Обработка поверхности порошком нитрида алюминия (алн)

Порошок нитрида алюминия обладает высокой теплопроводностью и изоляционными свойствами, добавление его в теплопроводящий интерфейсный материал позволяет значительно улучшить теплопроводность материала. AlN хоть и хорош, но у него есть недостаток – это материал, который чрезвычайно легко впитывается. влага и кислород, как только он вступает в контакт с влагой и кислородом, он гидролизуется и окисляется, теряет теплопроводность и рассеивает тепловые характеристики. А порошок AlN без поверхностной обработки и модификации трудно равномерно смешать с полимерными материалами, поэтому трудно сформировать хороший канал теплопроводности, взаимопроникающую сеть.

Процесс гидролиза нитрида алюминия: AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑

Очевидно, что для расширения применения AlN в теплопроводящих материалах в первую очередь необходимо решить проблему его гидролиза, окисления, труднодиспергируемости. Текущий основной метод заключается в проведении соответствующей физической адсорбции или химической обработки на поверхности порошка, нанесении покрытия или формировании тонкого реакционного слоя на поверхности порошка AlN для предотвращения реакции гидролиза между порошком AlN и водой.

Основные методы включают метод модификации покрытия, метод химической модификации поверхности, метод термообработки и так далее.

1. Способ модификации покрытия

Модификация покрытия - это традиционный метод модификации, который применяется в течение длительного времени и заключается в использовании неорганических или органических соединений для покрытия поверхности порошка AlN и играет роль в ослаблении или защите агломерации частиц. Модификаторы, используемые для модификации покрытий, включают поверхностно-активные вещества, неорганические соединения и гипердиспергаторы.

① Метод поверхностно-активных веществ: в зависимости от характера поверхностного заряда частиц AlN добавление катионных или анионных поверхностно-активных веществ изменяет межфазное натяжение газ-жидкость, твердое тело-жидкость в дисперсионной системе порошка, образование углеродных и кислородных цепей на поверхность порошка, растягивающаяся наружу при определенной толщине слоя покрытия.

② модификация неорганического покрытия: модификация неорганической поверхности порошка AlN - это неорганические соединения или металлы с помощью определенных средств осаждения на поверхность с образованием пленки покрытия или образования композитных частиц ядро-оболочка, так что модифицированная поверхность порошка представляет собой природа материала покрытия.

③ Гипердисперсанты: Гипердисперсанты аналогичны традиционным поверхностно-активным веществам с точки зрения амфифильной структуры, но гидрофильные и липофильные группы поверхностно-активных веществ заменены закрепляющими группами и сольвентными цепями. Закрепляющие группы могут прочно адсорбироваться на поверхности частицы посредством ионной связи, ковалентной связи, водородной связи, сил Ван-дер-Ваальса и других взаимодействий в форме одноточечного или многоточечного закрепления, а его солюбилизированная цепь может быть адаптирована к ее совместимости. с дисперсионной средой путем подбора различных мономеров полимеризации или изменения соотношения мономеров сополимеризации.

2. Химическая модификация поверхности.

Химическая модификация поверхности осуществляется путем химической реакции или химической адсорбции между модификатором поверхности и поверхностью частицы. Длинные звенья полимера разветвлены на поверхности порошка. Полимер, содержащий гидрофильные группы в длинной цепи, в результате гидратации растягивается в водной среде, образуя трехмерный барьер, так что дисперсия порошка AlN в среде помимо электростатического отталкивания зависит от пространственного сопротивления. Эффект очень очевиден.

① модификация связующего агента: связующий агент представляет собой разновидность соединения, которое имеет как полярные группы, которые могут реагировать с поверхностью неорганических частиц, так и органические функциональные группы, которые реакционноспособны или совместимы с органическим веществом. Его роль заключается в том, что один конец может быть объединен с поверхностью порошка, а другой конец может иметь сильное взаимодействие с диспергирующей средой, что позволяет улучшить сродство порошка AlN и полимерных материалов для достижения дисперсии порошка в полимерный материал.

② Гидрофобная обработка: гидрофобная обработка заключается в выборе органических материалов с гидрофобными группами (такими как длинноцепочечный алкил, цепная углеводородная группа, циклоалкил и т. д.) вокруг поверхности порошка AlN, чтобы алкил и другие прочно связывались с поверхностью. порошка, обладающего сильной гидрофобностью.

③ Метод модификации поверхностной прививки. Поверхностная прививочная полимеризация заключается в прививке полимерных связей к поверхности порошков AlN посредством химической реакции, которая может значительно улучшить дисперсию частиц в органических растворителях или полимерах.

④ Было обнаружено, что модификация неорганической кислоты фосфорной кислотой, дигидрофосфатом и т. д. на поверхности порошка AlN не только делает AlN устойчивым к гидролизу, но и улучшает дисперсию порошка. Связь между величиной суспензии AlN со временем и стабильностью AlN в воде зависит от используемых реагентов неорганической кислоты.

3. Термическая обработка и другие методы.

Метод термообработки заключается в обеспечении устойчивости к гидролизу путем термической обработки порошка, при котором на поверхности происходит окисление с образованием плотной защитной пленки оксида алюминия.

Другие методы модификации, такие как высокоэнергетическая обработка, ультразвуковая модификация, модификация инкапсуляции, также могут быть модификацией поверхности порошка AlN. Обычно эти методы комбинируют с другими методами для достижения лучшего эффекта модификации поверхности порошка.