실리카 미분말 무기 비금속 기능성 분말 소재입니다. 높은 내열성, 높은 절연성, 낮은 선팽창 계수, 우수한 열전도도와 같은 고유한 물리적 및 화학적 특성을 가지고 있습니다. 구리 피복 적층판, 에폭시 몰딩 컴파운드, 전기 절연 재료, 접착제, 세라믹 및 코팅재에 널리 사용됩니다. 또한 가전제품, 가전제품, 이동통신, 자동차, 항공우주, 국방 및 풍력 발전과 같은 산업에서도 중요한 역할을 합니다. 구형 실리카의 개발은 이러한 산업의 기술 발전을 직접적으로 촉진하며, 제품 성능과 품질을 향상시킵니다. 최근 마이크로 전자 기술의 급속한 발전으로 마이크로 전자 부품의 품질 요구 사항이 크게 증가했습니다. 이러한 추세는 실리카 미세 분말에 대한 품질 요구 사항을 높였습니다. 결과적으로 고순도의 초미립 구형 실리카 연구의 중심지가 되었습니다.
구형 실리카 개요
구형 실리카 분말은 주로 비정질 석영으로 구성된 백색 구형 입자를 말하며, 입자 크기는 서브미크론 또는 나노미터 수준입니다. 높은 내열성, 높은 내습성, 높은 충진성, 낮은 응력 및 낮은 마찰 계수를 가지고 있습니다.
또한, 구형 실리카는 매우 높은 순도를 가지고 있습니다. 입자 크기는 작지만 응집되기 어렵고, 크기 분포가 균일합니다. 또한 우수한 유전 특성과 매우 낮은 열팽창 계수를 특징으로 합니다. 이러한 장점 덕분에 구형 실리카는 광범위한 응용 분야와 유망한 개발 전망을 가지고 있습니다.
구형 실리카의 제조 공정
현재 구형 실리카의 제조 방법은 물리적 방법과 화학적 방법으로 나뉜다. 물리적 방법은 다음과 같다. 볼 밀링분무 건조, 화염 구형화, 고온 용융 분무, 플라즈마법, 자기 전파 연소, 화염 용융, 고온 소성, 직접 연소(VMC)법 등이 있습니다. 화학적 방법에는 기상 합성, 졸-겔, 침전, 마이크로에멀젼 기술이 있습니다.
물리적 방법
기계 밀링
기계적 분쇄는 파쇄 장비와 체질 시스템을 사용하여 초미립 분말을 생산합니다. 건식 분쇄와 습식 분쇄가 있습니다. 습식 분쇄는 물을 매개체로 사용하고 교반 분쇄기를 사용하여 분산이 양호하고 크기가 균일한 분말을 생산합니다.
분무 건조
분무 건조는 분무기를 사용하여 액상 사료를 미세한 물방울로 변환합니다. 물방울이 뜨거운 공기와 접촉하면 수분이 증발하여 고체 입자가 형성됩니다. 건조된 제품은 수거됩니다.
화염 구형화
이 방법은 산업 생산에 가장 널리 사용되는 방법입니다. 먼저, 고순도 석영 모래를 파쇄, 선별, 정제합니다. 석영 분말은 연료 가스와 산소로 생성된 고온 장에 투입됩니다. 분말은 용융되고 냉각되어 구형 입자를 형성합니다.
이 방법에서는 순수한 산소와 알칸이 제어된 불꽃을 생성하여 안정적인 온도장을 유지합니다. 여러 개의 노즐을 통해 균일한 가열이 보장되어 구형화 효율이 향상됩니다. 플라즈마에 비해 이 방법은 더 간단하고 대규모 산업 생산에 더 적합합니다.
고온 융합 분무
석영을 2100~2500°C에서 용융한 후 분무, 냉각, 응고시켜 구형 실리카를 생성합니다. 이 제품은 매끄러운 표면, 100% 구형화율, 그리고 비정질 구조를 가지고 있습니다.
플라즈마 방법
플라즈마 토치는 매우 높은 온도를 생성합니다. 석영이나 실리카 분말이 녹으면 작은 물방울로 변하고, 표면장력에 의해 구형으로 형성됩니다. 급속 냉각을 통해 형태 조절이 가능하고 순도가 높으며 응집이 없는 구형 실리카가 형성됩니다.
