超細矽微粉在塑料、橡膠（jiāo）及塗料中（zhōng）的應用- -
在塑料、橡膠、塗（tú）料等現代高分子材料中（zhōng），非金（jīn）屬礦物填料占有很重要的地位。在高聚物基料中添（tiān）加非金屬礦物填（tián）料，不僅（jǐn）可以降低高分子材料的成本，重要的是能提（tí）高（gāo）材料的性能尺寸穩定性，並賦予材料（liào）某些特（tè）殊的物理化學性能，如抗壓、抗衝擊、耐（nài）腐蝕、阻燃、緣（yuán）性等。天然的石英（yīng）石、石英砂和粉石（shí）英是重要（yào）的（de）工業（yè）礦物（wù）原料（liào），被廣泛用於玻璃、鑄造、建築材料、陶瓷、化工、冶金、耐火材料、磨（mó）料、填料等域。由石英砂（shā）及其尾礦（kuàng）、粉石英等加工而成的矽微粉，作為塑料、橡膠、塗料等高分子材料的填料，在（zài）超細粉碎、提純、改性及其應用方麵越來越（yuè）受到人們的重（chóng）視。近年來，隨著超（chāo）細粉碎技術的不斷進步，超細、超（chāo）純、改（gǎi）性非金屬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（yòng）與進展做一簡述。
1、矽微粉的超細粉碎、提純和改性
為了（le）好地（dì）使非金屬礦物填料與高分子（zǐ）聚合物融合，必須對非金屬礦物進（jìn）行粉碎、提（tí）純與改性。一般來說，填料的粒徑越小，分散越均勻（yún），則製品的（de）力學性能（néng）越好。就粉碎而言，石英砂和（hé）粉石英的超細加工可采（cǎi）用的設備有幹P 濕球磨機、雷蒙（méng）磨、幹P 濕攪拌磨（mó）、氣流磨、幹P 濕振動磨等，傳統的球磨機（jī）存在能耗大、產品粒徑（jìng）大、對產品汙染大等缺點，但經過改良的球磨機（jī）和大型分級（jí）機配套已成功（gōng）地應用於超細重質碳酸（suān）鈣的生產。雷蒙磨因其工（gōng）作穩定，產（chǎn）量大，已被普（pǔ）遍應用於非金屬礦深加工，但用該（gāi）設備加工的產品細度一（yī）般（bān）在300-400目之間，且產品（pǐn）的收集係統分離效果差，大量的（de）細粉在係統內部循環而造成動力的（de）浪（làng）費，對於600目以上（shàng）的微粉，其除塵器的（de）能力很差（chà）；氣流磨的細度調整靈活，但能耗指標較高，係統投資費用高；濕法攪拌磨產品細度小，但（dàn）細度調整欠靈活；球（qiú）磨機（jī）和（hé）振動磨加分級機係統，產品粒徑小、係（xì）統調（diào）整靈活，可形成（chéng）大規模生產。
對（duì）於矽微粉超細粉碎、提（tí）純和改性（xìng），國內已做了大量的（de）研究工作。張曉鍾N# O 等對石英砂超細粉碎粒度控製進行了（le）試驗，對利用振動磨加工超細石英（yīng）粉進行了幹濕（shī）工藝對比，認為入料給料量及其均勻性（xìng）、入料粒度配比對超細石英砂產品的粒度分（fèn）布及成品率影響；濕（shī）式磨礦工藝比（bǐ）幹式效率（lǜ）高，但介質消耗（hào）大（dà），因需（xū）烘幹使總能耗升高；采用（yòng）鋼性介質，幹磨除鐵困難，濕式則有優越性（xìng）；調節振動磨的介（jiè）質激振（zhèn）力、介質（zhì）配比、介質填充量等，可（kě）以改（gǎi）變產品粒形。
郝保（bǎo）紅（hóng）對粉石英的超細粉碎進行（háng）了研究，試驗表明，粉石英在幹磨條件下的粉碎極限為1.28微米，在濕磨條件下粉碎極限為1.01微米（mǐ） 。
李化建 等對用石英製備高（gāo）純（chún）超細矽微粉進行了工藝研究，采用振動磨加分級機係統，配合提純工藝（yì），生產出了滿足（zú）電子電工級和塗料行業要求的矽微粉。
