导热粉体粒子加入到聚合物基体中时,由于极性、表面化学基团等因素与基体间的相容性很差,导致其在有机体中很难均匀分散,经常发生团聚,影响聚合物的导热及其他物流性能。因此,需要对导热粉体进行表面改性处理,或者加入助剂强化其在树脂中的均匀分散和稳定存在。
不进行表处粉体加入聚合体系中,粒子团聚体无法有效打开,粒子间存在空气,而空气的热导低于树脂基体的1/10;若不改善其表面化学性质,增强和有机硅聚合物的湿润性,则树脂基体分子无法扩散进入粒子空隙内驱除这部分空气从而提高热导。
1,1改性方法及原理;
粉体的表面改性是指采用一定的方法对粒子的表面进行处理、修饰及加工,有目的地改变粉体表面的物理、化学性质,以满足粉体加工及应用的一门技术和学科。目前粉体改性的方法很多,从原理上分为化学法、机械力学法、物理法等;按处理剂分聚合物处理、表面活性剂处理、无机物修饰、偶联剂处理及复合处理等;按处理工业分为干法处理和湿法处理。
1,1,2物理改性法
物理改性法一般指不用表面改性剂而对粉体进行表面更性的方法,包括电磁波、中子流、一些射线粒子辐照处理、超声、热处理及电化学处理、等离子处理等。
如辐照能改变粉体粒子表面结构及电荷性质,在其表面产生空穴,缺陷,加剧粒子表面的不均匀性,改变表面能量的状态,从而改变粒子表面的湿润性。采用聚合性气体的等离子对粉体表面进行处理,可在粉体表面形成聚合物薄膜,其原理是利用等离子的聚合技术,通过激励活化有机化合物单体,形成气相自由基,当气相自由基吸附在固体表面时,形成表面自由基,从而与气相单体或等离子体中产生的衍生单体在表面发生聚合反应,生成大分子量的聚合物薄膜
1,1,3 化学改性法
化学改性包括表面包覆修饰及表面化学修饰
1)固相包覆法;通常指对,常温下互不黏性也不发生化学反应的两种物质进行一定的处理。使一种物质或几种物质包覆铜在超细粉体粒子表面从而实现表面改性的目的。如AIN粉末容易水解,所以可采用干法固相包覆对其表面进行改性。将AIN粉末和聚PS粉末在一定条件下经高速混合、超高速混合冲击后将表面包覆修饰接枝于AIN粒子表面,从而实现表面改性的目的。
2)液相包覆法;通过化学方式在液相中对粉体进行表面包覆的技术。粉体液相包覆法主要特征是最终接枝包覆在超细粉体粒子表面的聚合物改性剂是在改性过程中同时合成的,与开始加入的化学药剂并不一致,按改性工艺又可分为接枝聚合法和乳液聚合法。如在氧化硅存在下甲基丙烯酸单体的无皂乳液聚合反应后在氧化硅粒子表面包覆一层约9nm厚的PMMA聚合物。可以使用过硫酸钾做引发剂,引发MMA在a-AI2O3粒子表面的无皂乳液聚合实现对其表面包覆改性。
3)表面化学修饰;利用各种表面处理剂对粉体表面进行改性的方法,统称为表面化学修饰,改性。该法是应用最广的超新粉体表面改性处理方法,主要利用处理剂和粉体粒子表面进行吸附和化学反应等,实现粉体表面处理目的。
表面处理剂主要有有机单体、有机低聚物、表面活性剂、偶联剂四类。不饱和有机酸作为超新粉体的表面改性剂带有一个或多个不饱和双键及一个多个羟基,碳原子在10以下,如丙烯酸,马来酸等。偶联剂大致分为硅烷、钛酸酯、铝酸酯偶联剂等。
偶联剂作为表面处理剂使用最为普遍,实际使用方式主要有两种,即预处理法和直接加入法。预处理法指先用偶联剂对粉体粒子表面进行处理,制备出表面活性粉体粒子,在把处理过的粒子和树脂进行混合。直接加入法指将所有配合剂和树脂一起混合,这一方法应控制料温低于偶联剂的分解温度,并注意加料次序以避免其他助剂与偶联剂先行反应,降低其使用效果。
一般讲,预处理法比直接加入法要好得多,同时预处理法依据施工不同又分为干法和湿法两种。