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球形二氧化硅的规模化制备、改性及应用研究
363 2025-04-02

中国粉体网讯  球形硅微粉具有高耐热、高绝缘、高填充量、低膨胀、低介电常数、低摩擦系数且耐酸碱等优越性能,在集成电路封装、IC基板、航空航天、建筑建材等领域均有广泛应用。


球形二氧化硅的制备方法以是否发生化学变化分为物理法和化学法两类。物理法包括机械球磨法、喷雾法、火焰成球法、等离子体法、高温煅烧球化法等;化学法主要是气相法、沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法、微乳液法等。


在实际应用中,由于制备原理路径的不同,球形硅微粉的基础性能也有较大差异。目前市场中能够达到量产条件的球形硅微粉主要有三种技术路径,即火焰熔融球形硅微粉,直燃/VMC法球形硅微粉和化学合成球形硅微粉。


火焰熔融法


以角形硅微粉为原料,对其进行粉碎、筛分、提纯等前处理,即将角形硅微粉通过气流破碎机破碎,经过多级预处理后,筛分到合适粒径;采用乙炔、天然气等气体作为熔融粉体的热源,其火焰洁净无污染,将合适粒径的角形硅微粉采用高温火焰熔融法将其高温瞬间熔化,并快速冷却球化成形,得到高纯度且粒径均匀的球形硅微粉。目前国内主流厂商制备的球形硅微粉主要原理为火焰熔融制备。


火焰法制备球形硅微粉

直燃/VMC法


由于火焰熔融球硅属于天然矿物粉体熔融球化,因此在纯度和粒径分布方面存在一定限制,少数国外领先企业采用VMC制备方法,即通过金属硅粉直接与氧气反应,从而制备纯度较高、粒度小、粒径分布相对可控的二氧化硅微球。


直燃法生产球硅原理

来源:日本雅都玛


化学合成法


化学合成法包括气相法、沉淀法、水热合成法、溶胶-凝胶法等,化学合成法球形硅微粉由于既有合成路径及后端加工技术水平的限制,业内仅有少数厂商能够在较高水平下稳定保证颗粒分散度、球化率和表面光滑程度等技术指标。


化学合成法球硅制备技术

来源:锦艺新材招股说明书


此外,通过对球形硅微粉进行表面改性,可以根据应用的需要有目的地改变硅微粉表面的物理化学性质,从而改善其与有机高分子材料的相容性,满足其在高分子材料中的分散性与流动性需求,使球形硅微粉在覆铜板及环氧塑封料等领域更好地得以应用。


2025年4月23日,由中国粉体网、中粉会展主办的“微纳米球形二氧化硅制备与应用研讨会”将在江苏南京召开,届时来自河南大学的牛利永副教授,将做题为《球形二氧化硅的规模化制备、改性及应用研究》的报告。


专家简介



牛利永,副教授,博导。2016年在香港理工大学获得博士学位,2016年8月至今在河南大学工作。主要从事纳米杂化材料规模化制备及应用研究,包括纳米润滑材料、金属微纳材料、导热/封装纳米填料等。主持国家重点研发计划课题1项,河南省重点研发专项等省级项目4项,市厅级项目3项,参与国家自然基金项目多项,河南省重大科技专项2项;已在Adv. Mater.Small,Nanoscale等学术期刊发表论文38篇,申请专利14件(授权8件)。


参考来源:

陈独旭.球形硅微粉改性对环氧塑封料性能影响的研究

王路喜等.改性硅微粉对覆铜板耐热性及其应用研究

联瑞新材、锦艺新材招股说明书


(中国粉体网编辑整理/初末)

注:图片非商业用途,存在侵权告知删除!