一文了解氮化鋁的表面改性方法

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

1.      包覆改性法

包覆改性是一種應(yīng)用時(shí)間較久的傳統(tǒng)改性方法，是用無(wú)機(jī)化合物或有機(jī)化合物對(duì)AlN粉體表面進(jìn)行包覆，減少粒子團(tuán)聚。用于包覆改性的改性劑有表面活性劑、無(wú)機(jī)物、超分散劑等。   

①   表面活性劑法：根據(jù)AlN粒子表面電荷的性質(zhì)，采用加入陽(yáng)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。

②   無(wú)機(jī)包覆改性：AlN粉末無(wú)機(jī)表面改性就是將無(wú)機(jī)化合物或金屬通過(guò)一定的手段在其表面沉積，形成包覆膜，或者形成核一殼復(fù)合顆粒，使改性粉體表面呈現(xiàn)出包覆材料的性質(zhì)。   

③   超分散劑：超分散劑在兩親結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)的表面活性劑類似，但以錨固基團(tuán)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(tuán)能通過(guò)離子鍵、共價(jià)鍵、氫鍵及范德華力等相互作用以單點(diǎn)或多點(diǎn)錨固的形式牢固吸附于粒子表面，其溶劑化鏈則可以通過(guò)選用不同的聚合單體或改變共聚單體配比來(lái)調(diào)節(jié)它與分散介質(zhì)的相容性。

2.      表面化學(xué)改性

表面化學(xué)改性通過(guò)表面改性劑與顆粒表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)吸附的方式完成。將聚合物長(zhǎng)鏈接枝在粉體表面。而聚合物中含親水基團(tuán)的長(zhǎng)鏈通過(guò)水化伸展在水介質(zhì)中起立體屏障作用，這樣AlN粉體在介質(zhì)中的分散穩(wěn)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>

①   偶聯(lián)劑改性：偶聯(lián)劑是一種同時(shí)具有能與無(wú)機(jī)粒子表面進(jìn)行反應(yīng)的極性基團(tuán)和與有機(jī)物有反應(yīng)性或相容性的有機(jī)官能團(tuán)的化合物。它的作用是其一端能與粉體表面結(jié)合另一端可與分散介質(zhì)有強(qiáng)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(shí)現(xiàn)粉體在聚合物材料中的分散。

②    疏水化處理：疏水化處理是選擇有疏水化基團(tuán)(如長(zhǎng)鏈烷基、鏈烴基和環(huán)烷基等)的有機(jī)物圍繞在AlN粉體表面，使烷基等牢固地結(jié)合在粉體的表面，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的疏水性。

③   表面接枝改性法表面接枝聚合是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)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(jī)溶劑或聚合物中的分散性。

④   無(wú)機(jī)酸改性利用磷酸、磷酸二氫鹽等對(duì)AlN粉末表面進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)不僅能夠使AlN抗水解并且還能加強(qiáng)粉末的分散性。AlN懸浮液的值隨時(shí)間的變化關(guān)系和AlN在水中的穩(wěn)定性取決于所用的無(wú)機(jī)酸試劑。

3.      熱處理法及其他方法

熱處理法則是通過(guò)對(duì)粉末進(jìn)行熱處理，使其表面發(fā)生氧化生成致密的氧化鋁保護(hù)膜，從而產(chǎn)生抗水解性。

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

其他推薦：