Oberflächenbehandlung von Aluminiumnitrid(Aln)-Pulver

Aluminiumnitridpulver verfügt über eine hohe Wärmeleitfähigkeit und isolierende Eigenschaft. Durch die Zugabe zum wärmeleitenden Grenzflächenmaterial kann die Wärmeleitfähigkeit des Materials erheblich verbessert werden. AlN ist zwar gut, hat aber einen Nachteil: Es ist ein Material, das extrem leicht zu absorbieren ist Feuchtigkeit und Sauerstoff, sobald es mit Feuchtigkeit und Sauerstoff in Kontakt kommt, wird es hydrolysiert und oxidiert und verliert seine Wärmeleitfähigkeit und Wärmeableitungsleistungseigenschaften. Und AlN-Pulver lässt sich ohne Oberflächenbehandlung und -modifikation nur schwer gleichmäßig mit Polymermaterialien vermischen, so dass es schwierig ist, ein gut wärmeleitfähiges Kanal- und Durchdringungsnetzwerk zu bilden.

Hydrolyseprozess von Aluminiumnitrid: AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3 ↑

Um die Anwendung von AlN in wärmeleitenden Materialien zu erweitern, muss natürlich zunächst das Problem seiner Hydrolyse, Oxidation und schwierigen Dispergierung gelöst werden. Die derzeit gängige Methode besteht darin, die entsprechende physikalische Adsorption oder chemische Behandlung auf der Oberfläche des Pulvers durchzuführen und die Oberfläche des AlN-Pulvers mit einer dünnen Reaktionsschicht zu beschichten oder zu bilden, um die Hydrolysereaktion zwischen AlN-Pulver und Wasser zu verhindern.

Zu den Hauptmethoden gehören Beschichtungsmodifizierungsverfahren, chemische Oberflächenmodifizierungsverfahren, Wärmebehandlungsverfahren usw.

1. Methode zur Beschichtungsmodifikation

Die Beschichtungsmodifikation ist eine traditionelle Modifizierungsmethode, die seit langem angewendet wird. Dabei werden anorganische oder organische Verbindungen verwendet, um die Oberfläche von AlN-Pulver zu beschichten und eine Rolle bei der Schwächung oder Abschirmung der Partikelagglomeration zu spielen. Zu den zur Beschichtungsmodifizierung verwendeten Modifikatoren gehören Tenside, anorganische Verbindungen und Hyperdispersionsmittel.

① Tensidmethode: Je nach Art der Oberflächenladung von AlN-Partikeln verändert die Zugabe von kationischen oder anionischen Tensiden die Gas-Flüssigkeits-, Fest-Flüssigkeits-Grenzflächenspannung im Pulverdispersionssystem und bildet Kohlenstoff- und Sauerstoffketten auf dem Oberfläche des Pulvers, die sich bei einer bestimmten Dicke der Beschichtungsschicht nach außen ausdehnt.

② Modifizierung anorganischer Beschichtungen: Bei der anorganischen Oberflächenmodifizierung von AlN-Pulver werden anorganische Verbindungen oder Metalle durch bestimmte Mittel auf der Oberfläche abgeschieden, um einen Beschichtungsfilm zu bilden, oder durch die Bildung von Kern-Schale-Verbundpartikeln wird die modifizierte Oberfläche des Pulvers dargestellt die Art des Beschichtungsmaterials.

③ Hyperdispersionsmittel: Hyperdispersionsmittel ähneln in ihrer amphiphilen Struktur herkömmlichen Tensiden, jedoch sind die hydrophilen und lipophilen Gruppen der Tenside durch Ankergruppen und lösungsmittelhaltige Ketten ersetzt. Verankerungsgruppen können durch Ionenbindung, kovalente Bindung, Wasserstoffbrückenbindung und Van-der-Waals-Kräfte sowie andere Wechselwirkungen in Form von Einzelpunkt- oder Mehrpunktverankerung fest auf der Partikeloberfläche adsorbiert werden und ihre solubilisierte Kette kann an ihre Kompatibilität angepasst werden mit dem Dispergiermedium durch die Auswahl verschiedener Polymerisationsmonomere oder die Änderung des Verhältnisses der Copolymerisationsmonomere.

2. Chemische Oberflächenmodifikation

Die chemische Oberflächenmodifizierung erfolgt durch eine chemische Reaktion oder chemische Adsorption zwischen dem Oberflächenmodifikator und der Partikeloberfläche. Die Polymer-Langglieder sind auf der Oberfläche des Pulvers verzweigt. Das Polymer, das hydrophile Gruppen in der langen Kette enthält, dehnt sich durch die Hydratation im Wassermedium aus und bildet eine dreidimensionale Barriere, so dass die Dispersion von AlN-Pulver im Medium zusätzlich zur elektrostatischen Abstoßung und zum Raumwiderstand erforderlich ist. Der Effekt ist sehr offensichtlich.

① Kupplungsmittelmodifikation: Kupplungsmittel ist eine Art Verbindung, die sowohl polare Gruppen, die mit der Oberfläche anorganischer Partikel reagieren können, als auch organische funktionelle Gruppen aufweist, die mit organischem Material reaktiv oder kompatibel sind. Seine Aufgabe besteht darin, dass ein Ende mit der Oberfläche des Pulvers verbunden werden kann und das andere Ende eine starke Wechselwirkung mit dem Dispergiermedium haben kann, sodass die Affinität von AlN-Pulver und Polymermaterialien verbessert werden kann, um die Dispersion des Pulvers zu erreichen das Polymermaterial.

② Hydrophobe Behandlung: Bei der hydrophoben Behandlung werden organische Materialien mit hydrophoben Gruppen (wie langkettige Alkylgruppen, kettenförmige Kohlenwasserstoffgruppen und Cycloalkylgruppen usw.) um die Oberfläche des AlN-Pulvers ausgewählt, sodass die Alkylgruppen und andere Substanzen fest mit der Oberfläche verbunden werden des Pulvers, das eine starke Hydrophobie aufweist.

③ Oberflächenpfropfungsmodifikationsmethode Bei der Oberflächenpfropfpolymerisation werden Polymerverbindungen durch chemische Reaktion auf die Oberfläche von AlN-Pulvern gepfropft, wodurch die Dispersion von Partikeln in organischen Lösungsmitteln oder Polymeren erheblich verbessert werden kann.

④ Durch die anorganische Säuremodifikation unter Verwendung von Phosphorsäure, Dihydrogenphosphat usw. auf der Oberfläche von AlN-Pulver wurde festgestellt, dass AlN nicht nur hydrolysebeständig gemacht werden kann, sondern auch die Dispersion des Pulvers verbessern kann. Die Beziehung zwischen dem Wert der AlN-Suspension über die Zeit und der Stabilität von AlN in Wasser hängt von den verwendeten anorganischen Säurereagenzien ab.

3. Wärmebehandlung und andere Methoden

Die Wärmebehandlungsmethode besteht darin, durch Wärmebehandlung des Pulvers eine Hydrolysebeständigkeit zu erzeugen, sodass auf der Oberfläche eine Oxidation auftritt und ein dichter Schutzfilm aus Aluminiumoxid entsteht.

Andere Modifizierungsmethoden, wie z. B. Hochenergiebehandlung, Ultraschall oder Einkapselungsmodifikation, können ebenfalls eine Oberflächenmodifikation von AlN-Pulver sein. Normalerweise werden diese Methoden mit anderen Methoden kombiniert, um eine bessere Wirkung auf die Oberflächenmodifizierung des Pulvers zu erzielen.