一起来探索二氧化硅材料创新与应用

二氧化硅广泛存在于自然界中，它是陶瓷、玻璃等非金属制品的主要成分。尤其是超细二氧化硅由于其粒径很小，因此比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在电子封装材料、陶瓷、涂料等领域应用非常广泛。今天我们就来了解一下二氧化硅在这几大新领域的应用。

电子封装材料

有机物电致发光器材（OELD）是目前新开发研制的一种新型平面显示器件，具有开启和驱动电压低，且可直流电压驱动，可与规模集成电路相匹配，易实现全彩色化，发光亮度高（>105cd/m2）等优点，但OELD器件使用寿命还不能满足应用要求，其中需要解决的技术难点之一就是器件的封装材料和封装技术。目前，国外（日、美、欧洲等）广泛采用有机硅改性环氧树脂，即通过两者之间的共混、共聚或接枝反应而达到既能降低环氧树脂内应力又能形成分子内增韧，提高耐高温性能，同时也提高有机硅的防水、防油、抗氧性能，但其需要的固化时间较长（几个小时到几天），要加快固化反应，需要在较高温度（60℃至100℃以上）或增大固化剂的使用量，这不但增加成本，而且还难于满足大规模器件生产线对封装材料的要求（时间短、室温封装）。将经表面活性处理后的气相二氧化硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基质中，可以大幅度地缩短封装材料固化时间（为2.0-2.5h）,且固化温度可降低到室温,使OELD器件密封性能得到显著提高,增加OELD器件的使用寿命。

塑料

1、在热塑性塑料中的应用

传统的对塑料增韧的方法是在基体中加入橡胶类物质，该法虽然使材料的韧性大幅度提高，但同时也使材料的强度及加工性能等大幅度下降。

气相法白炭黑增韧塑料的增韧原理是无机刚性粒子增韧，它被添加到塑料中后，可以在不削弱材料刚性的前提下提高材料的韧性，甚至还能提高材料的刚性。

2、在热固性塑料中的应用

在环氧树脂中添加二氧化硅粉末可明显改善其脆性，可以克服弹性体增韧而致的材料刚性和强度降低的缺陷，达到增强增韧的目的。

3、作为阻燃添加剂

由于二氧化硅通过在凝聚相的物理过程提高了炭硅层的强度，使之能够阻止燃烧中热量和物质的传递。通过在EVA/MH共混体中添加气相二氧化硅并且减少总的填充量，在阻燃性能不变的情况下，其断裂伸长率可以提高一倍。

涂料

1、在光固化涂料中的应用

紫外光固化涂料(UVCC)是20世纪60年代开发的一种环保节能涂料。与传统涂料相比具有经济、环境友好、节能高效的特点，其缺点是设备和原料较贵，粘结力较差且易开裂等。

将二氧化硅填充到紫外光固化涂料中，使涂料固化后的硬度有显著提高，耐热性也有所改善。同时可提紫外光固化涂膜的固化速度、涂膜硬度、附着力和低温下的热稳定性。

也有研究表明，二氧化硅的存在可以明显提高环氧丙烯酸酯紫外光固化涂层的耐磨性能、硬度、冲击强度和柔韧性。

陶瓷

用二氧化硅代替三氧化二铝添加到95瓷里，既可以起到纳米颗粒的作用，同时它又是第二相的颗粒，不但提高陶瓷材料的强度、韧性，而且提高了材料的硬度和弹性模量等性能，其效果比添加A1203更理想。 利用气相二氧化硅来复合陶瓷基片，不但提高了基片的致密性、韧性和光洁度，而且烧结温度大幅降低。此外，气相二氧化硅在陶瓷过滤网、刚玉球等陶瓷产品中应用效果也十分显著。

密封胶、粘结剂

密封胶、粘结剂是量大、面广、使用范围宽的重要产品。它要求产品粘度、流动性、固化速度达到条件。我国在这个领域的产品比较落后，高档的密封胶和粘结剂都依赖进口。国外在这个领域的产品已经采用纳米材料作改性剂，而气相二氧化硅是首选材料，它主要是在气相二氧化硅表面包敷一层有机材料，使之具有憎水性，将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构，即气相二氧化硅小颗粒形成网络结构抑制胶体流动，加快固化速度，提高粘结效果，由于气相二氧化硅颗粒尺小从而也增加了产品的密封性和防渗性。

玻璃钢制品

玻璃钢制品虽然有轻质、高强、耐腐蚀等优点，但其本身硬度较低、耐磨性较差。有关专家通过超声分散方法将气相二氧化硅添加到胶衣树脂中，与未加气相二氧化硅的胶衣做性能对比实验，发现其莫氏硬度由原来的2.2级（相当于石膏的硬度）提高到2.8~2.9级（3级是天然大理石硬度），耐磨性提高1~2倍，因纳米颗粒与有机高分子产生接枝和键合作用，使材料韧性增加，故抗拉强度和抗冲击强度提高1倍以上，耐热性能也大幅提高。