球形石英粉的性能表徵

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球形石英粉作為一種具有特殊形狀和無定形結構的石英粉,不僅具有石英材料良好的絕緣性和化學穩定性的一般特點,而且還有其特殊的性能。 球形石英粉呈球形,流動性好。 對於EMC,可以在不改變流動性的情況下增加石英粉的加入量,從而提高石英粉的填充率。 目前,在EMC行業,為滿足環保要求,達到環保認證的指標,增加石英粉在EMC中的填充量是有效途徑之一。 國際上,球形石英粉在EMC中的最高填充率已達到90%以上。 同時,球形石英粉的熱膨脹係數與單晶矽接近,因此球形石英粉填充率越高,所生產的電子元器件性能越好。 在模塑料生產過程中,球形石英粉的研磨力比結晶石英粉小,對模具的磨損慢,可使模具使用壽命延長一倍。

為了保證球形石英粉產品的質量,使其更好地用於環氧模塑料,球形石英粉產品的粒度分佈、化學成分、電導率、pH值、球化率、白度等性能參數 一般測試以確定控制其質量。

1、粒度分佈

粒度分佈是粉體材料最基本的性能。 球形石英粉的粒度分佈與其在環氧模塑料中的填充率有關。 粒度測試一般採用激光粒度分析儀,通過粒度分佈曲線和D10、D50、D90等粒度特徵參數表徵粉體的粒度分佈。 根據最密堆積原理,球體是實現最密堆積的最理想粒子。 與角形石英粉和熔融石英粉相比,相同粒徑分佈的球形石英粉在環氧模塑料中的填充量更高,質量比最高。 高達 90%。 單峰分佈的球形二氧化矽粉不能達到最密堆積,因此填充率不高。 提高填充率的方法通常是將不同粒度分佈的球形石英粉產品混合,通過混合配比形成具有多峰分佈的球形石英粉。 良好的粒度分佈可以顯著增加球形石英粉的添加量,提高模塑料的熱膨脹性能和熱穩定性,降低環氧模塑料的生產成本。

2 化學成分

純度是球形石英粉產品最關鍵的性能指標之一,直接決定最終球形石英粉產品的質量,進而影響模塑料的介電絕緣性能,關係到集成產品的穩定性和可靠性 電路和電子元件。 對於球形石英粉產品,雜質元素含量越低,SiO2含量越高,產品純度越好。 如果火焰法生產球形石英粉的工藝得當,生產過程中基本上不會引入雜質。 因此,球形石英粉的化學成分與原料純度有很大關係。 原料的純度高,產品的純度也就高。

3 電導率和 pH 值

電導率的測定是檢測球形石英粉純度的重要指標。 導電率越高,對環氧模塑製品的介電性能影響越大。 球形石英粉中的大部分雜質是可溶性的。 由於水提物中帶電離子的多少與溶液的電導率成正比,水提物中離子濃度越高,電導率越大,說明石英粉的純度越差。 電子級石英粉的電導率一般要求小於5μS/cm。 引起球形石英粉電導率增加的雜質主要是鐵、鈉、鉀等元素。 鋁的含量對電導率影響不大。 上述雜質元素在生產過程中一般不會引入,所以只要控制好原料的純度即可

通過採用合適的工藝,可以將球形石英粉的電導率控制在可接受的範圍內。 一般球形石英粉的粒徑越小,電導率越高,pH值越低,如表2所示,主要是因為原料粒徑越細,球磨時間越長,所以 更多的雜質進入原料。

4 球化率

球化率表示產品中球形顆粒的比例。 球化率越高,球形石英粉製品在環氧模塑料中的填充性能越好。 用火焰法生產球形石英粉時,影響產品球化率的因素有火焰溫度和顆粒的分散程度。 可以通過調節氣體和氧氣的流量來優化火焰溫度。 石英顆粒的分散是生產超細球形石英粉產品的關鍵工序。 超細粉體顆粒小,比表面積大。 由於靜電引力和范德華力,很容易發生團聚。 如果在進入球化爐前不解決棱角石英粉的結塊問題,多個石英顆粒在火焰中相互結合共晶,球化後形成粒徑較大的顆粒,影響質量和成品率 的產品。 可用高壓空氣將超細粉霧化,然後進行超聲分散,使團聚的原料顆粒解聚,提高球形石英粉產品的球化率。

5 白度

環氧模塑料可製成各種顏色,一般採用黑色、紅色和綠色,其中以黑色最為常見,因此球形石英粉的白度對其性能影響不大。 但白度在一定程度上可以反映產品的純度。 白度低通常有兩個原因。 可能是由於生產設備管道的鐵質內壁磨損,在高溫下氧化生成Fe2O3進入產品,也可能是氣體不完全燃燒產生碳附著在石英顆粒上。 一般有棱角的石英粉白度大於90,生產出來的產品白度應大於85。如果產品白度過低,可以通過磁選、除鐵等方法改善。

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