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硅微粉的基本性能及市场现状(一)
来源:中国粉体技术网    更新时间:2015-07-17 10:47:27    浏览次数:
 
1  化学组成
      (中国粉体技术网/班建伟)在自然界中,最常见、应用最多的硅质矿物原料是硅微粉。主要化学成分是二氧化硅,莫氏硬度为6-7,其结晶体为六方型,有的是块状,还有的是细小微粒状物质。外观为白色、无色、青灰色等。
       在硅铁生产过程中,每产生一吨硅铁,大约会产生硅微粉,可用特有的装置回收利用。硅微粉的质量主要与冶炼金属硅和硅铁种类有关;在冶炼同一种硅铁中,随着电炉温度提高,硅微粉质量提高。市场上硅微粉的产品很多,他们的化学成分不一样,二氧化硅含量一般在85-96%之间其他成分主要是一些游离杂质,并且绝大部分呈非晶态。硅微粉火山灰活性以及与碱液的反应能力主要由游离态二氧化硅的量决定。
       二氧化硅有效含量是评价硅微粉产品质量的主要指标,市场上销售的商品硅微粉中二氧化硅含量要高于88%,硅微粉颜色主要受杂质碳以及三氧化二铁含量决定。高质量硅微粉中二氧化硅含量较高,颜色较白。
       硅微粉随含碳量增高,颜色从浅灰色逐渐变为深灰色;与水混合呈灰黑色,而拌成混凝土后呈青灰色。硅微粉粒度很小,其中粒度在0.3μm以下的占99.9%,比表面积为,20-28g/m2比表面积比水泥高80-100倍,比粉煤灰高50-70倍。
2  化学性质
       硅微粉的火山灰活性很高,与水混合后由于比表面积大的原因,表面层溶解很快,形成团状的沉淀物,也就是无定形硅凝胶,这些凝胶以及游离的二氧化硅会将水泥水化而产生的氢氧化钙吸收,从而降低水泥中的氢氧化钙含量,在此过程中产生高强度的低碱水化硅酸钙,它可以提高水泥强度。
       另外,由于硅微粉的比表面积很大,在凝聚过程中吸收了大量自由水,从而减少泌水,使自由水在集料界面上的聚集降低,可以密实界面区结构,另一方面,可以限制氢氧化钙晶体的生长,细化晶粒,降低排列的方向性,使得界面过渡区显微硬度弱谷消失,达到改善界面结构目的。
       另外,硅微粉和它的反应物可以填充水泥界面的小孔,使水泥面的孔隙率降低,与此同时,增加了凝胶孔以及过渡孔,大大改变孔径分布,减少大孔数量,增加小孔数量,并且均勾分布了孔数,改变了水泥面在受力时的应力分布状况,从而提高水泥强度。
3   硅微粉的分类
       生产工艺不同,所生产的硅微粉质量也不一样,按生产工艺不同,可以将硅微粉分为:结晶硅微粉、溶融硅微粉、方石英硅微粉以及活性硅微粉结晶硅微粉。
       结晶硅微粉主要原料是品位较高的天然石英。生产工艺是独特的无铁研磨工艺,其优点是色白、质纯。这种工艺比较成熟,所以结晶硅微粉的物理以及化学性质稳定,并且粒度分布合理,可以控制。结晶硅微粉可分为高纯度结晶硅微粉、电子级结晶硅微粉和一般填料级结晶硅微粉三种。
       溶融硅微粉的主要原料是优质天然石英,生产工艺是独特高温处理工艺,由于温度高,其分子结构排列发生变化,从有序排列变为无序排列。它的主要特性:颜色白、纯度高、线膨胀系数低、电磁辅射性好、化学特性稳定、耐化学腐烛性好、粒度分布可控并且有序。
       方石英硅微粉:方石英硅微粉主要原料也是优质天然石英,处理工艺是先高温锻烧,然后快速冷却,最后再磨碎。它的纯度也很高,由于是快速冷却,使得晶体结构发生改变,它的主要晶相是方石英。
       活性硅微粉:活性硅微粉的工艺比较独特,它的表面已经被硅烷等材料进行改性处理,其目的是降低他的亲水性。其做为混合料及填充物可提高机械、电子和化学特性。
 
4  基本性能
      (1)具有良好绝缘性,硅微粉具有高纯度、性能稳定以及好的电绝缘性等优点,从而使得它在凝固之后的固化物也具有绝缘性能好和抗电弧性能高的特性。
      (2)在环氧树脂中加入硅微粉,降低它在固化时的放热峰值温度,也能使固化物的线膨胀系数以及收缩率降低,降低固化物内应力,避免开裂。
      (3)硅微粉属惰性物质,很难与其他物质发生反应,并且与酸碱反应不多,如果在物件表面覆盖一层硅微粉颗粒,可有效提高抗腐烛能力。
      (4)颗粒级配合理,使用时能减少和消除沉淀、分层现象;可使固化物的抗拉、抗压强度增强,耐磨性能提高,并能增大固化物的导热系数,增加阻燃性能。
      (5)经硅烷偶联剂处理的硅微粉,对各类树脂有良好的浸润性,吸附性能好,易混合,无结团现象。
      (6)在有机树脂中加入硅微粉填充剂,能提高固化物的各项性能,并且也降低了成本。
 

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