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氧化铝导热粉是一种广泛应用的导热填料,因其良好的导热性能、低廉的成本和高填充性能而受到重视。氧化铝的形态包括球形、准球形(椭球结构)、角形和片状,不同形态的氧化铝在导热性能和加工性能上存在差异。 随着电子设备的小型化和高性能化,对导热材料的需求日益增长。氧化铝导热粉作为一种常见的导热填料,虽然具有良好的导热性能,但其表面性质和分散性限制了其在复合材料中的应用效果。因此,对氧化铝导热粉进行改性成为提高其性能和拓宽应用范围的关键。
球形氧化铝和准球形氧化铝因其较高的球形度、较小的表面能和良好的表面流动性,能与聚合物基体混合得更加均匀,从而制备出均匀性更好的复合材料。与片状氧化铝相比,球形氧化铝和准球形氧化铝在相同填充量下的导热性能略逊一筹,但在低填充量下,它们的导热性能可以与片状氧化铝相媲美。此外,球形氧化铝和准球形氧化铝的加工粘度较小,易于加工,并具有较好的力学性能和柔韧性,因此在市场上应用更广泛。
片状氧化铝的导热性能相对更优,但其表面能较大,流动性较差,颗粒间易粘附,导致混合体系粘度较高,难以实现大量填充,最终影响导热材料的均匀性和柔韧性。因此,片状氧化铝在导热领域的应用相对较少。
为了进一步提高导热性能,研究者们通过表面改性技术改善氧化铝粉体与高分子基体的界面相容性,提高它们在高分子基体中的分散性,从而获得性能优异的复合材料。表面改性可以降低氧化铝粉体的吸油值,提高分散性,减少颗粒团聚现象。
氧化铝导热粉在聚合物中的应用表现主要取决于聚合物基体类型、氧化铝的粒径和形态、表面处理方式、氧化铝含量以及加工条件等因素。通过表面改性,可以提高氧化铝的导热性能,方法包括改善界面粘附性、减少氧化铝团聚、提高填充效率以及减少孔隙率等。
虽然氧化铝的导热系数相对不高,但其化学性质稳定,绝缘性能好,填充到聚合物中的粘度较低,可得到高的填充率,且性价比极高,因此在导热填料中应用广泛。氧化铝导热填料在超细粒度、结晶程度、颗粒形貌、复配工艺及表面改性等方面仍有进一步研究的潜力,以提升其应用性能。
改性效果:通过表面改性技术,如硅烷偶联剂改性、羧基化、氨基化等方法,可以改变氧化铝粉体的表面性质,提高其在高分子基体中的分散性和填充性。此外,通过将氧化铝纳米颗粒、氮化硼填料掺杂到导热填料中,可以增加界面接触面积,提高热传导效率。通过这些改性方法,可以显著提高氧化铝导热粉在聚合物中的应用性能,使其在电子设备散热管理中发挥更大的作用。
复合填料的应用:将两种或多种不同的导热填料混合在一起,形成一种新的导热填料,如氧化铝/氮化硼复合填料、氧化铝/石墨烯复合填料等,可以综合利用各种填料的优点,提高其导热性能和稳定性。
氧化铝在聚氨酯混合复合填料中的应用:氧化铝导热粉体表面极性高,与高分子材料相容性差,因此在树脂基体中难以分散均匀。通过对氧化铝导热粉体进行表面处理,如使用偶联剂进行改性,可以降低颗粒之间的团聚作用,改善与树脂基体之间的相容性,提高分散性和填充均匀度,从而获得具备优异性能的高分子复合材料。
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