يُستخدم مسحوق السيليكا على نطاق واسع في مختلف الصناعات نظرًا لخصائصه الفريدة. ففي مجال البناء، يُعدّ مسحوق السيليكا مكونًا أساسيًا في الخرسانة والملاط، حيث يُعزز قوتهما ومتانتهما. كما أنه ضروري في صناعة أشباه الموصلات والعوازل في مجال الإلكترونيات. ويُستخدم أيضًا في صناعة الزجاج والسيراميك والدهانات، إذ يُحسّن ملمسها ولمعانها. علاوة على ذلك، يُبرز استخدامه في معالجة الأغذية كعامل مضاد للتكتل تنوّع استخداماته. فمسحوق السيليكا له استخدامات عديدة، وهو ذو قيمة كبيرة في مجالات كثيرة.
مسحوق السيليكا غير سام، عديم الرائحة، وخالٍ من التلوث. يتميز بخصائص ممتازة، منها: مقاومة عالية للحرارة، وعزل حراري ممتاز، وتمدد حراري منخفض، وتوصيل كهربائي جيد.
مسحوق السيليكا مادة غير عضوية وغير معدنية ذات أداء ممتاز. ويمكن استخدامه على نطاق واسع في:
- رقائق نحاسية مغلفة للدوائر الإلكترونية،,
- مركبات قولبة الإيبوكسي لتغليف الرقائق، و
- مواد العزل الكهربائي، والمواد اللاصقة، والسيراميك، والطلاءات.
تُستخدم أطرافها في الإلكترونيات الاستهلاكية، والفضاء، وطاقة الرياح. كما تُستخدم أيضًا في صناعات السيارات والدفاع.
تعريف وخصائص مسحوق السيليكا
تعريف مسحوق السيليكا
مسحوق السيليكا هو نوع من مواد مسحوق ثاني أكسيد السيليكون، يتم الحصول عليه عن طريق معالجة الكوارتز الطبيعي (SiO2) أو الكوارتز المنصهر من خلال الإجراءات التالية: التكسير والطحن والتعويم والغسل الحمضي والتنقية ومعالجة المياه عالية النقاء وما إلى ذلك.
خصائص مسحوق السيليكا
بالإضافة إلى الخصائص الممتازة، مثل معامل التمدد الحراري المنخفض، والخصائص العازلة الممتازة، والتوصيل الحراري العالي، وأداء التعليق الجيد، يتمتع مسحوق السيليكا أيضًا بالخصائص التالية:
بفضل نقاء مسحوق السيليكا العالي وعزله الكهربائي الممتاز، يتمتع مسحوق السيليكا المتصلب بأداء عزل جيد ومقاومة عالية للقوس الكهربائي.
يمكن لمسحوق السيليكا أن يقلل من معامل التمدد الخطي ومعدل انكماش المنتج المتصلب، وبالتالي القضاء على الإجهاد الداخلي للمنتج المتصلب ومنع التشقق.
يتميز مسحوق السيليكا المعالج بعامل اقتران السيلان بقابلية ترطيب جيدة لمختلف أنواع الراتنجات مع امتصاص جيد وعدم وجود تكتل.
إن إضافة مسحوق السيليكا إلى الراتنج العضوي كمادة مالئة لا يمكن أن يحسن خصائص المنتجات المتصلبة فحسب، بل يقلل أيضًا من تكاليف المنتج.
تصنيف مسحوق السيليكا
| صناعة الكهرباء | 电子行业صناعة الإلكترونيات | ||
| مسحوق السيليكا العادي | مسحوق السيليكا النشط العادي | مسحوق السيليكا البلوري من الدرجة الإلكترونية | مسحوق السيليكا النشط البلوري من الدرجة الإلكترونية |
| مسحوق السيليكا من الدرجة الكهربائية | مسحوق السيليكا النشط من الدرجة الكهربائية | مسحوق السيليكا المنصهرة من الدرجة الإلكترونية | مسحوق السيليكا النشطة المنصهرة من الدرجة الإلكترونية |
بحسب شكل جزيئات المسحوق، يُصنّف مسحوق السيليكا إلى مسحوق سيليكا زاوي ومسحوق سيليكا كروي. وبحسب المواد الخام المختلفة، يُصنّف مسحوق السيليكا الزاوي إلى مسحوق سيليكا بلورية زاوي ومسحوق سيليكا منصهرة زاوي. يتميز مسحوق السيليكا الكروي، مقارنةً بمسحوق السيليكا الزاوي، بمزايا أكبر في التعبئة، والتمدد الحراري، ومقاومة التآكل.