為了滿足製品的要（yào）求，超細後的矽微粉還要進行提純，尤其是用於電子塑封料中的（de）矽微粉，對雜質要求較為（wéi）嚴格，必須經過提（tí）純才能達到要求。
在提純（chún）方麵，孫成林（lín）等對（duì）利用矽石提純生產高純石英砂及矽微粉進行了探討，對高純石（shí）英砂及矽微粉的生產（chǎn）提出了（le）很好的建議。
湯亞飛對二氧化（huà）矽粉末浮選除鐵進行了研究，實驗表明，微（wēi）細石英粉也可通過（guò）浮選進（jìn）行提（tí）純，采用六偏（piān）磷酸鈉作分散劑和浮選調整劑，十二胺作捕收劑，可從石英（yīng）微（wēi）細粉中除去鐵雜（zá）質,Fe2O3含量由0.09%下降到0.02%，產率達85%。充填式浮選（xuǎn）柱操作簡單，單柱一次浮選即可獲得理想指（zhǐ）標，適用於微（wēi）細粉浮選。
由於非金屬礦物填料與高分子（zǐ）聚合物基質的界麵不同，相容（róng）性差，在基料中難以均（jun1）勻分散，直接填充往往容（róng）易造成材料的（de）某些力學性能下降，對（duì）於功能性無機（jī）非金屬礦物填（tián）料，除（chú）了粒度及粒度分（fèn）布（bù）的要求外（wài），還要與高分子聚合（hé）物的基料（liào）相容性好，填充後除降低（dī）成本外，還（hái）能（néng）增（zēng）強材料的力學性能，提高材料的綜合性能和可加工性，因此必須（xū）對非（fēi）金屬礦物填料進行表麵改性。
矽微粉表（biǎo）麵改性主要使用矽烷偶聯劑，其通式（shì）為R—SiX3， R為有機疏（shū）水基，如乙烯基（jī）、環氧基、氨基、甲基丙烯酸酯、硫（liú）酸基（jī）， X為（wéi）能水解的烷氧基，如甲氧基、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（bù）分首先分解形成反（fǎn）應性活潑的多羥基矽醇，然後與石英表麵的羥基縮合（hé）而牢固結合，偶聯劑的另一端，即有機疏水基R與（yǔ）聚合（hé）物高分子長鏈纏結，合為一體，從（cóng）而改善了矽微粉與高分（fèn）子材（cái）料間的相容性。影響改性（xìng）效果的主要因素有矽烷品（pǐn）種、用量及用法、處理時間、溫度（dù）、PH值等。
餘誌（zhì）偉對粉（fěn）石英表（biǎo）麵改性進行了研究，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（dù）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，獲得均勻混合料，而且可以增加填充量，降低生產成本，對於環氧樹脂緣封裝電器產品來說，顯著提高電（diàn）器產品的熱電機械性能。通過測定改性粉石英對水滴的浸潤角、滲透（tòu）時間和（hé）浸潤點與未改性粉石（shí）英對比，顯示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（guī）微粉在（zài）塑料中的應（yīng）用
矽微粉在塑料中可用於聚氯乙烯（PVC）地板、聚乙烯和聚丙烯薄膜、電緣（yuán）材料等產品中。
填充（chōng）矽微粉的聚氯（lǜ）乙烯地板（bǎn）磚可增強製品的（de）耐磨性，在PVC地板中，細度（dù）為320目的石英粉，填（tián）充量為（wéi）160-180份時製得的地板完全（quán）符合GB4086-83標準的要（yào）求，地板表麵光滑度好，耐（nài）刻劃度好。
