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结晶硅微粉的制备及性能

作者:admin 来源:未知 日期:2015-1-7 下午 06:21:05 人气: 标签:
导读:结晶态的二氧化硅矿物有石英砂、脉石英、粉石英[8]。结晶硅微粉一般采用纯度较高的结晶型石英砂,破碎至适当粒度后,采用干法、湿法工艺研磨,然后通过旋风分级、沉降及水力旋流器等方法分离出粒度合格的硅微粉,经过…

结晶态的二氧化硅矿物有石英砂、脉石英、粉石英[8]。结晶硅微粉一般采用纯度较高的结晶型石英砂,破碎至适当粒度后,采用干法、湿法工艺研磨,然后通过旋风分级、沉降及水力旋流器等方法分离出粒度合格的硅微粉,经过磁选、酸洗、浮选等一系列步骤进行提纯,得到结晶硅微粉[9,10]。这样得到的硅微粉,其颗粒形状为不规则的多面体,为角形硅微粉[11]。
国内一般采用气流粉碎机制备超细硅微粉,其原理是利用高速气流的能量冲击硅微粉,使之互相碰撞、摩擦,从而使聚集体粉碎,这种方法可获得粒径在1~5μm之间的硅微粉[5]。蒋述兴[12]以高硬度钇稳定氧化锆球为研磨介质,用衬聚氨酯搅拌磨磨细石英砂并经过沉降分级,可获得SiO2质量分数为99.91%,粒径为1μm以下的高纯超细结晶硅微粉。
除了细度,硅微粉的球形化对硅微粉性能的影响也较大。球形硅微粉由于其颗粒呈球形而具有很好的流动性,在流动性不变的情况下,可以提高硅微粉的填充量,填充率越高,复合材料的热膨胀系数就越小,导热系数就越高[5]。而且用球形硅微粉填充的塑封料应力集中较小,强度较高,当角形硅微粉的塑封料应力集中为1时,球形硅微粉的应力仅为0.6[13]。此外,在塑封料的生产过程中,球形硅微粉较角形硅微粉摩擦系数小,对模具的磨损慢,可以将模具的使用寿命延长一倍。
Durney T. E等人[14]的研究表明在干磨作用条件下,粉粒间相互磨搓作用较湿磨大,有利于得到圆整度好的球形粒子。此外,对同一物料,同一加工条件下,颗粒粒度越小,其颗粒的球形度越好。尽管如此,单纯机械整形法和干磨法效果并不理想。
结晶硅微粉的主要化学成分是SiO2,含量达99.4 wt.%以上,还含有微量的Fe2O3和Al2O3,其技术指标如表1所示。由于硅微粉纯度高,因此电导率较低,为5 ~30 μS·cm-1,使聚合物具有较好的绝缘性能和抗电弧性能。
此外,结晶硅微粉的熔点为1710℃[8],具有高热稳定性[15]、高导热率(5~12.6 W/m·K[5])和低热膨胀系数(9×10-6/℃[5]),能有效提高聚合物的导热性,并降低热膨胀系数,从而消除内应力,提高聚合物机械性能。
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