纳米球形硅微粉最新制备技术.pdf

《纳米球形硅微粉最新制备技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、天然石英物理法制备纳米球形硅微粉最新技术中南冶金地质研究所胡修权一、技术工艺及产品创新点以天然优质硅质矿物如石英为原料制备球形硅微粉技术在我国也就近几年才慢慢发展起来，目前技术还很不成熟，与国外相比差距很大，尤其是对小于3μm硅微粉的球化技术基本处于空白。而在国外，尤其是日本对于亚微米纳米级超微石英粉的球化技术处于世界领先水平。国内目前对于纳米二氧化硅的研究很多，但一般都是采用化学方法合成。本制备技术工艺路线与现有技术完全不同，采用的是纯物理方法，其创新性主要表现在以下几个方面：⑴项目是以天然优质硅石为原料，不需经过化学试剂溶解制成硅酸盐化合或者其

2、它有机硅化合物进行化学沉淀或者其他化学过程制成前驱体，而是经过提纯制成高纯砂后，采用先进的超细粉碎工艺制成超微石英粉，这是一个纯粹的物理过程。⑵超微石英粉通过高温焰流雾化修饰球形化，再经骤冷捕获工艺获及纳化提取纳米级尺寸球形硅微粉，这也是一个热力学物理过程。目前，国内球形硅微粉一般都采用等离子体法和燃烧火焰法制造，所制备粉体粒径较大，通常都是微粉级，且质量不稳定。纳米二氧化硅研究进展迅速，但几乎都是采用化学合成法，一般都要通过将硅石溶解制成可溶性硅酸盐或可水解的有机硅化合物，再经过溶胶-凝胶制备、沉淀、水热合成等液相法或气相沉积法等化学过程。这些过

3、程要使用大量的化学试剂，工艺流程长，投资大，环境污染严重，工业化难度大。粉体质轻，表面活性高，极易团聚。而该技术产品从原料到成品整个制备过程都是物理变化，其组成SiO2始终未改变，没有经过化学转化，因而在超细纳化及球化过程中没有化学物质污染。唯一可能产生的粉尘污染通过选用先进的全封闭式高效节能收集装置设备，可以完全避免粉尘对环境的影响。二、技术指标产品技术指标可达到以下要求：纯度：99.95%以上；球化度：98%以上；非晶度：99.6%以上；纳化程度：根据不同技术要求，可通过一定技术手段将粒子尺寸在1000～50nm之间进行调节，可分别获得不同纳米

4、尺寸范围的球形粒子。例如50～150nm、100～250nm、150～300nm等，这只是举例子，实际是有变化的。产品典型粒子形貌特征如下图：三、项目预期经济、社会、环境效益分析，与国内外同类技术产品的竞争力分析，对相关产业发展的促进作用1、效益及竞争力分析纳米技术被公认为是21世纪最有发展前途、最具影响力的高技术。纳米级球形硅微粉是纳米材料的重要成员之一，由于其粒径小、比表面积大、表面能大、化学纯度高、分散性好，具有高熔点、低膨胀系数、低吸水性、高介电常数及低摩擦系数等许多特异的热学、光学、电学及磁学性能，是一种理想的电子电器、化工产品的优质填充

5、料，而被用来制造纳米陶瓷、超大规模集成电路封装材料、超薄薄膜、复合光学玻璃、高强高韧、导电、耐光、屏蔽、阻燃等聚合物复合功能纤维等许多先进新材料，对电子、医药、生物工程、国防军工、航空航天等高技术领域的发展具有举足轻重的作用。国内外目前生产球形硅微粉的方法大概有火焰法、熔融喷射法、等离子体法等物理法和气相法、液相法（溶胶-凝胶法、沉淀法、微乳液法及水热法等）化学法。物理法国内以火焰法为主，其制备粉末粒径一般都是微米级，在5-20μm，少数可达3μm。目前国内优质球形硅微粉大部都来自于进口，尤其是小于3μm的球形硅微粉几乎全部依赖进口。上述几种化学法

6、都有研究，制备粉末可达纳米级，但由于在制备过程中需要使用大量无机和有机化学试剂，吸附杂质及包覆作用强，团聚现象严重，且制备工艺复杂、生产周期长、“三废”量大又难治理，制造费用昂贵，难以实现规模化生产。本技术不同于以往的制造方法。相比于目前国内火焰法等物理法及化学法生产的球形硅微粉，产品纯度更高，粒径更小，达到亚微米及纳米级，粒度更均匀，具有更高的表面活性，应用范围更加广泛；生产过程简单，工艺流程较短，更易实现产业化；除提纯制砂过程中用到少量可回收的无机酸外，不使用其它任何有机和无机试剂，对环境更友好。因此，与目前球形硅微粉生产技术及产品相比，本技术

7、工艺及产品具有更强的竞争优势，项目实施将对行业进步和关联产业的发展产生积极影响，具有较好的经济及社会环保效益。2、对地方经济的促进作用本技术以储量丰富的优质天然石英矿为原料，使用自主研发的成熟高纯石英砂制备技术，和成熟的超细粉碎工艺、焰流高温场球形化及纳米粒子提取技术，便可制取性质卓越的纳化超微球形硅微粉材料。目前，许多丰富的优质石英岩开采已有近多年，但都被大材小用，几乎都被用于生产普通玻璃用砂和板材用砂，生产工艺落后，产品附加值低，优质的硅石资源没有得到很好利用，从某种意义上来讲，也是对资源的一种浪费。本技术不但可以充分利用当地的优质硅石资源，大

8、幅度提升其附加价值，促进当地硅产业的发展，而且可以为相关联的电子信息、精密磨削、超大规模集成电路封装、纺织新材料、光电子、