабильность | Чувствительный к влаге | Отличный |
Области применения, где строго требуется внесение изменений.
Эпоксидные компаунды для формования (ЭМС) для упаковки полупроводников.
- Наполнитель ≥88%
- Влагопоглощение <0,1%
- Требуется сверхнизкое тепловое расширение
→ Модификация поверхности — единственное решение.
Высокотеплопроводные медные ламинаты (CCL)
- Загрузка наполнителя >85%
- Чрезвычайно низкая диэлектрическая постоянная и диэлектрические потери
→ Необходимо использовать гидрофобный, обработанный силаном порошок диоксида кремния.
Высокочастотные и высокоскоростные материалы для печатных плат 5G
- Очень строгие требования к значению Df (<0,0015)
→ Требуется высокочистый, глубоко модифицированный сферический плавленый кварц
Высококачественные термоинтерфейсные материалы (ТИМ)
- Сверхвысокое содержание наполнителя (>95 wt%)
- Необходимо обеспечить текучесть и возможность дозирования.
→ Степень модификации напрямую определяет пределы теплопроводности.
Кремниевый порошок косметического качества
- Требует превосходной чувствительности кожи, длительной гидрофобности, устойчивости к поту и воде.
→ Необходимо использовать модификацию аминокислотами или полиэфирсиланом.
Распространенные методы модификации
Сухая модификация поверхности (наиболее распространенный метод)
- Силановые связующие агенты (KH-550, KH-560, KH-570 и др.)
- Наносится с помощью высокоскоростных смесителей или машин непрерывного действия для модификации поверхности.
Модификация влажной поверхности
- Суспензия кремнезема + раствор для гидролиза силана
- Подходит для ультратонких или высокочистых продуктов.
Специализированные модификаторы
- Титанат
- Алюминат
- Стеариновая кислота
- Полиэтиленгликоль
- Фторсилан
Используется для оптимизации совместимости с конкретными системами смол.
Заключение
Модификация поверхности микропорошка диоксида кремния необходима, поскольку природный диоксид кремния не может эффективно интегрироваться в органические полимерные матрицы. Его поверхность должна быть модифицирована для устранения гидрофильности, повышения совместимости с органическими материалами и усиления межфазной адгезии. Только тогда микропорошок диоксида кремния сможет в полной мере раскрыть свой потенциал и эффективность в таких областях применения, как электронная инкапсуляция, аэрокосмическая промышленность и производство тонкой химии. Модификация — это не просто «дополнительное улучшение»; это критически важная технология, определяющая надежность и срок службы продукта.
Спасибо за прочтение. Надеюсь, моя статья вам поможет. Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Вы также можете связаться с представителем Zelda Online по любым вопросам.
— Опубликовано Эмили Чен
