什么是球形硅微粉？
时间：2024-12-19 发布人：admin 点击数：0
球形硅微粉是一种呈球形的二氧化硅粉体材料，具有许多优良特性并在众多领域有着重要应用，其颗粒呈现规则的球形，相较于非球形的硅微粉，球形结构使其在诸多性能上表现更为优异。通常具有高纯度、粒径分布相对较窄、白度好等特点。而且它的流动性佳、分散性良好，这些特性使得它在不同的材料体系中更容易均匀分散，利于发挥其功能作用。
球形二氧化硅的制备方法，依据在制备过程中是否发生化学变化，可大致划分为物理法与化学法这两大类。
1.机械球磨法：运用专业的破碎设备以及辅助筛分设备来制取超细粉体。按照物料所处的状态，又可进一步细分为干法和湿法两类。其中，湿法研磨是以水作为载体介质，借助搅拌磨对颗粒进行研磨，进而制备出分散性良好、粒径较为均一的超细产品。2.喷雾法：此方法是把液体原料通过喷雾干燥机进行快速烘干，从而获取样品。具体而言，液体原料会先经过雾化器，形成极为细小的雾滴，随后雾滴与热空气相接触，其内部的水分开始向外迁移，原料颗粒随之发生团聚，待干燥后便可得到所需的产物。3.火焰成球法：在高温环境下（温度处于 1600 - 2000℃之间），粉体受热后，其表面的棱角会逐步被融化，接着在表面张力的作用下逐渐形成球体。倘若采用普通石英粉作为原料，运用氧气 - 乙炔火焰法来制备球形硅微粉，能够确保所制得的产品表面光滑，并且球形化率可达到 95%。4.火焰熔融法：先是以角形硅微粉为原料，对其展开粉碎、筛分、提纯等预处理操作。也就是先通过气流破碎机将角形硅微粉破碎，经过多级预处理后，筛分出合适粒径的物料；然后选用乙炔、天然气等气体充当熔融粉体的热源，这类气体燃烧产生的火焰洁净无污染，再运用高温火焰熔融法将合适粒径的角形硅微粉在高温下瞬间熔化，之后快速冷却使其球化成形，最终便可得到高纯度且粒径均匀的球形硅微粉。5.等离子体法：该方法是借助电弧等离子体矩所产生的高温区域，使二氧化硅粉或石英粉熔化成液滴，接着在表面张力的作用下成球，待冷却后便形成球形二氧化硅颗粒。6.高温煅烧球化法：先是将粗选后的天然石英矿粉体置于碱性条件下进行陈化，随后进行过滤；把滤料脱水干燥后，加入粘结剂制成块状样品，再将其放置在高温炉中煅烧，冷却后进行分散处理，接着依次通过磨粉球化、磁选以及风选分级等工序，最终制成高纯度的超细球形硅微粉。利用这种方法所得到的产物，球化率较高、白度良好、纯度较高，而且具备较好的流动性与分散性，不过目前该方法仍处于实验室研究阶段。7.直燃法：由于火焰熔融球硅属于天然矿物粉体熔融球化，所以在纯度以及粒径分布方面会存在一定的局限性。少数国外领先企业采用直燃法（VMC）来进行制备，也就是通过让金属硅粉直接与氧气发生反应，进而制备出纯度较高、粒度较小且粒径分布相对可控的二氧化硅微球。8.高温熔融喷射法：此方法是把高纯度石英在 2100 - 2500℃的高温下熔融为液体，再经过喷雾、冷却等工序，最终得到球形硅微粉。所制得的产品表面光滑，球形化率和非晶形率均可达到 100%。美国、日本部分厂家采用这种方法来生产球形硅微粉，并且对外严格封锁相关技术。高温熔融喷射法虽然易于保证球形化率和无定形率，但该技术存在一些难点，例如对高温材料的要求、粘稠的石英熔融液体的雾化系统、雾化粒径的调整，以及如何解决防止污染和进一步提纯等问题。9.自蔓延低温燃烧法：其工艺流程涵盖了硅酸钠的制备、硅酸溶胶的制备、混合燃烧液的制备、燃烧反应、退火除碳以及洗涤处理等多个步骤。这种方法的优势在于，它以天然结晶型硅微粉或熔融硅微粉作为原料，原料获取相对容易；工艺较为简单，无需特殊设备，操作简便且易于控制，生产成本也比较低；在生产过程中所使用的材料仅包含极易溶于水的钠离子和硝酸根离子，不会引入其他杂质离子，这对于高纯硅微粉的制备十分有利。然而，目前该方法尚停留在实验室阶段，还难以实现大规模的生产应用。1.气相法：指的是先将卤化硅在精馏塔中进行精馏，之后经高温气化，再按照一定比例与氢气和氧气通过加压等手段，使其在高温条件下发生气相水解反应，反应产物经过旋风收集器进行捕集，最终便可得到气相纳米微粒。采用这种方法制备的二氧化硅颗粒纯度较高，反应过程能够进行有效控制，不过其成本相对较高，而且在反应过程中产生的有机副产物较难处理。2.沉淀法：以水玻璃、酸化剂等作为原料，并加入适量的表面活性剂。在整个制备环节中，需要着重注意对温度的把控，当 pH 值超过 8 后，还需加入稳定剂，经过洗涤、干燥以及煅烧等工序后，便可形成球形硅微粉。运用这种方法制得的球形硅微粉粒径十分均匀，成本较低，工艺流程相对简单，便于控制，能够应用于工业生产当中，但其存在容易发生团聚的缺陷。3.水热合成法：在液相制备纳米粒子的过程中，水热合成法的应用较为普遍。通常是在 150℃ - 350℃的高温以及高气压条件下，让无机、有机化合物与水发生化合反应，借助强烈的对流作用，使离子、分子、离子团等进入放置有籽晶的生长区，最终获得过饱和溶液与结晶。对无机物进行过滤、洗涤以及干燥等操作后，便可形成超细、高纯的微粒子。运用水热合成法来制备球形硅微粉，能够省去一般液相合成法中需将短少转化为氧化物的过程，从而降低了硬团聚形成的几率。4.溶胶 - 凝胶法：先是将原料与液相均匀混合，然后在特定条件下进行水解，通过化学缩合反应形成溶胶，经过一段时间后，会形成具有三维网状结构的二氧化硅凝胶，再经过过滤、水洗、干燥以及烧结等工序，便可获得纳米二氧化硅或纳米石英颗粒。5.微乳液法：微乳液是在表面活性剂的作用下，使原本不相容的两相形成均匀乳液。该方法利用两相界面间的微小空间，在硅源的引导下进行成核生长，经过热处理后便可得到球形二氧化硅或石英颗粒。由于成核生长的空间有限，所以利用这种方法生成的二氧化硅粒径较小，而且不易发生团聚现象。