ينقسم مسحوق السيليكا المستخدم في رقائق النحاس المغلفة بالدوائر المتكاملة بشكل أساسي إلى خمسة أنواع: مسحوق السيليكا المنصهر، ومسحوق السيليكا البلوري، ومسحوق السيليكا النشط، ومسحوق السيليكا الكروي، ومسحوق السيليكا المركب.
مسحوق السيليكا المنصهر
مسحوق السيليكا المنصهر هو مسحوق مصنوع من ثاني أكسيد السيليكون غير المتبلور كمادة خام، ويتشكل من خلال عملية صهر عند درجات حرارة عالية ثم تبريده، بالإضافة إلى إجراءات أخرى. يتغير تركيبه الجزيئي من ترتيب منتظم إلى ترتيب غير منتظم. يتميز بلونه الأبيض ونقائه العالي. كما يتميز مسحوق السيليكا المنصهر بالخصائص التالية: معامل تمدد خطي منخفض للغاية، وأداء جيد في مقاومة الإشعاع الكهرومغناطيسي، وخصائص كيميائية مستقرة، وتوزيع قابل للتحكم في حجم الجسيمات.
مسحوق السيليكا البلوري
يُصنع مسحوق السيليكا البلوري من خام الكوارتز عالي الجودة المُختار بعناية، وذلك من خلال عمليات التنظيف والتكسير والفصل المغناطيسي والتكسير فائق الدقة والتصنيف. يتميز مسحوق السيليكا البلوري بلونه الأبيض ونقائه، بالإضافة إلى ثبات خصائصه الفيزيائية والكيميائية، وإمكانية التحكم في توزيع حجم جزيئاته. ويمكن تصنيف مسحوق السيليكا البلوري إلى ثلاثة أنواع: مسحوق السيليكا البلوري عالي النقاء، ومسحوق السيليكا البلوري المستخدم في الإلكترونيات، ومسحوق السيليكا البلوري المستخدم في الحشوات العامة.
مسحوق السيليكا النشط
مسحوق السيليكا النشط هو نوع من مسحوق السيليكا المُعدَّل بإضافة كمية مناسبة من عامل الربط إليه عند درجة حرارة ملائمة. وهو مسحوق أبيض عالي النقاء، كاره للماء، وغير سام، وعديم الرائحة، وغير ملوث. وبفضل خصائصه الكارهة للماء، وقدرته على تحسين الخواص الميكانيكية والكيميائية للخليط ونظام الحشو، يُستخدم مسحوق السيليكا النشط على نطاق واسع في تقنيات الدفاع والإلكترونيات.
مسحوق السيليكا الكروي
يتم تصنيع مسحوق السيليكا الكروي باستخدام مسحوق السيليكا الزاوي غير المنتظم المختار كمادة خام، ويتم معالجته بطريقة قريبة من درجة الانصهار عند درجة حرارة عالية وطريقة قريبة من الشكل الكروي، وذلك للحصول على مادة مسحوق السيليكا الكروي ذات جزيئات موحدة، ومساحة سطحية نوعية صغيرة، وسيولة جيدة، وإجهاد منخفض، وكثافة حجمية منخفضة.
مسحوق السيليكا المركب
مركب السيليكا المسحوق، المعروف أيضًا باسم مسحوق السيليكا منخفض الصلابة، هو مادة مسحوقية زجاجية من ثاني أكسيد السيليكون مصنوعة من الكوارتز الطبيعي ومعادن غير عضوية أخرى غير معدنية، مثل أكسيد الكالسيوم وأكسيد البورون وأكسيد المغنيسيوم، من خلال عمليات مثل الخلط والصهر والتبريد والسحق والطحن والتصنيف.