在PVC耐（nài）酸板管中，400目（mù）石英粉的填充量為10%-15%時，與（yǔ）其它填充料比，粘度低（dī），流動性好，改（gǎi）善了加工性能（néng），有利於製（zhì）品的擠出和成型，製（zhì）得（dé）的耐酸板管的耐（nài）酸（suān）性有顯（xiǎn）著提高。
比表麵積大7 (600目以上)和（hé）活性高的矽微粉填充聚乙烯（PE）農用（yòng）薄膜能改善製品的物理化學性能和光學性能，填充聚丙烯（xī）可改善製品的力學性能。餘誌偉對粉石英在PE薄膜中的應用進行了研究（jiū），將粉石英礦經過（guò）超細、分級、提純、表（biǎo）麵（miàn）改性後填充於PE薄膜（mó）中（zhōng），利用石英具有阻隔紅外線的功能，減緩塑料大（dà）棚（péng）的熱散失，提（tí）高其保溫性能。通過研究，當超細粉石（shí）英在PE薄膜中添（tiān）加8%-12—時，其加工性能良好（hǎo），填料在樹脂中分散流動性好，分布均勻，製得的PE薄（báo）膜力學性能接近純樹（shù）脂膜，超過國標要求。
在環氧模塑封料中，高純矽微粉是其主要原料，由於SiO2具有穩定的（de）物理化學性能、良好的透（tòu）光性及線膨脹性能和（hé）優良的（de）高溫性能，因此SiO2是目前理想的（de）環氧（yǎng）塑封料的填充材料，也是半導體集（jí）成電路理想的基板材料。隨著微（wēi）電（diàn）子工業的（de）迅速發展，我國
電（diàn）子塑封行業也得到迅速發展，國內已有7家（jiā）外國獨資企業、16家中外合資企業、36家國營企業及上百家中小企業建（jiàn）立了封裝生產線，環氧塑封料年（nián）用量上萬噸，填充（chōng）料二（èr）氧（yǎng）化矽粉含量占70%-90%，因此僅塑封行業，矽微粉的用量就（jiù）達7000-9000T/年。另外，矽微粉用作電子（zǐ）基板材料是其它材料無法替（tì）代的，這一域的前景比塑封行業廣（guǎng）闊。
在用於緣材料方麵，王學東’在環氧模塑料中用矽微（wēi）粉作填料（liào），研製出了具有（yǒu）優異電性能、耐高壓、耐電弧性（xìng）能優、表麵電阻率高、耐候性好的SIEC特種耐高（gāo）壓環氧模（mó）塑料，該塑（sù）料是高壓緣子、高壓開關（guān）的（de）首（shǒu）選材料。
環氧膜塑料的製備中，矽微粉的用量占模塑料的50%-70%，該塑料是封裝閥用電磁鐵等低壓電器良好的新型封裝材料。
3、矽微粉在橡膠中的應用
為了提高橡（xiàng）膠製品的物理機械性能（néng），延長橡膠製品（pǐn）的使用壽命，一般采用兩條途（tú）徑：一種是在橡膠（jiāo）製品（pǐn）中埋入骨架材料（liào），如纖（xiān）維紡織材料或金屬材料；另一種是在橡膠中添（tiān）加各種填料。
矽微粉作為橡膠補強材料有以下幾種形式：
（1）粉石（shí）英。主要以天然矽藻土（tǔ）為原料，經粉碎、高溫煆燒（shāo）、除（chú）去有機雜質（zhì）而成，用於橡膠中能使像膠（jiāo）堅挺，並可降低膠料（liào）密度，增加（jiā）熱性能，適用於製造緣膠（jiāo）料、模型製品和泡沫製品，用於硬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（cǎi）、烘幹、粉碎、篩分而成，可用於膠管、膠帶和其它橡膠製品，填充膠料混練容易，分散性好，可高用量填充，其壓（yā）延製品表麵光滑，其硫化膠強伸性能近於陶土，和輕（qīng）鈣相當；粘附強度和扯斷永久變形優於陶土，耐磨性和彈（dàn）性優於陶土和輕鈣；老化（huà）性能好，價格低於陶土和輕鈣。
