超細矽微粉在塑料、橡膠及塗料中的應用- -
在塑料、橡膠、塗料等（děng）現代高分子材料（liào）中，非金屬礦（kuàng）物填料占有很重要的地位。在高聚物基料中添加非金屬礦物填料，不（bú）僅可以降低（dī）高分子材（cái）料的成本（běn），重要的是能提高材料的性能尺寸穩定性，並賦予材料某些特（tè）殊的物理化學性能，如抗壓、抗衝擊、耐腐蝕、阻（zǔ）燃、緣性等。天然的石英石、石英（yīng）砂和粉石英是重要的工業礦物原料，被廣泛用於玻璃、鑄（zhù）造、建築（zhù）材料（liào）、陶瓷、化工、冶金、耐火（huǒ）材料、磨料、填料等（děng）域。由石英砂及其尾礦、粉石英等加工而（ér）成的矽微粉，作為塑料、橡膠、塗料等高分子材料的填料，在超細粉碎、提（tí）純、改性及其應用方麵越來（lái）越受到人們的重視（shì）。近年來，隨著超細粉碎技術的不斷進步，超細、超純、改性非金屬（shǔ）礦物填料應用越來越廣泛。本文就矽微粉在塑料、橡膠、塗料中的應用與進展做一簡述。
1、矽微粉的超細粉碎（suì）、提純和改性
為了好（hǎo）地使非金屬（shǔ）礦物填料與高分子聚合物融合，必須（xū）對（duì）非金屬礦物進行粉碎、提純（chún）與改性。一（yī）般來說，填（tián）料的粒徑越小，分散越均勻，則製品的力學性能（néng）越好。就粉碎而言，石英砂和粉石英的超（chāo）細加（jiā）工可采用的（de）設備有幹P 濕球磨機、雷蒙磨、幹P 濕（shī）攪（jiǎo）拌磨、氣流磨、幹P 濕振動磨等，傳統的球磨機存在能耗大、產品粒徑大、對產品（pǐn）汙染大等缺點，但經過改良的球磨機和大型分級機配（pèi）套已成功地應用於超細重質碳酸鈣（gài）的生產。雷蒙磨因其工作（zuò）穩定，產量大，已被普遍應用於非金屬礦深加工，但用該設備加（jiā）工（gōng）的產品細（xì）度一般在300-400目之間，且產品的收集係統分（fèn）離效果差，大量的細粉在係統內部循環（huán）而造成動力的浪費，對於600目以上的微粉（fěn），其除塵器的能力很差；氣流（liú）磨的細度調整靈活（huó），但能耗指（zhǐ）標較高，係統投資費（fèi）用高；濕法攪拌磨產品細度小，但細度調整欠靈（líng）活；球磨機和（hé）振動磨加分級機係統，產品粒徑小、係統調整靈活，可形成大規模生產。
對於矽微粉（fěn）超細粉碎、提純和改性，國內（nèi）已做了大量的研究工作。張曉鍾（zhōng）N# O 等對石英砂超細粉碎（suì）粒度（dù）控製進行了試驗，對利用振動磨加（jiā）工超細石（shí）英粉進行了幹濕工藝對比（bǐ），認為入料給料量及（jí）其均勻性、入料粒度配比對超細石英砂產品的粒度分（fèn）布及成品率影（yǐng）響；濕式磨礦工藝比幹式效率高，但介質消耗大，因需烘幹使總能耗升高；采用鋼性介質（zhì），幹磨（mó）除鐵困難，濕式（shì）則有優越性；調節振（zhèn）動磨的介質激振力、介質配比、介質填充量等，可以改變（biàn）產品粒形。
郝保紅對粉石英的超細粉碎進行了研究，試驗表明，粉石英在幹磨條件下的粉碎極限為1.28微（wēi）米（mǐ），在濕（shī）磨條件下粉碎極（jí）限為1.01微米 。
李化建 等對（duì）用石英製備高（gāo）純超細矽微粉進（jìn）行了工藝研究，采用振動磨加分級機係統，配合提純工藝，生產出了滿足電子電工級和塗料行（háng）業要求的矽微粉。
