窒化アルミニウム粉末は高い熱伝導性と絶縁性を有しており、熱伝導性界面材料に添加することで材料の熱伝導率を大幅に向上させることができます。AlNは優れていますが、非常に吸収されやすいという欠点があります。水分や酸素に触れると加水分解や酸化が起こり、熱伝導率や放熱性能が低下します。また、表面処理や改質を行わない AlN 粉末は、ポリマー材料と均一に混合することが困難であるため、良好な熱伝導率チャネル、相互貫入ネットワークを形成することが困難です。
窒化アルミニウムの加水分解過程:AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑
熱伝導性材料におけるAlNの用途を拡大するには、まず解決しなければならないのは、加水分解、酸化、分散が難しいという問題です。現在の主流は、粉末表面に物理吸着や化学処理を施し、AlN粉末表面に薄い反応層をコーティングまたは形成することで、AlN粉末と水との加水分解反応を防止する方法である。
主な方法としては、コーティング改質法、表面化学改質法、熱処理法などが挙げられます。
1. コーティング改質方法
コーティング改質は、AlN粉末の表面を無機化合物または有機化合物でコーティングし、粒子の凝集を弱めたり遮蔽したりする役割を果たし、古くから適用されてきた伝統的な改質方法です。コーティングの改質に使用される改質剤には、界面活性剤、無機化合物、超分散剤などがあります。
① 界面活性剤法:AlN 粒子の表面電荷の性質に応じて、カチオン性またはアニオン性界面活性剤を添加し、粉末分散系内の気液界面張力、固液界面張力を変化させ、粉末分散系上の炭素鎖と酸素鎖の形成を変化させます。一定の厚みのコーティング層とともに粉末の表面が外側に伸びます。
② 無機コーティング改質:AlN 粉末の無機表面改質とは、無機化合物または金属を表面に堆積させてコーティング膜を形成したり、コアシェル複合粒子を形成したりして、粉末の表面に改質を施すことです。コーティング材料の性質。
③超分散剤:超分散剤は両親媒性構造という点では従来の界面活性剤に似ていますが、界面活性剤の親水基と親油基が固定基と溶媒化鎖に置き換わっています。アンカー基は、イオン結合、共有結合、水素結合、ファンデルワールス力などの相互作用により、一点または多点アンカーの形で粒子表面に強固に吸着し、その可溶化鎖を適合性に合わせて調整することができます。重合モノマーの選択や共重合モノマーの比率を変えることにより、分散媒に応じた最適な分散を実現します。
2. 表面化学修飾
表面化学修飾は、表面修飾剤と粒子表面の間の化学反応または化学吸着によって達成されます。ポリマーの長いリンクは粉末の表面で分岐しています。長鎖に親水性基を含むポリマーは水媒体中で水和により伸び、三次元的な障壁の役割を果たすため、AlN粉末の媒体中への分散は静電反発力に加えて空間抵抗にも依存します。効果は非常に明らかです。
①カップリング剤修飾:カップリング剤は、無機粒子の表面と反応する極性基と、有機物と反応性または相溶性のある有機官能基の両方を有する化合物の一種です。その役割は、一方の端が粉末の表面と結合し、もう一方の端が分散媒体と強い相互作用を持ち、AlN粉末とポリマー材料の親和性を向上させ、粉末を分散させることです。ポリマー材料。
② 疎水化処理:疎水化処理は、AlN 粉末の表面周囲に疎水基(長鎖アルキル基、鎖状炭化水素基、シクロアルキル基など)を持つ有機材料を選択し、アルキル基などを表面に強固に結合させます。粉末状であり、強い疎水性を示します。
③ 表面グラフト改質法 表面グラフト重合とは、化学反応により AlN 粉末の表面にポリマー結合をグラフトするもので、有機溶媒やポリマー中での粒子の分散を大幅に向上させることができます。
④AlN粉末の表面をリン酸、リン酸二水素等で無機酸修飾すると、AlNの耐加水分解性が向上するだけでなく、粉末の分散性も向上することが分かりました。 AlN 懸濁液の経時値と水中での AlN の安定性の関係は、使用する無機酸試薬によって異なります。
3. 熱処理等の方法
熱処理法は、粉末を熱処理することにより表面に酸化を生じさせ、緻密な酸化アルミニウムの保護膜を形成させ、耐加水分解性を付与する方法である。
高エネルギー処理、超音波、カプセル化改質などの他の改質方法も、AlN 粉末の表面改質に使用できます。通常、これらの方法は他の方法と組み合わせて、粉末の表面改質により良い効果を達成します。