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?改性導(dǎo)熱球形氧化鋁偶聯(lián)劑對填料吸油值影響

文章出處：行業(yè)動態(tài) 責(zé)任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發(fā)表時間：2024-12-04

　　一、引言
隨著電子設(shè)備的小型化和高性能化，導(dǎo)熱材料在散熱領(lǐng)域的作用日益凸顯。導(dǎo)熱球形氧化鋁作為一種常用的導(dǎo)熱填料，因其優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在電子封裝、LED照明、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，在實際應(yīng)用中，填料的吸油值成為制約其性能的一個重要因素。
導(dǎo)熱球形氧化鋁的應(yīng)用領(lǐng)域
氧化鋁因其導(dǎo)熱和絕緣特性而成為一種理想的導(dǎo)熱填料，它被廣泛用于生產(chǎn)導(dǎo)熱絕緣膠、灌封膠等高分子復(fù)合材料。但是，氧化鋁表面具有較強的極性，這使得它在聚合物基體中難以實現(xiàn)均勻分散。此外，氧化鋁本身的熱導(dǎo)率并不高，為了達(dá)到較好的導(dǎo)熱效果，需要高比例的填充，這不僅增加了復(fù)合材料的粘度，影響了施工時的流動性，還嚴(yán)重?fù)p害了其力學(xué)性能，從而限制了其應(yīng)用范圍。
由此可見，填料的性能是決定復(fù)合材料整體性能的關(guān)鍵，包括填料的類型、粒徑、形態(tài)結(jié)構(gòu)、表面潤濕性、摻雜比例以及自身的導(dǎo)熱能力等因素，都對復(fù)合材料的性能有著顯著影響。
球形氧化鋁是一種通過高溫熔融噴射技術(shù)，將無規(guī)則形狀的高純度氧化鋁進(jìn)行煅燒，再經(jīng)過篩選和提純等工藝制得的粉體材料。這種材料不僅保留了氧化鋁的高導(dǎo)熱性、高絕緣性、高硬度、耐高溫、耐腐蝕和耐磨性，而且還具有極佳的流動性、低吸油值、高球化率、高α相含量、較小的比表面積和可控的粒徑分布等特性。因此，球形氧化鋁被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)熱界面材料、導(dǎo)熱工程塑料和鋁基覆銅板等領(lǐng)域作為高效的填充劑。

填料吸油值的重要性
填料的吸油值直接影響到其在基體材料中的分散性和相容性，進(jìn)而影響最終產(chǎn)品的導(dǎo)熱性能。高吸油值會導(dǎo)致填料在基體材料中難以均勻分散，降低導(dǎo)熱效率。因此，降低導(dǎo)熱球形氧化鋁填料的吸油值，對于提高其在高分子材料中的應(yīng)用性能具有重要意義。

二、導(dǎo)熱球形氧化鋁偶聯(lián)劑改性的必要性

偶聯(lián)劑是一種具有兩性結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)，一端能與無機填料表面的官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，另一端能與有機基體材料相容。在導(dǎo)熱球形氧化鋁的改性過程中，偶聯(lián)劑起到了橋梁的作用，它通過化學(xué)鍵合或物理吸附的方式，將無機填料與有機基體材料緊密連接在一起。這種連接不僅提高了填料在基體中的分散性，還增強了兩者之間的界面相互作用，從而提升了復(fù)合材料的整體性能。
需要改性的原因
a. 提高填料與基體材料的相容性
導(dǎo)熱球形氧化鋁作為一種無機填料，其表面性質(zhì)與有機基體材料往往存在較大差異，這導(dǎo)致兩者之間的相容性較差。未經(jīng)改性的填料在基體中難以均勻分散，容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，影響復(fù)合材料的加工性能和最終產(chǎn)品的導(dǎo)熱效率。通過偶聯(lián)劑改性，可以有效地提高填料與基體材料之間的相容性，促進(jìn)填料的均勻分散。
b. 改善填料的分散性

填料的分散性是影響復(fù)合材料性能的關(guān)鍵因素之一。未經(jīng)改性的導(dǎo)熱球形氧化鋁填料在基體材料中容易聚集，形成較大的團(tuán)聚體，這些團(tuán)聚體會作為熱傳導(dǎo)的障礙，降低復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。偶聯(lián)劑改性可以降低填料表面的能量，減少團(tuán)聚現(xiàn)象，從而改善填料在基體中的分散性。

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c. 降低填料的吸油值
吸油值是衡量填料表面性質(zhì)的一個重要指標(biāo)，它反映了填料對樹脂等基體材料的吸附能力。高吸油值意味著填料會吸收更多的樹脂，這不僅增加了成本，還可能導(dǎo)致復(fù)合材料的粘度增加，加工性能下降。通過偶聯(lián)劑改性，可以在填料表面形成一層保護(hù)膜，降低填料的吸油值，從而減少樹脂的用量，提高復(fù)合材料的加工性能。
d. 提升導(dǎo)熱性能
改性的最終目的是提升導(dǎo)熱球形氧化鋁在復(fù)合材料中的導(dǎo)熱性能。通過偶聯(lián)劑改性，填料與基體材料之間的界面熱阻降低，熱傳導(dǎo)路徑更加順暢，從而提高了復(fù)合材料的導(dǎo)熱效率。這對于電子產(chǎn)品的散熱設(shè)計尤為重要，能夠有效提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。
導(dǎo)熱球形氧化鋁偶聯(lián)劑改性的必要性在于它能夠解決填料與基體材料相容性差、分散性不佳、吸油值高以及導(dǎo)熱性能不足等問題，為制備高性能的導(dǎo)熱復(fù)合材料提供了一種有效的途徑。

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