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石英: 优良的耐化学性,耐候性

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石英-工业中不可或缺的元素

地球上大约存在4500种矿物,其中只有少数几种矿物常见或被视为造岩矿物。石英是一种稳定的二氧化硅化合物,占矿物总量的12%,是第二常见的矿物。

在自然界中,二氧化硅主要以三方晶系的石英形式存在。作为一种重要的原材料,石英在各个工业领域中发挥着至关重要的作用。

其广泛的应用领域涵盖众多工业部门。石英是玻璃生产和铸造业中不可或缺的元素,在电气工业中也发挥着重要作用,例如在绝缘体制造中,当然还包括建筑化学产品的生产。

石英具有惰性和耐候性,使其成为一种耐用的材料。石英产品的化学纯度对于工业应用至关重要,只有这样才能确保精确加工和在不同行业中的多种特定应用。

二氧化硅(SiO₂)的改性

氧化物矿物组包括二氧化硅、方石英和熔融石英,它们都具有相同的化学成分,即二氧化硅SiO₂。然而,它们在生产、各种技术参数和应用领域方面却各不相同。

矿物学

石英属于氧化物矿物类,具有三角晶系。其晶体类别为三角-梯形(32)。作为氧化物,石英的金属-氧原子比为1:2。在岩石分类中,石英含量作为主要标准发挥着核心作用。

技术特性

  • ●   硬度:7(莫氏硬度)

  • ●   密度:2.65 g/cm³

  • ●   高耐化学腐蚀性

  • ●   热膨胀系数低:14*10⁻ ⁶/K(温度 20 - 300°C 时)

  • ●   良好的电气绝缘性能(低损耗因数)

石英的粒度

石英的粒度因其来源和形成时的地质条件而异。石英可呈现不同粒度,从极细到粗粒不等。在地质术语中,石英常被归类为“碎屑沉积岩”,这意味着它由碎裂的岩石或矿物组成。石英可以以细颗粒、沙粒或较粗的碎片形式出现。用于工业用途时,石英会经过清洗、分类和干燥处理。

HPF 石英粉:最高质量的产品

HPF 石英粉产品商标:

MILLISIL®

未处理的粗石英粉

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未处理石英微粉

SILBOND®

表面处理石英粉

石英粉:集多种优势于一身

经过表面处理的硅粉具有一系列优点,可应用于各个领域。这些优势包括更强的耐热水性、明显的耐候性和更强的化学耐受性。此外,它们还具有更高的机械强度和出色的可加工性。颜色一致和高填充度也是它们的其他重要优点。

这些广泛的优点使得经过表面处理的二氧化硅粉在各种工业应用中成为一种用途广泛、价值极高的材料。

填料的表面处理:表面处理的优点

不同类型的硅烷已被证明是填料表面处理的有效手段。直接硅烷化的一个主要优势在于,在矿物处理过程中,缩合副产物可以逸出。与原位硅烷化相比,直接硅烷化不会在聚合物体系中残留副产物。

与未处理的填料相比,表面处理过的填料更易于与聚合物结合。为了确保聚合物与高性能填料之间实现最佳结合,需要使用专门针对聚合物体系设计的表面修饰。这种匹配不仅能提升整合性,还能确保整个复合材料的性能达到最佳状态。

我们的石英-聚合物应用的重要原材料

石英在油漆和涂料中的应用

在油漆和工业涂料中使用石英具有许多优点:

  • ●   表面硬度高

  • ●   低成本配方

  • ●   优异的耐候性

  • ●   提高粉化稳定性

通过有针对性的表面改性提高防腐性能

使用硅烷化SILBOND®石英粉在金属外层涂覆的环氧树脂粉末涂料中表现出显著改进。这些改进包括增强的防腐蚀性能、更高的耐候性以及优化的填充率。此外,使用硅烷化石英粉有助于提高对阴极剥离的耐受性。

工业和建筑化学中的石英

石英也是生产以下建筑材料的重要元素:

