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福建三邦硅材料:拼搏二十余年的硅溶胶行业翘楚
2022年01月21日 发布 分类:企业专访 点击量:615
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硅溶胶( Silica solmSiO2·nH2O) 是一种不定形二氧化硅颗粒聚集并在水或有机溶剂中均匀分散的胶体溶液,外观为乳白色半透明胶状液体,粒径一般在5~100 nm左右硅溶胶中的二氧化硅颗粒表面含有大量的水和羟基,因此具有较大的反应活性。因具有优良的性质和特点,硅溶胶现已被广泛应用于化工、材料、纺织、造纸、电子等工业。

硅溶胶

在硅溶胶的诸多应用中,用于半导体晶圆制造的CMP抛光液是有着极大增长空间的高端应用热点。根据Mordor Intelligence数据,2020年全球抛光液市场规模为13.4亿美元,国内市场规模为20亿元预计未来五年市场将持续快速增长其中,磨粒约占抛光液原材料成本的50%-70%,而市场主流采用的磨粒种类就是硅溶胶,但遗憾的是,目前其核心材料制备技术被日产化学、阿克苏诺贝尔、扶桑化工等海外巨头垄断,目前国内产品应用多为蓝宝石抛光液等成熟的中低端市场。

抛光液产业链

抛光液产业链

国内企业一直未曾停止追赶国外龙头、打破行业垄断的脚步,近些年仍涌现一批沉下心研发,致力于实现高端硅溶胶产品国产替代的优秀企业,其中,福建三邦硅材料有限公司是一家在硅溶胶领域深耕二十余年的老牌企业,伴随着国产硅溶胶行业的成型发展,其蕴藏实力不可小觑。为了更深入了解如今国内硅溶胶的发展现状以及技术特点,小编前往福建福州,一窥这家踏实低调企业的神秘面貌。

福建三邦硅材料

三邦总经理朱华建(左)、粉体圈总经理孙柯(右)

福建三邦硅材料有限公司成立于1997年,座落于福州元洪投资区建立年产量达3万吨硅溶胶生产基地。三邦25年来,通过自主研发,目前已形成涉及5-150nm范围内的酸性、中性、碱性硅溶胶系列产品。品牌系列硅溶胶以其稳定的、优质的性能广泛应用于精密铸造、涂料、电子行业、陶瓷、造纸、耐火材料、蓄电池、混凝土等相关行业中在不断发展中,还应用于果汁、水处理等新兴行业。现代化精密表面加工、CMP加工等高要求行业,三邦硅溶胶以其独特的纳米球形结构和优质的流动性,成为抛光液的首选材料。

不同浓度的硅溶胶产品

不同浓度的硅溶胶产品

据三邦总经理朱华建介绍,国内硅溶胶最早由国外引进用于变压器硅钢板,其后在精密铸造领域扩大用量,三邦开发了在陶瓷抛光领域应用的硅溶胶产品,扩充了其应用市场。采用硅溶胶细抛,可填补陶瓷地砖表面的气孔和微裂瑕疵,并在表面形成一层结构稳定的纳米级保护层,起到高洁净镜面抛光的作用,同时具有持久的耐候性、抗磨性等功能。

硅溶胶具有诸多特性,使其广泛应用于各行各业,主要有以下特点:①具有较大的吸附性,硅溶胶中无数胶团产生的无数网络结构空隙,在一定条件下能够对无机物及有机物具有一定的吸附作用;②具有较大的比表面积③硅溶胶具有较好的粘结性,自身风干即产生一定的粘结强度,但强度较小,如果将硅溶胶加入到某种纤维或粒状材料中,然后干燥固化即可成为坚固的凝胶结构,会产生较大的粘结性;④良好的耐温性;⑤硅溶胶具有高度的分散性、较好的耐磨性和良好的透光性等,因此可以做良好的分散剂、防腐剂、絮凝剂、冷却剂等等。

硅溶胶部分应用行业

硅溶胶部分应用行业

三邦硅材料生产的硅溶胶原液产品涵盖高中低端各类型应用,可依据客户下游应用需求调整酸碱度以及胶体颗粒的粒径、纯度、形貌等,其重点领域即为半导体领域的CMP抛光。据悉,三邦早在近20年前就开始涉足晶圆抛光领域,是国内第一家供应蓝宝石抛光液的硅溶胶厂商,在CMP抛光液应用领域有丰富的研发经验,公司十分重视检测,是国内率先投入大量资金引进颗粒检测设备的硅溶胶企业,始终积极对标行业标准规范,以达到最佳产品品质。

三邦硅溶胶产品电镜图

三邦硅溶胶产品电镜图

对于小编提出的国内外各类型硅溶胶产品品质差距较大的问题,朱总提到主要有以下两方面的问题:

首先是生产工艺,三邦的硅溶胶生产工艺现在已更新到第三代,最早是以硅粉为原料的硅溶解法,以单质硅与纯水反应来制备硅溶胶,这种工艺较简便,适合大规模生产,但随着各类新兴市场的发展,对硅溶胶的品质有了更高的要求,采用硅溶解法的产品性能很难达到高端领域标准,除非硅粉原料达到极高的纯度,但相应的,其成本提升也将是极为夸张,经济性较差。

硅溶解法工艺流程图

硅溶解法工艺流程图

如今国内仍旧一些企业采用硅溶解法,但市场主流已发展到以水玻璃为原料的离子交换法,通过严格控制活性硅酸溶液的性质,制备均匀性良好的晶种,二氧化硅晶核成核的过程控制决定了硅溶胶成品的品质。三邦硅材料在此工艺的基础上进行了改进,使晶粒成型度更佳,粒径分布更均匀,能够满足高端CMP抛光液的需求

常规离子交换法制备硅溶胶

常规离子交换法制备硅溶胶

还有个问题是原材料差距,虽然如今硅溶胶的产业成熟度较高,基本原材料国内均可供应,但一个显著的问题就是原材料的纯度问题,无机原材料受限于矿产资源本身的品质以及提纯技术,质量参差不齐。三邦如今在高端产品的生产上已更换为有机硅源,然而在高纯原材料的供应上仍比较依赖进口,朱总提到,这是由于国内的大化工产业普遍生产的是需求量大的通用品质产品,而欠缺比较细分的高端精细产品,一些高纯原材料的国产化替代仍任重而道远。

另外,其他的诸如设备条件、生产车间的环境控制、质量检测、基于材料应用原理的细分产品设计等,均对于硅溶胶产品的品质影响深远,不得不说,每一步都是细节。

通过与三邦硅材料的交流,小编对国内硅溶胶的整体发展脉络有了更清晰的认识,也对在该领域兢兢业业深研多年的三邦硅材料由衷敬佩,新材料的发展脱胎于一次次的尝试与开拓创新,正是这种坚持到底的拼搏精神,让行业始终保持蓬勃发展的生命力,不停向上攀升,未来值得期待。


粉体圈 小吉

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