자기 전파 연소
이 방법은 규산나트륨, 실리카 졸, 그리고 연소 혼합물을 제조하는 과정을 포함합니다. 이 혼합물은 연소, 어닐링, 탈탄소화, 세척 및 건조 과정을 거쳐 구형 실리카를 형성합니다. 장비가 간단하고 비용이 저렴하며 불순물 이온이 유입되지 않는다는 장점이 있습니다. 하지만 아직 실험실 단계에 있습니다.
화염 용해
각진 실리카 분말은 파쇄, 선별, 정제 과정을 거쳐 전처리됩니다. 아세틸렌이나 천연가스 같은 청정 연료를 사용하여 분말을 고온 화염에서 녹인 후 냉각하여 구형으로 만듭니다. 그 결과, 고순도의 균일한 구형 실리카가 생성됩니다.
고온 소성
석영 분말을 알칼리성 조건에서 숙성시키고, 여과 및 건조합니다. 건조된 원료는 결합제와 혼합하고 고온에서 소성한 후 냉각하고 분쇄합니다. 자력 분리 및 공기 분급을 통해 백색도와 순도가 높은 구형 실리카를 얻습니다. 이 방법은 아직 실험 단계에 있습니다.
직접 연소 / VMC
화염 용융 실리카는 순도와 입자 분포에 한계가 있기 때문에 일부 회사에서는 VMC(금속 실리콘 분말) 방식을 사용합니다. 금속 실리콘 분말은 산소와 직접 반응하여 더 높은 순도와 더 균일한 크기 분포를 가진 구형 실리카를 생성합니다.
화학적 방법
기상법
할로겐화규소는 고온 가수분해를 거쳐 비정질 실리카 나노입자를 형성합니다. 이 제품은 고순도, 1차 입자 크기 7~40nm, 비표면적 50~380m²/g, SiO₂ 함량 99.8% 이상을 나타냅니다. 그러나 유기 매질에서의 분산은 어렵습니다.
졸-겔법
금속 또는 무기 규소 화합물은 용액, 졸, 겔을 형성한 후 열처리하여 실리카를 생성합니다. 이 방법은 우수한 화학적 균일성, 고순도, 미세 입자를 제공합니다. 그러나 원료가 고가이고 분말이 수축, 소결 또는 응집될 수 있습니다.
강수량
규산나트륨과 산은 계면활성제 존재 하에서 반응합니다. pH와 온도를 신중하게 조절하면 균일한 구형 실리카를 얻을 수 있습니다. 이 공정은 간단하고 저렴하며 산업용으로 적합합니다. 그러나 응집이 발생할 수 있습니다.
마이크로에멀젼
계면활성제는 서로 섞이지 않는 상들을 균일한 에멀젼으로 안정화합니다. 상 계면의 미세 공간 내에서 실리카 전구체가 핵을 형성하고 성장합니다. 열처리 후 구형 실리카 입자가 형성됩니다.
구형 실리카 제조를 위한 물리적 및 화학적 방법 비교
| 메서드 유형 | 주요 프로세스 | 장점 |
| 물리적 방법 | 기계적 밀링, 분무 건조, 화염 구형화, 고온 용융 분무, 플라즈마 방법, 연소, 화염 용융, 소성, VMC | • 일부 방법(예: 화염 구형화)에 대한 성숙한 기술 • 간단한 장비(예: 분무 건조, 연소) • 대량 생산에 적합(화염, 용융분사) • 고순도 및 매끄러운 표면(융합 분무, 플라즈마) |
| 화학적 방법 | 기상, 졸겔, 침전, 미세유화 | • 높은 순도와 균일한 입자 크기 • 서브마이크론 및 나노미터 규모 달성 가능 • 형태학의 정확한 제어 • 고급 애플리케이션에 적합 |
에픽 파우더
고순도 구형 실리카는 대규모 집적 회로의 핵심 소재입니다. 항공우주, 슈퍼컴퓨팅, 차세대 정보기술, 국방 및 보안 분야에서 널리 사용됩니다.
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