氧化铝导热粉体为什么要进行表面改性以及如何改性？

氧化铝是一种常见的导热粉体，因为导热性能及电绝缘性良好、硬度高、耐热性强、耐磨性优良等优势，被广泛用作硅橡胶、橡胶、塑料、陶瓷、耐火材料等的填料。然而，氧化铝若要得到大量应用，还需对其进行表面改性。今天，金戈新材就为您解读其中的原因，以及常见改性方法。

丨氧化铝导热粉体为什么要改性？

氧化铝导热粉体表面极性高，与高分子材料相容性差，在树脂基体中很难分散均匀，加工难度增大，无法实现大量填充。且氧化铝颗粒与树脂表面张力差异，导致高分子基体很难润湿颗粒表面，使得二者界面处存在空气间隙，界面热阻增加，使得复合材料的力学性能及导热性能等无法达到预期目标。

因此必须对氧化铝导热粉体进行表面处理，降低颗粒之间团聚作用，改善导热粉体与树脂基体之间的相容性，提高粉体在树脂基体中的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。

丨氧化铝导热粉体如何改性？

氧化铝导热粉体的改性主要是通过物理或化学方法对粉体颗粒进行改性，有目的地改变其表面的物理化学性质，如表面能、表面极性等，能很好地解决氧化铝粉体分散性差的问题。

01：物理方法。采用物理法对氧化铝导热粉体改性主要是指通过机械力、超声波分散或者高能处理法使其在介质中均匀分散。机械力分散主要是通过研磨、球磨、砂磨、高速搅拌等方式使无机纳米粒子与高分子聚合物机械共混，形成无机/有机复合材料。超声波分散是利用超声空化时产生的局部高温、高压或强冲击波和微射流等，减小纳米粒子间的作用能，防止纳米粒子团聚。高能处理法主要是通过高能粒子（包括紫外光、微波、电晕、等离子体射线等）作用，使纳米粒子表面受激产生活性点，增加表面活性，易于其他物质附着或发生化学反应，从而达到改性目的。

02：化学方法。化学法改性主要是利用氧化铝导热粉体表面基团（-OH）与处理剂进行化学反应，使氧化铝表面结构改变，进行实现表面化学改性。根据化学改性不同又可分为化学偶联改性和表面接枝改性。

1）化学偶联改性

化学偶联改性是利用有机物分子中的官能团与无机粉体表面生成化学键，偶联剂通过化学键的作用力紧密包覆在粉体表面，使粉体表面有机化而达到表面改性的方法。化学键理论认为偶联剂作表面改性剂时，可以改善粉体的分散性和粉体与基体的结合能力，相当于一个桥梁。偶联剂的作用机理主要是其有两个官能团，一个官能团是亲无机基团，可与无机填料作用；另一个是亲有机基团，可与硅橡胶基体作用。这些作用都是由化学键提供的。普通氧化铝的表面改性剂以传统的硅烷偶联剂为主。

2）表面接枝改性

表面接枝改性是指将表面接有活性基团的无机粒子分散至引发单体中，然后经引发剂作用，单体在无机粒子表面聚合形成包覆层。表面接枝的聚合物有聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、超支化聚合物等。

经过改性的氧化铝导热粉体极大提高了它们在高分子基体中的分散性和填充均匀度，具备更优的应用性能。

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来源参考：贾春燕，李东红，杨双凤。导热填料氧化铝的表面处理研究（中国铝业郑州有色金属研究院有限公司）