氧化鋁導熱粉體為什么要進行表面改性以及如何改性？

氧化鋁是一種常見的導熱粉體，因為導熱性能及電絕緣性良好、硬度高、耐熱性強、耐磨性優(yōu)良等優(yōu)勢，被廣泛用作硅橡膠、橡膠、塑料、陶瓷、耐火材料等的填料。然而，氧化鋁若要得到大量應用，還需對其進行表面改性。今天，金戈新材就為您解讀其中的原因，以及常見改性方法。

丨氧化鋁導熱粉體為什么要改性？

氧化鋁導熱粉體表面極性高，與高分子材料相容性差，在樹脂基體中很難分散均勻，加工難度增大，無法實現(xiàn)大量填充。且氧化鋁顆粒與樹脂表面張力差異，導致高分子基體很難潤濕顆粒表面，使得二者界面處存在空氣間隙，界面熱阻增加，使得復合材料的力學性能及導熱性能等無法達到預期目標。

因此必須對氧化鋁導熱粉體進行表面處理，降低顆粒之間團聚作用，改善導熱粉體與樹脂基體之間的相容性，提高粉體在樹脂基體中的分散性和填充均勻度，從而獲得具備優(yōu)異性能的高分子復合材料。

丨氧化鋁導熱粉體如何改性？

氧化鋁導熱粉體的改性主要是通過物理或化學方法對粉體顆粒進行改性，有目的地改變其表面的物理化學性質(zhì)，如表面能、表面極性等，能很好地解決氧化鋁粉體分散性差的問題。

01：物理方法。采用物理法對氧化鋁導熱粉體改性主要是指通過機械力、超聲波分散或者高能處理法使其在介質(zhì)中均勻分散。機械力分散主要是通過研磨、球磨、砂磨、高速攪拌等方式使無機納米粒子與高分子聚合物機械共混，形成無機/有機復合材料。超聲波分散是利用超聲空化時產(chǎn)生的局部高溫、高壓或強沖擊波和微射流等，減小納米粒子間的作用能，防止納米粒子團聚。高能處理法主要是通過高能粒子（包括紫外光、微波、電暈、等離子體射線等）作用，使納米粒子表面受激產(chǎn)生活性點，增加表面活性，易于其他物質(zhì)附著或發(fā)生化學反應，從而達到改性目的。

02：化學方法。化學法改性主要是利用氧化鋁導熱粉體表面基團（-OH）與處理劑進行化學反應，使氧化鋁表面結構改變，進行實現(xiàn)表面化學改性。根據(jù)化學改性不同又可分為化學偶聯(lián)改性和表面接枝改性。

1）化學偶聯(lián)改性

化學偶聯(lián)改性是利用有機物分子中的官能團與無機粉體表面生成化學鍵，偶聯(lián)劑通過化學鍵的作用力緊密包覆在粉體表面，使粉體表面有機化而達到表面改性的方法?；瘜W鍵理論認為偶聯(lián)劑作表面改性劑時，可以改善粉體的分散性和粉體與基體的結合能力，相當于一個橋梁。偶聯(lián)劑的作用機理主要是其有兩個官能團，一個官能團是親無機基團，可與無機填料作用；另一個是親有機基團，可與硅橡膠基體作用。這些作用都是由化學鍵提供的。普通氧化鋁的表面改性劑以傳統(tǒng)的硅烷偶聯(lián)劑為主。

2）表面接枝改性

表面接枝改性是指將表面接有活性基團的無機粒子分散至引發(fā)單體中，然后經(jīng)引發(fā)劑作用，單體在無機粒子表面聚合形成包覆層。表面接枝的聚合物有聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、超支化聚合物等。

經(jīng)過改性的氧化鋁導熱粉體極大提高了它們在高分子基體中的分散性和填充均勻度，具備更優(yōu)的應用性能。

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來源參考：賈春燕，李東紅，楊雙鳳。導熱填料氧化鋁的表面處理研究（中國鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司）