シリカ マイクロパウダーは、典型的な無機充填剤として、次のような優れた特性を備えています。
- 「3つの高」（高断熱、高熱伝導性、高熱安定性）
- 「3つの低」（低熱膨張係数、低誘電率、低原材料コスト）
- 「二つの耐性」（耐酸性・耐アルカリ性、耐摩耗性）。これらの特性によりシリカは マイクロパウダー 広く使用され、高く評価されています。
期間中 超微粉砕 シリカ微粒子の比表面積は、このプロセスを通じて継続的に増加します。その結果、表面に大量の水酸基（-OH）が露出し、極性が高まります。これにより表面エネルギーが上昇し、静電気力の影響で粒子が凝集しやすくなり、分散が困難になります。さらに、表面に水酸基が存在することで親水性となり、有機ポリマー媒体への分散が阻害されます。そのため、シリカ微粒子の表面改質は不可欠です。
コーティング改質
コーティング改質は、主にシリカ微粉末および高分子材料の表面にある官能基を利用して粉末をコーティングするプロセスです。コーティング改質処理後、シリカ微粉末表面に有機ポリマー薄膜が形成されます。この「薄膜」がシリカ微粉末の表面を改質します。
表面コーティングには、主に冷間改質と熱間改質の2つの方法があります。効果的な改質を確実にするために、シリカ微粒子はコーティング処理の前に洗浄と乾燥処理を施す必要があります。
冷間改質
このプロセスは室温で行われます。まず、エポキシ樹脂をシリカ微粉末と十分に混合します。次に、改質に必要な有機溶剤を加えます。混合プロセス中に溶剤は徐々に蒸発し、完全に消失します。その後、ろ過と乾燥を経て改質物が得られます。冷間改質は大量の有機溶剤を必要とするため、工業生産へのスケールアップが困難です。コストが高く、改質効率も低いです。
ホットモディフィケーション
この方法では、シリカ微粉末を120～140℃に加熱処理し、樹脂と混合します。樹脂は通常、シリカ微粉末の質量の2%～5%を占めます。加熱により樹脂が軟化し、シリカ微粉末の表面をコーティングします。温度が低下すると、樹脂は粘着性になり、表面に付着します。硬化剤（ウロトロピンなど）とステアリン酸カルシウムを加え、混合物を十分に混合することで、シリカ微粉末の凝集を防ぎます。冷却およびふるい分け後、改質シリカ微粉末が得られます。この方法はコーティング効果が高く、大量生産に適していますが、プロセスが複雑で制御が難しいという欠点があります。
ドライ改質
コーティング改質と比較して、粉体表面改質では乾式改質がより広く用いられています。改質する粉体を高速ブレンダーに投入します。粉体の種類に応じて、ブレンダーの温度を調整します。その後、予め混合した改質剤をブレンダーに投入することで、表面改質が完了します。
乾式改質はプロセスが簡単で生産コストが低いため、現在中国ではシリカ微粒子の表面改質の主流であり、ミクロンサイズのシリカ微粒子に適しています。
ウェット改質
湿式改質法は、シリカ微粉末の表面を液相中で湿潤させることで表面結合エネルギーを低減する手法です。その後、表面改質剤と添加剤を加え、一定温度で撹拌・分散させることで表面改質を実現します。湿式改質により、シリカ微粉末はより容易に分散し、改質剤とより完全に結合します。改質はより均一ですが、プロセスが複雑でエネルギー消費量が多いため、粒径が5μm未満の超微細シリカ微粉末に適しています。さらに、改質剤の水溶性も考慮する必要があります。水溶性改質剤のみがより良く分散し、シリカ表面のSi-OH基と効果的に相互作用します。
複合材料の変更プロセス
複合改質とは、微粉砕工程中に改質剤を添加し、粉末の粉砕と改質を一つの工程に統合するプロセスを指します。複合改質プロセスは比較的シンプルで操作が容易であり、改質剤の存在によって粉砕媒体の粉砕能力が向上するため、粉砕および改質の効率を向上させることができます。
改質剤を選択するときは、その構造、特性、改質メカニズム、および充填されるベース材料の特性をすべて考慮する必要があります。
シリカ微粒子の表面改質において最も一般的に使用される改質剤はシランカップリング剤です。これは、化学的に異なる2つ以上の基を含む低分子量の有機ケイ素化合物です。その分子構造には、有機ポリマーと相互作用する官能基（アミノ基、ビニル基、エポキシ基など）と、加水分解してシリカ微粒子表面と相互作用するアルコキシ基が含まれています。これにより、シリカ微粒子は有機ポリマーと強固に結合します。
エピックパウダー
Epic Powderの高度な粉砕・コーティング設備は、シリカ微粉末の加工と表面改質において重要な役割を果たします。ボールミルや空気分級機といった高効率粉砕技術を活用することで、Epic Powderはシリカ微粉末を精密に加工し、所望の粒子サイズと表面特性を実現します。表面改質と微粉砕を組み合わせることで、様々な用途における材料の性能と分散性がさらに向上します。より高性能な材料への需要が高まる中、Epic Powderの信頼性の高い設備とカスタマイズされたソリューションは、幅広い業界におけるシリカ微粉末生産の最適化に不可欠なものとなるでしょう。
