硅微粉可應用于覆銅板、橡膠、塑料、涂料、環(huán)氧塑封料、電工絕緣材料、膠黏劑、建筑材料等多個(gè)領(lǐng)域。不同領(lǐng)域對硅微粉的質(zhì)量要求不同，因此硅微粉在應用的過(guò)程中，一定要考慮下游行業(yè)的需求。
　　
　　1、覆銅板
　　
　　覆銅板是將玻璃纖維或其他增強材料浸以樹(shù)脂基體，添加不同的填料，通過(guò)調膠、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材料。為降低覆銅板的生產(chǎn)成本，提高其耐熱、導電性以及機械性能，通常需要在制備覆銅板的過(guò)程中加入無(wú)機填料，如硅微粉、滑石、氫氧化鋁、氫氧化鎂等，其中硅微粉以?xún)?yōu)良的物理、化學(xué)性能受到廣泛的青睞。
　　
　　目前，應用于覆銅板的硅微粉可分為結晶硅微粉、熔融硅微粉、球形硅微粉及復合硅微粉。結晶硅微粉作為覆銅板的填料，可應用于生產(chǎn)要求較低的行業(yè)，價(jià)格較低，并且對覆銅板的熱穩定性、剛度、熱膨脹系數等方面的性能有一定的改善，因此在實(shí)際應用的過(guò)程中使用高純度的結晶硅微粉更為普遍。例如，楊艷等采用環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑對高純度結晶型二氧化硅進(jìn)行改性，制備FR4覆銅板。結果表明，通過(guò)加入二氧化硅填料的覆銅板的熱膨脹系數和孔壁樹(shù)脂收縮都有所改善。結晶硅微粉與熔融、球形硅微粉相比，存在密度較大、熱膨脹系數較高、硬度大等問(wèn)題，不利于填料在樹(shù)脂中的分散性，并且可能影響覆銅板的應用性能。
　　
　　相對而言，熔融硅微粉則具有較低的密度、硬度、介電常數、熱膨脹系數等優(yōu)點(diǎn)，可應用于智能手機、平板電腦、網(wǎng)絡(luò )通訊等行業(yè)，其主要缺點(diǎn)是制備過(guò)程中熔融溫度較高，工藝復雜，生產(chǎn)成本高。
　　
　　球形硅微粉具有流動(dòng)性好，在樹(shù)脂中的填充量較大，制備的覆銅板性能更優(yōu)異，主要應用于高頻覆銅板的制備。例如，黃偉壯等探究了不同類(lèi)型硅微粉對覆銅板耐熱性的影響，通過(guò)將無(wú)定形硅微粉、類(lèi)球形結晶型硅微粉、球形熔融型硅微粉分別作為填料制備覆銅板，測定了覆銅板的耐熱及界面性能。結果表明，球形硅微粉能夠更好地與環(huán)氧樹(shù)脂相容，所制備的覆銅板耐熱性能也較好，然而，目前球形硅微粉價(jià)格較高，生產(chǎn)工藝復雜，國內自給率偏低，高端產(chǎn)品主要依賴(lài)于進(jìn)口，亟需實(shí)現本領(lǐng)域的技術(shù)突破。
　　
　　復合硅微粉又稱(chēng)低硬度硅微粉，主要是硅微粉與其他填料的混合物，以此降低硅微粉的硬度，具有易于加工，可減小鉆頭在制孔過(guò)程中的磨損，降低鉆孔過(guò)程中的粉塵污染等優(yōu)點(diǎn)，但是，復合硅微粉面臨的主要問(wèn)題是如何在保證覆銅板性能的情況下，進(jìn)一步降低材料的生產(chǎn)成本。
　　
　　2、橡膠
　　
　　橡膠是具有可逆形變的高彈性聚合物材料，可廣泛應用于電子、汽車(chē)、土木建筑、國防軍工、醫療衛生以及生活用品等多個(gè)領(lǐng)域。在橡膠制備過(guò)程中，加入一定量的無(wú)機填料，不僅可以降低橡膠的生產(chǎn)成本，而且可顯著(zhù)提高橡膠復合材料的綜合物理性能與動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。目前，炭黑是傳統的橡膠補強填料，可以提高復合材料耐磨性、強度、剛性等性能。然而，炭黑顏色較深，無(wú)法生產(chǎn)半透明或有色產(chǎn)品，因此，研究者們選用硅微粉、粉煤灰、黏土等其他非黑體填料逐漸替代炭黑作為橡膠填料。
　　
　　硅微粉具有粒度小、比表面積大、耐熱與耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)，可提高橡膠復合材料的耐磨性、拉伸強度與模量、高撕裂等性能，然而，硅微粉表面含有大量的酸性硅醇基團，如不經(jīng)過(guò)改性處理，將導致硅微粉在橡膠中分散不均勻，并且酸性基團易與堿性促進(jìn)劑反應，延長(cháng)橡膠復合材料的硫化時(shí)間。
　　