（3）石英粉。石英粉有無定形、微晶狀等不同類型，由天（tiān）然礦物粉碎加工而成。
具體應用方麵（miàn），在蓄電池膠殼中，加入粉石英替（tì）代陶土和輕質碳酸鈣，填充（chōng）量由原來的55%增加到65%，而且工藝性（xìng）能優（yōu）良，膠料吃（chī）粉快（kuài），無噴（pēn）粉和飛揚現象，易混（hún）練，硫化性能好，製得蓄電池膠殼的耐酸、耐（nài）電壓、熱變形和落球衝擊等（děng）物理機械性能（néng）均可達到要求（qiú），且膠殼外表平（píng）整光滑，成品率提高.。
在擦貼橡膠製品中，填充粉石英的混練膠，膠料稀，滲透性好，粘連性強，有利於混練膠在帆布上的擦塗（tú），增強了（le）膠片與帆布之間的粘著強度，製品的扯斷強度、永久變形等機械（xiè）性能均有明顯改善。
許美在電器緣密封膠片中，以丁基橡膠（jiāo）為基料，加入矽微粉，製得的膠片具有緣強度高（gāo）、防水、耐熱、耐（nài）寒（hán）、抗化學（xué）腐蝕、抗老化、可塑性好、緣性好等特點，適用於0.4-10Kv 的電線母排（pái）及各類電器裸露接頭的緣密封（fēng）。
4、在塗料行業中（zhōng）的應用
在塗料行業中（zhōng），矽微粉的粒度、白度（dù）、硬度、懸（xuán）浮性、分（fèn）散（sàn）性、吸油率（lǜ）低、電阻率高等特性均能（néng）提（tí）高塗料的抗（kàng）腐蝕性、耐磨性、緣性、耐高溫性能。用於塗（tú）料（liào）中矽微粉，由（yóu）於具有良好的穩（wěn）定性，一直在塗料填料中扮演重要的角色。特別對外牆（qiáng）塗（tú）料來說（shuō），SiO2原料對耐候性起著舉足輕重的作用。隨著建築市場的日益（yì）繁榮，塗料工業也（yě）得到了迅速發展， 2000年我國塗料產量達183.94萬t7 ，比1999年增長了7.42%，建築塗料產（chǎn）量達56.32萬t，增長了9.95%。因此，矽微粉的用量也隨之增長，同時對矽微粉的超細、改性提出了高的要求。白文奎.’在超級外牆雨刷漆中加入矽微粉（fěn），用（yòng）於外牆裝飾效果好（hǎo），耐衝刷，成本低（dī）。同時納米級SiO2的（de）研究與（yǔ）應用越來越受到人（rén）們的重視，如浙江明日納米工程研究中心進行了納米SiO2在塗料中提高耐老化性能（néng）的應用。
在特種塗料中的應（yīng）用（yòng）方麵，楊華明.’"/等用1250目矽微粉，應用化學共沉（chén）澱技術（shù）表（biǎo）麵包覆摻雜（zá）SnO2製（zhì）得複合導電粉（fěn），廣泛用於電子電器、航空航天（tiān）、軍事和電磁屏蔽等域。用該導電粉末製（zhì）得的導電塗料，體積電阻率僅為12.6歐姆，各（gè）項指標均達到標準。
韓永（yǒng）海在阻燃緣塗料中通過加（jiā）入矽微粉，提高了塗料的觸變性能，該塗料（liào）具有（yǒu）塗敷均勻、不會出現裂紋而且具有固化時間短、成（chéng）本低的（de）特點。
馮曉榮（róng）在道路標識塗料中利用廢舊塑料為原料，加入（rù）矽微粉、石英砂、玻璃微珠等填料，生產成本低，因其流（liú）動性及（jí）流平性較高（gāo），施工成本低。
劉友在無毒環氧增韌塗料中，在（zài）環氧樹脂中加入矽微粉，研製出了具有防腐功能的無毒環氧增韌（rèn）塗（tú）料，克（kè）服了已有塗料在低（dī）溫下刷塗和噴塗（tú）的缺陷和不足。
隨著塑料、橡膠、塗料工業的不斷發展，矽微粉等非金屬礦物填料不（bú）僅要在超細、提純、改性技術等方麵進行（háng）不斷的（de）研究，重要的是要進行超細粉體（tǐ）在這些高分子聚合物中的應用（yòng）研究，從而推動整個工業技術的進步。