  • ●   分散砂浆

  • ●   彩色砂浆

  • ●   硅酸盐砂浆

  • ●   矿物砂浆

用于电气应用的环氧树脂

环氧树脂具有极佳的粘合性、耐热性、耐化学性和优异的电气性能,因此也是电气工程领域的重要原材料。它们可用于变压器的建造以及绝缘体和干式变压器的生产。

环氧树脂的机械、热和电气性能受所用功能填料的影响很大。

石英粉在环氧粉树脂应用中的优点

  • ●   改进的耐候性和耐化学性

  • ●   良好的机械强度

  • ●   出色的可加工性

  • ●   热膨胀率

  • ●   减少收缩

  • ●   高填充率

石英作为人造石的原料

石英还被用于人造石应用,例如台面和厨房水槽。其优势在于优异的耐热水性能和高硬度,确保良好的可磨性。此外,通过在聚合物中使用粗石英颗粒,可以实现天然石材的仿制效果。

硅胶中的石英粉

有机硅具有独特的性能:它极具弹性,耐热性高,疏水且具有出色的电气绝缘性能。

与有机橡胶相比,硅胶在宽广的温度范围内都能保持其卓越的性能。这种稳定性使硅胶成为热要求较高的应用领域(如密封件、绝缘材料和成型件)的首选材料。在医疗技术、电子工业和家用电器等行业,硅胶因其独特特性已成为不可或缺的材料。

石英在有机硅应用中的优势

  • ●   可调节弹性或肖氏硬度

  • ●   电气绝缘性能

  • ●   减少反应收缩

石英的特性

石英展现出多种独特的特性。纯岩石晶体薄片能够以恒定频率振动。石英沿光轴方向具有左旋或右旋的分子结构,导致入射光发生偏转。

石英对大多数物质不反应,仅对氢氟酸或熔融碱反应。石英可以呈现多种颜色,从透明到白色、黄色、紫色等,赋予其丰富的审美价值。

热冲击稳定性和高透光率使石英成为一种用途广泛且备受青睐的矿物,在多个应用领域中得到广泛应用。

石英的生产和工业用途

石英的工业应用高度依赖于丰富且可开采的石英砂矿床。其中一个重要来源位于科隆附近的弗雷兴。

然而,仅凭化学纯度和均匀性并不足以直接将石英作为原料使用。石英砂必须经过彻底的加工处理,包括复杂的洗涤、分级、干燥和除铁研磨工艺。在此过程中,会产生石英砂、石英粉和超细石英粉。特别是对于生产粒度严格规定的石英粉和超细石英粉,除了除铁研磨外,还需要进行分离工艺。

另一个额外的精炼步骤是针对具体应用进行有针对性的表面改性。这可以通过使用硅烷或硅烷基物质来实现。

石英的历史

  • ●   早在古代,石英就被用于各种用途。古埃及人将水晶用于珠宝和祭祀用品。在古希腊,"krystallos "一词指的是冰,表明希腊人将石英的透明特性与冰冻的水联系在一起。

  • ●   在中世纪,硅石在炼金术中的应用变得非常重要。随着 17 世纪科学的进步,人们对矿物学有了更深入的了解,对石英的性质也有了更准确的研究。

  • ●   18 世纪和 19 世纪,技术的进步使石英在工业中的应用越来越广泛。19 世纪 80 年代,石英压电效应的发现为石英钟的开发奠定了基础;然而,第一台石英钟直到 1927 年才由贝尔实验室推出。

  • ●   在随后的几十年里,石英在包括电子和电信在内的各种技术应用中变得越来越重要。例如,在 20 世纪 70 年代,石英钟征服了大众市场。

  • ●   早在 1884 年,位于弗雷兴的 Quarzwerke 有限公司的创始人就已经意识到这种矿物的宝贵价值,并以此为基础建立了公司。

    如今,石英在众多工业领域都不可或缺。从电子到建筑,再到医药和美容业,石英凭借其多功能特性发挥着重要作用。

常见问题

1. 什么是石英?

石英是SiO₂的一种稳定形态,是地壳中仅次于长石的第二大常见矿物。它存在于火成岩、变质岩和沉积岩中,在各工业部门中起着至关重要的作用。

2. 石英用于哪些行业?

石英在许多行业都有应用,包括

  • 玻璃生产

  • 铸造业

  • 电子工业(如生产绝缘体)

  • 建筑

3. 石英表面处理的含义和重要性?

石英的表面处理可提高石英与周围材料的粘附性。这在聚合物应用中尤为重要,可提高最终产品的机械性能和耐用性。

4. 填料的表面处理对工业应用有何影响?

表面处理可优化填料与聚合物的相容性,显著改善最终产品的性能。它使材料更加耐用,稳定性和可靠性更高,因此是生产建筑、电子和车辆制造等高要求应用领域创新材料的关键工艺。