　　目前，硅微粉改性應用于橡膠的研究中，主要以硅烷偶聯(lián)劑改性為主，如苯基三甲氧基硅烷、乙烯三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、3-巰基丙基三乙氧基硅烷、（3-氨基丙基）三甲氧基硅烷等。
　　
　　在大量研究中，研究者們傾向于選擇含硫原子的有機硅基團改性劑來(lái)改性硅微粉，以更好地與橡膠分子相容，但橡膠分子易與含硫的硅烷偶聯(lián)劑之間反應導致“焦燒”現象，不利于橡膠復合材料的制備。
　　
　　例如，Kim等為進(jìn)一步提高橡膠復合材料的性能，采用低聚液體異戊二烯橡膠在溶劑中對用氨基硅烷偶聯(lián)劑預先改性的二氧化硅進(jìn)行化學(xué)改性，然后將改性二氧化硅與丁基橡膠復合制備丁基橡膠－二氧化硅復合材料。結果表明，丁基橡膠－二氧化硅復合材料的固化時(shí)間和力學(xué)性能可以通過(guò)橡膠分子對二氧化硅表面進(jìn)行化學(xué)改性來(lái)控制。Zheng等為解決橡膠復合材料在制備過(guò)程中，所產(chǎn)生的“分散性”和“焦燒”問(wèn)題，通過(guò)組合酸聚氧乙烯醚（AEO）和3-巰基丙基三乙氧基硅烷（K-MEPTS）對納米二氧化硅進(jìn)行改性，將改性后的二氧化硅用于填充天然橡膠（NR），以制備二氧化硅-MR復合材料。結果表明，AEO在二氧化硅和橡膠之間形成物理界面，減少二氧化硅在橡膠基體中的聚集，提高了分散性；K-MEPTS則在二氧化硅與橡膠之間形成化學(xué)界面，增加了二氧化硅與橡膠之間的相容性。
　　
　　3、塑料
　　
　　硅微粉作為填料在制作塑料的過(guò)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，廣泛應用于建筑、汽車(chē)、電子通信、絕緣材料、農業(yè)、日常生活用品、國防軍工等多個(gè)領(lǐng)域。
　　
　　余志偉等以KH-550對粉石英進(jìn)行改性，將改性后的粉石英與PE均勻混合制備PE塑料薄膜，可應用于農業(yè)大棚薄膜。結果表明，當粉石英的填充質(zhì)量分數為8%-12%時(shí)，制備的農膜力學(xué)性能超過(guò)純樹(shù)脂薄膜，可滿(mǎn)足國家標準要求。章云采用硅烷偶聯(lián)劑對硅微粉進(jìn)行改性，將改性后的硅微粉與聚苯醚材料混合，制備聚苯醚汽車(chē)塑料材料。結果表明，制備的材料具有硬度大、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等性能，能夠應用于汽車(chē)塑料制品。
　　
　　4、涂料
　　
　　硅微粉作為填料可用于涂料行業(yè)，不僅可以降低制備涂料的成本，而且能夠提高涂料的耐高溫、耐酸堿、耐磨性、耐候性等性能，可廣泛應用于建材、汽車(chē)、管道、五金、家用電器等領(lǐng)域。
　　
　　在建筑涂料方面，白文奎等將二氧化硅粉作為填料制備涂料，應用于建筑外墻漆，具有裝飾效果好、穩定性強、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。袁睿等以超細硅微粉作為苯丙涂料填料制備建筑涂料。結果表明，當硅微粉添加質(zhì)量分數達到35%以上時(shí)，涂料的耐堿性、耐洗刷次數、吸水率、反射率等性能都有明顯的改善。
　　
　　在乳膠涂料應用方面，選用的顏填料主要為鈦白粉，但鈦白粉價(jià)格昂貴且制備工藝復雜，因此，選用碳酸鈣、無(wú)水硫酸鈣、硅微粉等填料和鈦粉粉配合使用已成為乳膠涂料的研究熱點(diǎn)。汪鵬主等采用改性硅微粉代替部分鈦白粉作為填料用于乳膠涂料制備。結果表明，當復合粉體中鈦白粉和硅微粉的質(zhì)量比為1:3時(shí)，所制得的乳膠涂料硬度大大提升，抗沖擊強度、柔韌性也有明顯改善。
　　
　　在環(huán)氧地坪涂料方面，硅微粉作為填料能夠提高環(huán)氧地坪涂料的耐磨、耐酸堿、耐高溫、機械強度等性能。胡高平等以不同粒徑的硅微粉作為填料與環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑等原料進(jìn)行混合制得耐強酸的環(huán)氧地坪涂料，且應用于冰乙酸蒸餾車(chē)間，可避免冰乙酸腐蝕地面造成的局部粉化現象。
　　
　　在阻燃絕緣涂料方面，劉綜旺等將活化硅微粉添加到不飽和聚酯樹(shù)脂中，制備聚酯絕緣漆。結果表明，活性硅微粉添加質(zhì)量分數為35%時(shí)，絕緣漆的體積電導率、吸水性、力學(xué)強度得到明顯改善。
　　
　　5、環(huán)氧塑封料
　　