為了滿足製品的要求，超細後的（de）矽微粉還要（yào）進行提純，尤其是用於（yú）電子塑封料中的矽微粉，對（duì）雜質要求較為嚴格，必須經過提純才能達到要求。
在提（tí）純方麵，孫成林等對（duì）利用矽石提純生產高純石英（yīng）砂及矽微粉進行了探討，對高純石英砂及矽微粉（fěn）的生產提出了很好的建（jiàn）議。
湯（tāng）亞飛對二氧化矽粉末浮選除鐵進行了研究（jiū），實驗表明，微細（xì）石英粉也可通過浮選進行提純，采用六偏磷酸鈉作分散劑和浮選調整劑，十二（èr）胺作（zuò）捕收劑，可從石英微細粉中除去鐵雜質,Fe2O3含量（liàng）由0.09%下（xià）降（jiàng）到0.02%，產率達85%。充填式浮選柱操作簡單，單柱（zhù）一次浮選即可獲（huò）得理想指標（biāo），適用於（yú）微細粉浮選。
由於非金屬礦物填（tián）料與高分子聚合物基質的界麵不同，相容（róng）性差，在基料中難以均勻分散，直接填充往往容易（yì）造成（chéng）材料的某些力學性能下降，對於功（gōng）能性無機非金屬礦物填料，除了粒度及粒（lì）度分布的要求外，還要與高（gāo）分子聚合物的基料相容性好，填充後除降低成本外，還能增強材料的力學性能，提高材料的綜合性（xìng）能和可（kě）加工性，因此必須對非金屬礦物填料進行表麵改性。
矽微粉表麵改性主要（yào）使用（yòng）矽烷偶聯劑，其通式為R—SiX3， R為有機疏水（shuǐ）基，如（rú）乙烯基（jī）、環氧基、氨基、甲基丙烯酸（suān）酯、硫酸基， X為能水解的烷氧基，如甲氧（yǎng）基、乙氧基及氯等。當用於矽微粉表麵處理時，矽烷偶聯劑分子中的X部分首先分解形（xíng）成反應（yīng）性活潑（pō）的多羥基矽（guī）醇，然（rán）後與石英表麵的羥基縮合（hé）而牢固結（jié）合，偶聯劑的另一端，即有機疏水基R與（yǔ）聚合物高分子（zǐ）長鏈纏結，合為一體，從而（ér）改善了矽微粉（fěn）與高分子材料間的相容性。影響改（gǎi）性效（xiào）果的主要因素有矽烷品種、用量及用法、處理時間、溫度、PH值等。
餘誌偉對粉石英表麵改性進（jìn）行了研究，實驗證明，經過矽烷改性的粉石英在環氧樹脂混合體係中粘度明顯降低，不僅改善填料與聚合物混合體係的加工工藝性能，獲（huò）得（dé）均勻混合料，而且可以（yǐ）增加填充量，降低生產成本，對（duì）於環氧樹脂緣封裝電器產品來（lái）說，顯著提高電器產品的熱電機械性能。通過測定改性粉石英對水滴（dī）的（de）浸潤角、滲透時間和浸潤點與未改性粉石英對比，顯（xiǎn）示（shì）了改性粉石英與有機聚合物有較好的相容性和親合性。
2、矽微粉在塑料中的應用
矽微粉在塑料中可用於聚氯乙烯（PVC）地板、聚乙烯和聚（jù）丙（bǐng）烯薄膜、電緣材料等產品中。
填充矽微粉的聚氯乙烯地板磚可增強製品的（de）耐磨性（xìng），在PVC地板中，細度（dù）為320目的（de）石（shí）英粉，填充量為160-180份（fèn）時製得的地板完全符合GB4086-83標準的要求，地板（bǎn）表麵光滑度好，耐刻劃度（dù）好。
在（zài）PVC耐酸板管中，400目石英粉的填充量（liàng）為10%-15%時，與其它填充料比，粘度低，流動（dòng）性好，改善了加工性能，有利於製品的擠出和成型，製（zhì）得的耐酸板管的耐酸性有顯著提高。
