硅微粉是一種非常重要的無機非金屬功能性填料,可以與有機高分子聚合物進(jìn)行復(fù)合并提高復(fù)合材料的整體性能,被廣泛應(yīng)用于電工電子、硅橡膠、涂料、膠粘劑、灌封料等領(lǐng)域。
硅微粉本身屬于極性、親水性的物質(zhì),與高分子聚合物基質(zhì)的界面屬性不同,相容性較差,在基料中往往難以分散,因此,為使復(fù)合材料性能更加優(yōu)異,通常需要對硅微粉進(jìn)行表面改性,根據(jù)應(yīng)用的需要有目的地改變硅微粉表面的物理化學(xué)性質(zhì),從而改善其與有機高分子材料的相容性,滿足其在高分子材料中的分散性與流動性需求。
1、覆銅板
覆銅板是將玻璃纖維或其他增強材料浸以樹脂基體,添加不同的填料,通過調(diào)膠、浸潤等工藝將一面或雙面覆以銅箔并經(jīng)熱壓而制成的一種電子基礎(chǔ)材料。改性硅微粉的加入可以降低覆銅板的生產(chǎn)成本,提高其耐熱、導(dǎo)電性以及機械性能。
徐正國等以雙端羥基聚苯醚為基料,使用單一改性劑乙烯基三甲氧基硅烷對覆銅板用硅微粉進(jìn)行表面改性。
楊珂珂等以聚四氟乙烯樹脂為基料,使用單一改性劑3-苯胺基丙基三甲氧基硅烷(KBM-573),對覆銅板用硅微粉進(jìn)行表面改性。
孫小耀等以環(huán)氧樹脂為基料,使用單一改性劑γ-(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(Z-6040),對覆銅板用硅微粉進(jìn)行表面改性。
2、橡膠
橡膠是具有可逆形變的高彈性聚合物材料,可廣泛應(yīng)用于電子、汽車、土木建筑、國防軍工、醫(yī)療衛(wèi)生以及生活用品等多個領(lǐng)域。在橡膠制備過程中,加入一定量的無機填料,不僅可以降低橡膠的生產(chǎn)成本,而且可顯著提高橡膠復(fù)合材料的綜合物理性能與動態(tài)力學(xué)性能。
周壘等以丁苯橡膠為基材,使用單一改性劑苯基三甲基硅烷(PTMS),對硅微粉進(jìn)行表面改性,得到橡膠用硅微粉。
鄧軍等以甲基乙烯基橡膠為基材,使用復(fù)合改性劑乙烯基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷,對硅微粉進(jìn)行表面改性,得到橡膠用硅微粉。
楊海淘等以天然橡膠為基材,使用復(fù)合改性劑鋁酸脂偶聯(lián)劑、硬脂酸,對硅微粉進(jìn)行表面改性,得到橡膠用硅微粉。
張棟棟等以天然橡膠為基材,使用復(fù)合改性劑雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)、鈦酸酯,對硅微粉進(jìn)行表面改性,得到橡膠用硅微粉。
3、塑料
硅微粉作為填料在制作塑料的過程中可用于聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯醚(PPO)等材料中,廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、電子通信絕緣材料、農(nóng)業(yè)、日常生活用品、國防軍工等多個領(lǐng)域。
ZHANG Y P等以聚氯乙烯(PVC)為基材,使用單一改性劑異丙氧基三油酸酯;佀狨,對硅微粉進(jìn)行表面改性處理,得到PVC復(fù)合材料用硅微粉。
ABDEL?GAWAD N M K等以聚氯乙烯為基材,使用單一改性劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550),對硅微粉進(jìn)行表面改性處理,得到絕緣材料用硅微粉。
4、環(huán)氧塑封料
環(huán)氧塑封料是由多種助劑混配而成的塑封料,是電子封裝的關(guān)鍵材料,占微電子封裝97%以上的市場,可廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、消費電子、集成電路、航空、軍事等各封裝領(lǐng)域。
張建英等以環(huán)氧樹脂為基材,使用單一改性劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)對硅微粉進(jìn)行表面改性處理,得到環(huán)氧塑封料用硅微粉。
5、環(huán)氧澆筑件
環(huán)氧絕緣澆注料是由樹脂、固化劑、填充劑等混合而成的液態(tài)或黏稠狀的可聚合樹脂混合物。在澆注溫度下,澆注料有較好的流動性和較少的揮發(fā)物,固化快,固化后收縮率小等特點,澆注料固化后形成的環(huán)氧樹脂是集絕緣、防潮、防霉、防腐、固定和隔離等多種功能于一體的絕緣制品。
陳建強等以環(huán)氧樹脂為基材,使用單一改性劑γ-(2,3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-560),對硅微粉進(jìn)行表面改性處理得到環(huán)氧樹脂澆鑄件用硅微粉。
6、電子灌封膠
灌封膠常用于電子元器件中,主要起到粘接,密封,阻隔和保護(hù)等作用,其在未固化前屬于液體狀,具有一定流動性,膠料黏度根據(jù)產(chǎn)品的材質(zhì)、性能、生產(chǎn)工藝的不同而有所區(qū)別,且只有膠料完全固化后才能實現(xiàn)它的使用價值。
陳精華等以端乙烯基硅油為基材,使用單一改性劑γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570),對硅微粉進(jìn)行表面改性處理,得到電子灌封膠用硅微粉。
駱崛逵等以環(huán)氧樹脂為基材,使用單一改性劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550),對硅微粉進(jìn)行表面改性處理,得到電子灌封膠用硅微粉。
7、人造石英石
硅微粉作為填料應(yīng)用于人造石英石,不僅可以降低不飽和樹脂消耗量,而且對人造石英板的耐磨、耐酸堿、機械強度等性能有一定的改善。
劉會臣等以聚酯樹脂為基材,使用單一改性劑改性聚硅氧烷,對人造石英石板材用硅微粉進(jìn)行表面改性處理。
8、小結(jié)
此外改性硅微粉還廣泛應(yīng)用于*陶瓷、電焊條保護(hù)層、APG 工藝注射料、膠粘劑、抗粘連劑、抗結(jié)劑、油墨等領(lǐng)域,改性硅微粉的加入不僅大幅度降低成本,而且提高混合材料的加工工藝性能。
硅微粉不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ζ滟|(zhì)量要求存在差異,因此在選擇硅微粉應(yīng)用時,應(yīng)結(jié)合下游行業(yè)的需求,綜合成本、效能、性能等多方面因素進(jìn)行考慮,選擇合適的硅微粉類型及改性劑與配方。隨著我國經(jīng)濟社會的不斷提高,目前,改性硅微粉的應(yīng)用研究將主要集中在以球形硅微粉為原料生產(chǎn)的高端覆銅板、高性能膠黏劑、絕緣材料等高技術(shù)領(lǐng)域,精細(xì)化和功能專業(yè)化將是未來改性硅微粉應(yīng)用的主流方向。