　　環(huán)氧塑封料是由質(zhì)量分數小于18%的環(huán)氧樹(shù)脂為基體樹(shù)脂、小于9%的高性能酚醛樹(shù)脂為固化劑、70%-90%的無(wú)機填料、3%左右的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(chǎng)，可廣泛應用于半導體、消費電子、集成電路、航空、軍事等各封裝領(lǐng)域。
　　
　　硅微粉是環(huán)氧塑封料的主要功能性填料，約占所有填料的90%以上。張建英等采用KH-550對硅微粉進(jìn)行改性，并將改性與未改性的硅微粉分別與鄰甲酚醛環(huán)氧樹(shù)脂為基體樹(shù)脂、線(xiàn)型酚醛固化劑、催化劑DMP-30進(jìn)行混合，制備環(huán)氧樹(shù)脂塑封料。結果表明，當硅微粉填充量為80%時(shí)，與未改性硅微粉作為填料制備的塑封料相比，改性硅微粉充當填料制備的塑封料的導熱系數、介電強度、熔融指數、體積電阻率明顯提高。
　　
　　不同行業(yè)對環(huán)氧塑封料的性質(zhì)要求不同，而環(huán)氧塑封料的性質(zhì)主要由硅微粉質(zhì)量決定的。通常，中低端環(huán)氧塑封料多采用角形硅微粉，而高端環(huán)氧塑封料主要以球形硅微粉為主。如分立器件和小型集成電器使用的塑封料主要是以結晶、熔融型硅微粉為填料；高熱導型封裝功率器件使用的塑封料主要以結晶硅微粉和其他高導熱材料為填料；對于低膨脹型、低翹曲型封裝大規模集成電路使用的塑封料
　　主要以球形硅微粉為填料；低模量型封裝存儲器等器件使用的塑封料主要以低射線(xiàn)球形硅微粉為填料。
　　
　　6、電工絕緣材料
　　
　　電工絕緣材料是使電器元件之間以及元件和地面之間絕緣的一種復合材料，廣泛應用于電力輸送、軌道交通、航空航天、風(fēng)能、核能以及其他電機領(lǐng)域。不同行業(yè)在使用絕緣材料的過(guò)程中，對其耐熱性、絕緣性以及抗腐蝕性等特性都有一定的要求，硅微粉作為填料制備絕緣材料可使其機械性能和電學(xué)性能得到有效改善。例如，Abdel-Gawad等為提高地下電纜的絕緣性和機械性能，選用成本低、介電性能和加工性能優(yōu)異的PVC作為基料，將經(jīng)氨基硅烷偶聯(lián)劑改性的納米SiO2作為填料，制備PVC-SiO2納米復合材料。結果表明，與未功能化的PVC相比，功能化納米粒子結合到聚合物絕緣材料中，其介電常數和機械性能得到有效改善。趙青洋等以L(fǎng)DPE作為基料、將KH-550改性的硅微粉作為填料，制備高絕緣性L(fǎng)DPE復合材料。結果表明，以改性硅微粉作為導熱填料制備的復合材料，其絕緣性、電氣強度、拉伸強度、導熱系數、體積電導率等性能有明顯的改善。
　　
　　7、膠黏劑
　　
　　膠黏劑能將2種或2種以上同質(zhì)或異質(zhì)材料結合在一起，在人們日常生活中發(fā)揮著(zhù)重要的作用，廣泛應用于制鞋與皮革、家具、建筑材料、家用電器、木材加工、生物醫療等多個(gè)領(lǐng)域。為克服傳統膠黏劑強度低、耐熱性能及貯存穩定性差等問(wèn)題，通常將硅微粉作為填料用于膠黏劑的制備，不僅可以降低膠黏劑的生產(chǎn)成本，而且能夠提高膠黏劑的熱穩定性、機械強度等性能。
　　
　　8、人造石英板
　　硅微粉作為填料應用于人造石英板，不僅可以降低不飽和樹(shù)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。例如，劉會(huì )臣等提出將硅烷偶聯(lián)劑改性后的硅微粉應用于人造石英板中，可減少不飽和樹(shù)脂的用量，對降低人造石英板的加工成本具有一定的意義。
　　
　　硅微粉不同的應用領(lǐng)域對其質(zhì)量要求存在差異，因此在選擇硅微粉應用時(shí)，應結合下游行業(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(lèi)型及改性工藝與配方。隨著(zhù)我國經(jīng)濟社會(huì )的不斷提高，硅微粉的應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、高端涂料、高性能膠黏劑、絕緣材料等高技術(shù)領(lǐng)域，精細化和功能專(zhuān)業(yè)化將是未來(lái)硅微粉應用的主流方向。
　　
　　資料來(lái)源：《錢(qián)晨光,譚琦,李春全,鄭水林,孫志明.硅微粉表面改性及其應用研究進(jìn)展[J].中國粉體技術(shù),2022,28(05):1-10》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！