عملية إنتاج مسحوق السيليكا
تشمل معالجة الخامات وتنقيتها عمومًا سحق وغربلة وطحن المواد الخام السيليسية ذات المحتوى العالي من الشوائب، وذلك لفصل ثاني أكسيد السيليكون والشوائب تمامًا، ثم إزالة الشوائب من خلال الفصل المغناطيسي والتعويم. بعد ذلك، يتم تقليل الشوائب بشكل أكبر عن طريق الغسل الحمضي، ثم يُغسل المحلول الحمضي بالماء النظيف. أخيرًا، تُغسل أيونات الشوائب المتبقية الممتصة على سطح الجزيئات بالماء منزوع الأيونات، بحيث تصل المادة الخام إلى المؤشرات الكيميائية لمسحوق السيليكون الدقيق أو تتجاوزها، وبعد التجفيف، نحصل على المادة الخام اللازمة لمعالجة مسحوق السيليكون الدقيق.
طرق إنتاج مسحوق السيليكا الزاوي
هناك طريقتان لإنتاج مسحوق السيليكا الزاوي: الطحن الجاف والطحن الرطب.
طرق إنتاج مسحوق السيليكا الكروي
تتضمن طرق إنتاج مسحوق السيليكا الكروي حاليًا الطرق الفيزيائية والكيميائية، بالإضافة إلى الطرق الفيزيائية والكيميائية معًا. وتشمل الطرق الفيزيائية بشكل رئيسي طريقة التكوير باللهب، وطريقة الرش بالصهر عند درجات حرارة عالية، وطريقة البلازما، وطريقة التكوير بالتكليس عند درجات حرارة عالية. أما الطرق الكيميائية فتشمل بشكل رئيسي طريقة الطور الغازي، وطريقة التخليق الحراري المائي، وطريقة الاحتراق الذاتي الانتشار عند درجات حرارة منخفضة، وطريقة سول-جل، وطريقة الترسيب، وطريقة المستحلبات الدقيقة.
تعديل مسحوق السيليكا
تشمل طرق التعديل الشائعة الاستخدام لمسحوق السيليكا بشكل أساسي تعديل الطلاء، والتعديل الجاف، والتعديل الرطب، والتعديل المركب.
تعديل الطلاء
تعديل الطلاء تعتمد عملية طلاء سطح مسحوق السيليكون الدقيق بشكل أساسي على خصائص سطح مسحوق السيليكا والمجموعات الوظيفية في بنية المواد البوليمرية. بعد عملية الطلاء، تتشكل طبقة رقيقة من مادة بوليمرية عضوية على سطح مسحوق السيليكا. ويتحقق الهدف من تعديل سطح مسحوق السيليكا من خلال هذه الطبقة الرقيقة. يُعدّ تعديل السطح بالطلاء طريقة شائعة الاستخدام لتغيير الخصائص الفيزيائية والكيميائية لسطح المسحوق.
تعديل جاف
تعديل جاف تتمثل الطريقة في تشتيت مسحوق السيليكا في جهاز التعديل وهو في حالة جافة نسبيًا، مع إضافة كمية محددة من مُعدِّل السطح. بالمقارنة مع التعديل بالطلاء، يتميز التعديل الجاف بسهولة العملية وانخفاض التكلفة. وهو حاليًا الطريقة الرئيسية لتعديل مسحوق السيليكا في الصين، ومناسب لمسحوق السيليكا ذي الحجم الميكروني.
التعديل الرطب
التعديل الرطب يعني ترطيب سطح مسحوق السيليكا في ظروف سائلة لتقليل طاقة الربط السطحي، ثم إضافة كمية محددة من مُعدِّل السطح والمواد المضافة، مع التقليب والتشتيت عند درجة حرارة معينة، لتحقيق تعديل سطح مسحوق السيليكا. تُسهِّل طريقة التعديل الرطب تشتيت مسحوق السيليكا والمُعدِّلات ودمجها، ولكنها تتطلب إزالة الرطوبة من المسحوق، مما يجعل العملية معقدة ومكلفة. تُعدّ هذه الطريقة أنسب لتعديل مسحوق السيليكا فائق النعومة الذي يقل حجم جسيماته عن 5 ميكرومتر.