比表麵積大7 (600目以上)和活性高的矽微粉填充聚乙烯（PE）農用薄膜能改善製品的物（wù）理化學性能和光學性能，填充聚（jù）丙烯可改善製品的力學（xué）性能。餘誌偉對粉石英在PE薄膜中的應用進行了研究，將粉石英礦經過超細、分級、提（tí）純、表麵（miàn）改性後填充於PE薄膜中，利用石英具有阻隔紅外線的功能，減緩塑（sù）料大棚的熱散失，提高其保溫性能。通過研究，當超細粉石英在PE薄膜中添加（jiā）8%-12—時，其加工性能良好，填（tián）料在樹脂（zhī）中分散流動（dòng）性好，分布均勻，製得的PE薄膜力學性能接近純樹脂膜，超過國標要求。
在環氧模塑封料中，高純（chún）矽微粉（fěn）是其主要原料，由於SiO2具有穩定的物理化學性能、良（liáng）好的透光性及線膨脹性能和優良的高溫性能，因此SiO2是目（mù）前理（lǐ）想（xiǎng）的（de）環氧塑封料的填（tián）充（chōng）材料，也（yě）是半導體集成電路（lù）理想的基板材（cái）料。隨著微電子工業的迅速發展，我國
電子塑封行業也得到迅速（sù）發展，國內已有7家外國獨資企業、16家中外合資企業（yè）、36家國營企業及上百家中小企業建立了（le）封裝生產線，環氧塑封料年用量上萬噸，填充料二氧化矽粉含量占70%-90%，因此僅塑封行業，矽微粉的用量就達（dá）7000-9000T/年。另外，矽微粉用作（zuò）電子基板材料是其（qí）它材料無法（fǎ）替代的，這一域的前景比（bǐ）塑封行業廣闊。
在用於緣（yuán）材料方麵，王（wáng）學東’在環氧模塑料（liào）中用（yòng）矽微粉作填料，研製出了具有優異電（diàn）性能、耐（nài）高壓、耐電弧性能（néng）優（yōu）、表麵電（diàn）阻率高、耐候性好（hǎo）的SIEC特種耐高壓環氧模塑料，該塑料是高壓緣子、高壓開關的首選（xuǎn）材料。
環氧膜（mó）塑（sù）料的製備中，矽微粉的用量占模塑料的50%-70%，該塑料（liào）是封（fēng）裝閥用電磁鐵等低壓電器良好的新型封裝材料。
3、矽微粉在橡（xiàng）膠中的應用
為了提高橡膠製品的物理機械性能，延長橡膠製品的使用壽命，一般采用兩條途徑：一種是在（zài）橡（xiàng）膠製品中埋入骨架材料，如纖維紡織材（cái）料或金屬材（cái）料；另一種是在橡膠中添加各（gè）種填料。
矽微粉作（zuò）為（wéi）橡膠補強材料有以下幾種形式：
（1）粉石英。主要以天然矽藻土為原料，經粉（fěn）碎、高溫煆燒（shāo）、除去有機雜質而成，用於橡膠中能使像膠堅（jiān）挺（tǐng），並可降低（dī）膠料密度，增加熱性能（néng），適用於製造緣膠（jiāo）料、模型製品和泡沫製品，用（yòng）於硬（yìng）質橡膠可提高軟化溫度（dù）。
（2）矽土粉。二氧化矽含量75%79%，天然礦物經開采、烘幹、粉碎、篩分而（ér）成，可用於膠（jiāo）管、膠帶和其它橡膠製品，填充膠（jiāo）料混（hún）練容（róng）易，分散性好，可高用量填（tián）充，其壓延製（zhì）品（pǐn）表麵光滑，其硫化膠強伸性能近於陶土，和輕鈣相當；粘附強度和扯斷永久變形優於陶土，耐磨性和彈性優於陶土和輕鈣；老化性能好，價格低於（yú）陶土和輕鈣。
（3）石英粉。石英（yīng）粉有無定形、微晶狀等不同類型，由天然礦（kuàng）物粉碎加（jiā）工而成。
