納米級(jí)球形氧化鋁粉末在國(guó)內(nèi)暫時(shí)沒(méi)有哪個(gè)廠家可以生產(chǎn),納米是指一維尺度粒徑小于1微米,由于粒徑太小形貌上無(wú)法區(qū)分,在納米氧化鋁粉體的用途作用廣泛還有著優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和分散性,這些很大程度上是取決于粉末粒徑的大小。克服納米化而導(dǎo)致的顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象無(wú)疑是納米材料性質(zhì)穩(wěn)定、功能發(fā)揮的關(guān)鍵。目前對(duì)于納米氧化鋁的制備通常可使用拜耳法和電熔法來(lái)生產(chǎn)α-Al2O3粉體, 高分散的水合納米氧化鋁粉體,灼燒后純度可達(dá)到99.6%,納米氧化鋁粉體廣泛運(yùn)用于制備各種導(dǎo)熱界面材料填料用導(dǎo)熱粉。常用的幾種規(guī)格納米氧化鋁,300納米(0.3微米)、500納米(0.5微米)、800納米(0.8微米)。
納米氧化鋁粉體α-Al2O3屬于高溫穩(wěn)定晶型,納米氧化鋁粉末具有較高的熔點(diǎn)和很高的化學(xué)穩(wěn)定性。納米氧化鋁材料的特殊光電特性、高磁阻現(xiàn)象、非線性電阻現(xiàn)象、在高溫下仍具有的高強(qiáng)、高韌、穩(wěn)定性好、具有良好的絕緣性能等特性,以及各種納米粉體材料共有的量子尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng),體積效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)的作用而具有良好的熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)以及化學(xué)方面的性質(zhì),因此被廣泛用于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(輕工、化工、建材等)以及新材料等高科技領(lǐng)域。
納米氧化鋁在沒(méi)有經(jīng)表面改性前沒(méi)有比納米氧化鋁粉體經(jīng)表面改性后容易分散性,消除了粒子表面的帶電效應(yīng),防止了團(tuán)聚,不管是添加到各種有機(jī)硅、丙烯酸樹脂,聚氨酯樹脂,環(huán)氧樹脂,三聚氰胺樹脂,硅丙乳液等樹脂的水性液體中在導(dǎo)熱界面材料填料中、還是作為添加劑也可用于涂料、陶瓷、紡織等行業(yè)中。東超新材料通過(guò)提高納米氧化鋁粉體粒子的表面活性,改善納米氧化鋁粉體粒子與分散介質(zhì)之間的相容性,使之與分散介質(zhì)達(dá)到良好的浸潤(rùn)狀態(tài),為納米氧化鋁粉體的偶聯(lián)、接枝創(chuàng)造了條件。根據(jù)修飾劑與納米氧化鋁粉體粒子表面的作用機(jī)理,可將納米氧化鋁的修飾方法分為表面物理修飾和表面化學(xué)修飾。納米氧化鋁粉體經(jīng)表面改性后,其吸附、潤(rùn)濕、分散等一系列表面性質(zhì)都將發(fā)生變化。
納米氧化鋁表面殘留部分羥基及剩余電荷,利用這種性質(zhì)可有目的地選擇改性劑使之進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),改變氧化鋁表面的結(jié)構(gòu)和狀態(tài),達(dá)到表面改性的目的。納米氧化鋁表面化學(xué)修飾常見的方法有以下幾種:偶聯(lián)劑法、接枝法、接枝一包覆法。
(1)偶聯(lián)劑法
納米氧化鋁粉體表面能較高,與表面能比較低的有機(jī)體系親和性差。當(dāng)兩者共混時(shí),容易形成相分離。解決方法通常采用偶聯(lián)技術(shù)。偶聯(lián)劑一般是雙功能基團(tuán)的化合物,可后時(shí)與無(wú)機(jī)物和有機(jī)物反應(yīng),當(dāng)偶聯(lián)劑處理時(shí),其一端與氧化鋁表面的羥基結(jié)合,另一端與分散介質(zhì)作用。常用于納米氧化鋁表面處理的偶聯(lián)劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等。
(2)接枝法
納米氧化鋁的表面存在活性的羥基,以羥基作為接枝反應(yīng)的活性點(diǎn),接枝油溶性其團(tuán),接枝物一般為小分子,本質(zhì)上偶聯(lián)處理也等同于接枝。該方法優(yōu)點(diǎn)是接枝的量可以控制,效率較高。常見的接枝小分子有硬脂酸、44-二苯基甲烷二異氰酸、甲基-24-二異氰酸酯等。
(3)接枝一包覆法
接枝一包覆法先通過(guò)接枝或偶聯(lián)技術(shù)在納米氧化鋁表面形成一層有機(jī)物(多為小分子),然后再用引發(fā)劑使單體在粉末表面有機(jī)層上接枝聚合,最后形成以氧化鋁為核,聚合層為殼層的無(wú)機(jī)一有機(jī)“核一殼”式結(jié)構(gòu)。接枝一包覆法的優(yōu)點(diǎn)是殼層厚度可以通過(guò)有機(jī)物加入量來(lái)控制。
納米氧化鋁粉體表面物理修飾高能處理法主要是通過(guò)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(diǎn),增加表面活性,易于其他物質(zhì)附著或發(fā)生化學(xué)反應(yīng),改變氧化鋁表面的結(jié)構(gòu)和狀態(tài),達(dá)到表面改性的目的。
(1)吸附
納米氧化鋁粉體在水溶液中分散性極差,易團(tuán)聚。使用表面活性劑可以防止納米氧化鋁粉體的團(tuán)聚,使其分散更均勻。表面活性劑帶有兩個(gè)極性不同的集團(tuán),極性的親水基團(tuán)與水相溶,非極性的親油基吸附到粒子的表面,這樣在粉末表面活性劑向外伸展形成粒子束,阻止了粉末間的相互接觸,避免團(tuán)聚的發(fā)生。
(2)包覆
與吸附方法一樣,包覆也是通過(guò)將異質(zhì)材料沉積在納米氧化鋁粉體的表面,形成核層為納米氧化鋁,殼層為與氧化鋁無(wú)化學(xué)結(jié)合的“核一殼”結(jié)構(gòu),防止粒子間的團(tuán)聚,通常包覆量較吸附量更大些。
(4)其它方法
實(shí)際上,在納米氧化鋁粉體分散方面可用到物理修飾方法很多,如表面沉積、表面化學(xué)鍍等,往往形成氧化鋁基的復(fù)合材料,提高納米氧化鋁粉體分散性的同時(shí),也在一定程度上掩蓋了納米氧化鋁粉體本身特性。
納米氧化鋁表面修飾在分散和改性等方面受到了廣泛的重視,應(yīng)用的表面修飾劑的種類也越來(lái)越多,東莞新材料納米氧化鋁粉體的表面特性,導(dǎo)熱界面填料(導(dǎo)熱灌封膠、導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱雙面膠)、塑料、橡膠改性等以便有針對(duì)性地對(duì)其改性。
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