تعديل المركب
تشير طريقة التعديل المركب إلى إضافة مواد مُعدِّلة إلى المساحيق أثناء الطحن الدقيق، مما يُتيح دمج عملية الطحن والتعديل معًا. تتميز هذه الطريقة ببساطتها وسهولة تطبيقها. إضافةً إلى ذلك، تُحسِّن المادة المُعدِّلة قدرة وسائط الطحن على التكسير، وبالتالي تُحسِّن كفاءة التعديل. مع ذلك، تُؤدي الحرارة المتولدة أثناء عملية الطحن إلى تحلل المواد المُعدِّلة وتبخرها، مما يُؤثر سلبًا على فعالية التعديل.
تطبيق مسحوق السيليكا
رقائق نحاسية مغلفة
مسحوق السيليكا مادة مالئة وظيفية. عند إضافته إلى صفائح النحاس المغلفة، فإنه يُحسّن العديد من الخصائص. فهو يُعزز العزل، والتوصيل الحراري، ومقاومة الأحماض والقلويات (باستثناء حمض الهيدروفلوريك). كما يُحسّن مقاومة التآكل ومقاومة اللهب. ويزيد من قوة الانحناء وثبات الأبعاد، ويُقلل من التمدد الحراري. وأخيرًا، يُحسّن ثابت العزل الكهربائي للصفائح.
مركب قولبة الإيبوكسي
يُعد مسحوق السيليكا مكونًا هامًا في مركبات قولبة الإيبوكسي، بنسبة كتلة تزيد عن 70%. وباعتباره مادة مالئة، يُمكن لمسحوق السيليكا أن يُقلل بشكل كبير من معامل التمدد الخطي لمركبات قولبة الإيبوكسي، ويُحسّن بشكل ملحوظ من موثوقية المنتجات الإلكترونية.
ممحاة
في صناعة المطاط، يُمكن أن تُساهم إضافة بعض الحشوات غير العضوية في خفض التكاليف، كما تُحسّن الخصائص الفيزيائية والميكانيكية الديناميكية للمركبات المطاطية. يُعد مسحوق السيليكا، كحشو، من المواد الفعّالة في تعزيز المركبات المطاطية، حيث تُعزز جزيئاته الصغيرة ومساحة سطحه الكبيرة ومقاومته للحرارة والتآكل من مقاومته للتآكل وقوة الشد ومعامل المرونة.
البلاستيك
يمكن استخدام مسحوق السيليكا كمادة مالئة في البولي إيثيلين، والبولي فينيل كلوريد، والبولي بروبيلين، والبولي فينيلين إيثر أثناء إنتاج البلاستيك.
الطلاءات
في صناعة الطلاء، يُحسّن مسحوق السيليكا مقاومة التآكل، ومقاومة التلف، والعزل، ومقاومة درجات الحرارة العالية للطلاءات. ولطالما لعب مسحوق السيليكا دورًا هامًا في مواد حشو الطلاء نظرًا لثباته الجيد.
مواد العزل الكهربائي
تُستخدم مواد العزل الكهربائي على نطاق واسع في نقل الطاقة، والنقل بالسكك الحديدية، والفضاء، وطاقة الرياح، والطاقة النووية. وباعتباره مادة مالئة، يُمكن لمسحوق السيليكا أن يُحسّن بشكل فعّال الخصائص الميكانيكية والكهربائية لمواد العزل الكهربائي.
خاتمة
في السنوات الأخيرة، ازداد استخدام مسحوق السيليكا بشكل ملحوظ في مختلف الصناعات، وشهد سوقه نموًا سريعًا. في الوقت نفسه، فرض هذا التوسع في الاستخدام متطلبات أعلى على أداء مسحوق السيليكا. وقد وجدنا أن أداء مسحوق السيليكا يمكن تحسينه إلى حد ما من خلال تصنيفه وتعديله. شركة تشينغداو إبيك لماكينات المساحيق المحدودة. تُركز الشركة على إنتاج آلات معالجة المساحيق. وتتمتع آلات تصنيف وتعديل المعادن غير الفلزية من شركة تشينغداو إبيك بسمعة طيبة بين عملائها. إذا كانت لديكم أي استفسارات، فلا تترددوا في التواصل معنا.