具（jù）體應用方麵，在（zài）蓄電池膠（jiāo）殼中，加入（rù）粉石英替代陶土和輕質碳（tàn）酸鈣，填充量由原（yuán）來的55%增加到65%，而且（qiě）工藝性能優良，膠料吃粉快，無噴（pēn）粉和飛揚（yáng）現象，易混練，硫化性能好，製得蓄電池膠殼的耐（nài）酸、耐電壓、熱變形和（hé）落球衝擊等物理機械性能均可達到要求，且膠殼外表平整光滑，成品率提高.。
在擦貼橡膠製品中，填充粉石英的（de）混練膠，膠（jiāo）料稀，滲透性好，粘連性強，有（yǒu）利於混練膠在帆布上的擦（cā）塗，增（zēng）強了膠片（piàn）與帆布（bù）之間的粘著強度，製品的扯斷強度、永久變形等機械性能均有明顯改善。
許（xǔ）美（měi）在電（diàn）器緣密封膠片中，以丁基橡膠為基料，加入（rù）矽微粉，製得（dé）的膠片具有緣強度高、防（fáng）水、耐熱、耐寒（hán）、抗化學腐蝕、抗老化、可塑性好、緣性好等特（tè）點，適（shì）用於0.4-10Kv 的電（diàn）線母排及各類電器裸露接頭的緣密封。
4、在塗料行業中的應（yīng）用
在塗料行業（yè）中，矽微粉的粒（lì）度、白度、硬（yìng）度、懸浮性、分散性、吸油率低、電阻率高等特性均能提高塗料（liào）的抗腐蝕性、耐磨性、緣性、耐高溫性能。用於塗料中矽微（wēi）粉，由於具有良好的穩定性，一直在塗料填料中扮演（yǎn）重要的（de）角色。特（tè）別對外牆塗料來說，SiO2原料對耐候性（xìng）起著舉足輕重的作（zuò）用。隨著（zhe）建築（zhù）市場的日益繁榮，塗料工（gōng）業也得到了迅速發展， 2000年我國塗（tú）料（liào）產量達183.94萬（wàn）t7 ，比1999年增長了7.42%，建築塗料（liào）產量達56.32萬t，增長了9.95%。因此，矽微粉的用量也隨之增（zēng）長，同時（shí）對矽微粉的超細、改性（xìng）提（tí）出了高的要求。白文奎（kuí）.’在超級外牆（qiáng）雨刷漆中加入矽微粉（fěn），用於外牆裝（zhuāng）飾效果好，耐衝刷，成本低。同時納（nà）米級SiO2的研究與應用越來越受到人們的重視，如浙江明日納米工程研究中心進（jìn）行了（le）納米SiO2在塗料中提（tí）高耐老化性能的應用。
在特（tè）種塗料（liào）中的應用（yòng）方（fāng）麵（miàn），楊華明（míng）.’"/等用1250目矽微粉，應用（yòng）化學共沉澱（diàn）技術表麵包覆摻雜SnO2製得複合導電粉，廣泛用於電（diàn）子電器、航空航天、軍事和電磁屏蔽等域。用該導電粉末製得的導電塗料，體積（jī）電阻率（lǜ）僅為12.6歐姆，各項指標均（jun1）達到標準。
韓永海在阻燃緣塗料中通過加入（rù）矽（guī）微粉，提高了（le）塗料的觸變性能，該塗料具有塗敷（fū）均勻、不會出現裂紋而且具有固化時（shí）間短、成本（běn）低的特（tè）點（diǎn）。
馮曉榮在道路標識塗料中利用廢舊塑料為原料，加入矽微粉、石英砂、玻璃（lí）微珠等（děng）填料，生產成本（běn）低，因其流動性（xìng）及流（liú）平性（xìng）較高，施工成本低（dī）。
劉友在無毒環氧增韌塗料中，在環氧樹脂中加入矽（guī）微粉，研製出了具有防腐功能的無毒環氧增韌塗料，克服了已有塗料在低溫下（xià）刷塗和噴塗的缺陷（xiàn）和不足。
隨著塑料、橡膠、塗料工業的不斷發展，矽微粉等非金屬（shǔ）礦物填料不僅要在超細、提純、改性技術等（děng）方麵進行不斷的研究，重要的是要進行超細（xì）粉體在這（zhè）些（xiē）高分子聚合物中的應用研究，從而推動整個工業技術的進步。
