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、難分散的問題。目前主流的方法是對粉體表面進(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)用時間較久的傳統(tǒng)改性方法，是用無機(jī)化合物或有機(jī)化合物對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   無機(jī)包覆改性：AlN粉末無機(jī)表面改性就是將無機(jī)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(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(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。將聚合物長鏈接枝在粉體表面。而聚合物中含親水基團(tuán)的長鏈通過水化伸展在水介質(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)劑是一種同時具有能與無機(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(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)出較強的疏水性。

③   表面接枝改性法表面接枝聚合是通過化學(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   無機(jī)酸改性利用磷酸、磷酸二氫鹽等對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粉末的分散性。AlN懸浮液的值隨時間的變化關(guān)系和AlN在水中的穩(wěn)定性取決于所用的無機(jī)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(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，例如通過高能處理、超聲波、膠囊化改性等也可以對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，對粉體的表面改性效果更佳。

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