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一文了解氮化鋁的表面改性方法

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發表時間:2021-01-04 15:22來源:金戈新材料

氮化鋁.jpg


氮化鋁作為高導熱填料,在高導熱率墊片生產中發揮著重要的作用,其熱膨脹系數小,電絕緣性及介電性能良好,是5G通信領域中不可多得的導熱填料。如何發揮氮化鋁的高導熱效果,首先要解決的是它的水解、氧化、難分散的問題。目前主流的方法是對粉體表面進行相應的物理吸附或化學處理,在AlN顆粒表面包覆或形成較薄反應層,阻止AlN粉體與水的水解反應。主要方法有以下幾種:包覆改性法、表面化學改性法、熱處理法等。


1.      包覆改性法

包覆改性是一種應用時間較久的傳統改性方法,是用無機化合物或有機化合物對AlN粉體表面進行包覆,減少粒子團聚。用于包覆改性的改性劑有表面活性劑、無機物、超分散劑等。   

   表面活性劑法:根據AlN粒子表面電荷的性質,采用加入陽離子或陰離子表面活性劑,改變粉體分散體系中氣液、固液界面張力,在粉體表面形成碳氧鏈向外伸展的具有一定厚度的包覆層。

   無機包覆改性:AlN粉末無機表面改性就是將無機化合物或金屬通過一定的手段在其表面沉積,形成包覆膜,或者形成核一殼復合顆粒,使改性粉體表面呈現出包覆材料的性質。   

   超分散劑:超分散劑在兩親結構上與傳統的表面活性劑類似,但以錨固基團和溶劑化鏈取代了表面活性劑的親水基和親油基。錨固基團能通過離子鍵、共價鍵、氫鍵及范德華力等相互作用以單點或多點錨固的形式牢固吸附于粒子表面,其溶劑化鏈則可以通過選用不同的聚合單體或改變共聚單體配比來調節它與分散介質的相容性。


2.      表面化學改性

表面化學改性通過表面改性劑與顆粒表面進行化學反應或化學吸附的方式完成。將聚合物長鏈接枝在粉體表面。而聚合物中含親水基團的長鏈通過水化伸展在水介質中起立體屏障作用,這樣AlN粉體在介質中的分散穩定性依靠的不僅是靜電斥力,還有空間位阻,改性效果十分明顯?!?/span>

   偶聯劑改性:偶聯劑是一種同時具有能與無機粒子表面進行反應的極性基團和與有機物有反應性或相容性的有機官能團的化合物。它的作用是其一端能與粉體表面結合另一端可與分散介質有強的相互作用,因此可以提高AlN粉體與聚合物材料的親和性,實現粉體在聚合物材料中的分散。

    疏水化處理:疏水化處理是選擇有疏水化基團(如長鏈烷基、鏈烴基和環烷基等)的有機物圍繞在AlN粉體表面,使烷基等牢固地結合在粉體的表面,呈現出較強的疏水性。

   表面接枝改性法表面接枝聚合是通過化學反應將高分子鏈接枝到AlN粉體的表面,可以顯著改善粒子在有機溶劑或聚合物中的分散性。

   無機酸改性利用磷酸、磷酸二氫鹽等對AlN粉末表面進行處理,發現不僅能夠使AlN抗水解并且還能加強粉末的分散性。AlN懸浮液的值隨時間的變化關系和AlN在水中的穩定性取決于所用的無機酸試劑。


3.      熱處理法及其他方法

熱處理法則是通過對粉末進行熱處理,使其表面發生氧化生成致密的氧化鋁保護膜,從而產生抗水解性。

其它改性方法也比較多,例如通過高能處理、超聲波、膠囊化改性等也可以對AlN粉體進行表面改性。通常這些方法同其它方法相結合,對粉體的表面改性效果更佳。





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