導(dǎo)熱氧化鋁的形貌與表面改性

在電子產(chǎn)品、電子設(shè)備的使用過程中，“熱量”的產(chǎn)生不可避免——尤其是隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元件、集成電路趨于密集化、小型化后，但為了確保產(chǎn)品的使用壽命和質(zhì)量可靠性，這些熱量要迅速有效地得以散失。

　　目前來說，zui為常用的方法是在電子產(chǎn)品的發(fā)熱體與散熱設(shè)施之間的接觸面，涂敷具有良好柔韌性、壓縮性能以及熱傳導(dǎo)率的導(dǎo)熱硅膠，它們除了起到傳熱媒介作用外，還具有防潮、防塵、防腐蝕、防震等性能。由于普通硅膠是熱的不良導(dǎo)體，因此需要添加適合的導(dǎo)熱填料以提高其導(dǎo)熱性能，而在無機非金屬導(dǎo)熱絕緣粉體填料中，zui為常見的有：氮化鋁、氧化鋁、氧化鋅、氧化鈹、氧化硅、氮化硼等。

與其他填料相比，氧化鋁的導(dǎo)熱率不高，但也基本能滿足“導(dǎo)熱界面材料、導(dǎo)熱工程塑料以及鋁基覆銅板等領(lǐng)域填充劑”的應(yīng)用，且價格較低，來源較廣，填充量較大，是高導(dǎo)熱絕緣聚合物的經(jīng)濟適用型填料。不過導(dǎo)熱硅膠也不會對所有的氧化鋁填料都一視同仁，全盤接受。身為電子業(yè)中的關(guān)鍵材料，導(dǎo)熱硅膠對氧化鋁填料也有自己的一套要求。

     01、對形貌的要求

　　氧化鋁填料之所以能夠起到導(dǎo)熱作用，是因為添加了足夠多的填料后，它們能在硅膠基體中相互接觸，并在復(fù)合材料中形成局部的導(dǎo)熱鏈或?qū)峋W(wǎng)。因此為了提高導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱率，一方面需要填料能在基體中形成導(dǎo)熱鏈或?qū)峋W(wǎng)，另一方面則需要提高氧化鋁填料自身導(dǎo)熱率。

 范圍內(nèi)，隨著氧化鋁用量的增加，封裝膠的熱導(dǎo)率逐步增加，雖說片狀氧化鋁更易形成導(dǎo)熱鏈和導(dǎo)熱網(wǎng)，但由于顆粒和顆粒的接觸碰撞大，會導(dǎo)致體系的粘度大且硅膠柔韌性大幅下降，因此并不適用于導(dǎo)熱硅膠中，因此當(dāng)前在高導(dǎo)熱絕緣材料中填充的氧化鋁形貌主要以球形（類球形）為主。當(dāng)氧化鋁顆粒的球形度越高，其表面能就越小，球的表面流動性越好，與基體攪拌成膜均勻，體系粘度就越低。因此制備成硅膠材料時，填料氧化鋁球形度越高，其柔韌性越高。

　　在提高氧化鋁自身的導(dǎo)熱率方面，需要從晶體的結(jié)晶程度和致密度下手。因為α相氧化鋁為六方結(jié)構(gòu)，是氧化鋁變體中zui為致密的結(jié)構(gòu)，因此氧化鋁填料具有高的α相含量。制備球形氧化鋁通常有兩種工藝，熔融法和高溫煅燒法。其中熔融法所得的氧化鋁顆粒雖然球形度夠高，但因為熔融過程在晶體內(nèi)部往往會形成氣孔及空位等晶體缺陷，因此會導(dǎo)致顆粒的致密度降低，從而降低其導(dǎo)熱率。而后者是長時間的晶體生長，其結(jié)晶發(fā)育完整，化學(xué)純度高，顆粒具有非常高的真密度，因此其導(dǎo)熱率要比熔融法生產(chǎn)的球形氧化鋁高。

      02、表面改性

　　如果說沒有球形氧化鋁，那么經(jīng)過表面改性的普通氧化鋁填料也不失為一個選擇。由于普通氧化鋁表面極性較強，在聚合物中難以均勻分散；再加上需要高填充量才能獲得較好的導(dǎo)熱性能，因此就會導(dǎo)致硅橡膠的黏度增大，同時也大幅降低了硅橡膠的力學(xué)性能，使其應(yīng)用范圍受限。因此該如何改善普通氧化鋁的表面性能，并提高其在硅橡膠中的填充量就成為了關(guān)鍵。

　　目前，普通氧化鋁的表面改性劑以傳統(tǒng)的硅烷偶聯(lián)劑為主。但根據(jù)多項研究結(jié)果來看，短鏈硅烷偶聯(lián)劑作表面改性劑時，對熱導(dǎo)率的提高很有限。因此為了克服短鏈硅烷偶聯(lián)劑作表面改性劑時存在的缺陷，程憲濤等采用十六烷基三甲氧基硅烷對氧化鋁進行表面改性，改性前后的對比可看下圖。

　　經(jīng)該硅烷偶聯(lián)劑改性后，氧化鋁粉體分散均勻，顆粒無明顯團聚現(xiàn)象存在，粉體棱角減少；而未改性氧化鋁顆粒團聚較多，粉體形貌也較粗糙。據(jù)分析，改性氧化鋁分散性提高可能是因為氧化鋁表面包覆一層硅烷偶聯(lián)劑后，表面極性降低；改性氧化鋁表面形貌的改變可能是因為改性時機械力的作用，導(dǎo)致氧化鋁表面棱角減少，變得圓滑?？偠灾?jīng)過表面改性處理后，確實達到降低氧化鋁表面極性、提高其與硅橡膠相容性的目的。

03、壹石通Estone球形氧化鋁 技術(shù)指標(biāo)

*ASA系列（高純高導(dǎo)）：在SLA系列基礎(chǔ)上改進的含有更高α相（99%以上），球形率更高，氧化鋁純度更高的高純高導(dǎo)熱產(chǎn)品。

*關(guān)鍵應(yīng)用：

1. 熱界面材料：導(dǎo)熱硅膠墊片、導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱灌封膠、導(dǎo)熱雙面膠、相變化材料等；

2. 導(dǎo)熱工程塑料：LED燈罩、開關(guān)外殼、電子產(chǎn)品殼體、電器產(chǎn)品散熱部件等；

3. 導(dǎo)熱鋁基覆銅板（Al Based Copper Clad Laminate）：大功率LED電路基板、電源電路板等；

4. 氧化鋁陶瓷過濾器，人造剛玉、人造藍寶石原料。