中國粉體網(wǎng)訊  在覆銅板中，球形硅微粉以優(yōu)秀的流動性可以實現(xiàn)在覆銅板樹脂基體中的高填充，從而進一步降低生產(chǎn)成本、減小基本的熱膨脹系數(shù)和介電常數(shù)。高頻覆銅板目前最常用的體系之一是PTFE樹脂，要求填料具有高填充量，但是隨著填充量的增多，體系黏度會急劇增加，材料的流動性、滲透性變差，球形硅微粉在樹脂中分散困難，易出現(xiàn)團聚的問題。為解決上述問題，通常需要對球形硅微粉進行表面處理。

來源：日本電化學(xué)株式會社

通過表面處理改性，可以減小球形硅微粉之間的相互作用，有效防止團聚，降低整個體系的黏度，改善體系的流動性，還可以增強球形硅微粉與PTFE樹脂基體的相容性，使顆粒在膠水中均勻分散。

在環(huán)氧塑封料中，為了提升球形硅微粉在環(huán)氧塑封料內(nèi)填充率的同時保持塑封料良好的流動性，一些產(chǎn)品會采用不同粒徑的球形硅微粉互摻形成某種級配關(guān)系來提高堆積效率，從而提高球形硅微粉的填充量，提升環(huán)氧塑封料的導(dǎo)熱性能，降低熱膨脹系數(shù)，控制成本。

在摻入環(huán)氧塑封料基體前，球形硅微粉一般要經(jīng)過表面改性來改善其與環(huán)氧樹脂基體的界面結(jié)合，以獲得更好的物理力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能。

改性前后的球形硅微粉

總之，相較于普通二氧化硅而言，球形二氧化硅直接應(yīng)用于材料中各項性能已經(jīng)有一定提升，但經(jīng)過表面改性后的球形二氧化硅性能更優(yōu)。

偶聯(lián)劑改性

通過化學(xué)處理對無機粉體進行表面改性是提高無機粉體在基體介質(zhì)中分散穩(wěn)定性的有效方法。偶聯(lián)劑改性作為典型的化學(xué)改性方法，它的應(yīng)用范圍最廣，工業(yè)體系最全。偶聯(lián)劑按分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)可以分為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑等。

硅烷偶聯(lián)劑改性硅微粉機理圖

硅烷偶聯(lián)劑改性：硅烷偶聯(lián)劑種類繁多，選擇靈活，應(yīng)用更加廣泛，可根據(jù)不同的基體介質(zhì)選擇含對應(yīng)官能團的偶聯(lián)劑作表面改性劑。二氧化硅的硅烷化改性是通過硅烷偶聯(lián)劑的水解、縮合反應(yīng)實現(xiàn)的。另外，在有水存在的情況下，硅烷偶聯(lián)劑會發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生硅醇，硅醇易與二氧化硅表面羥基發(fā)生脫水縮合反應(yīng)，同時硅醇也會脫水自聚。

鈦酸酯偶聯(lián)劑改性：鈦酸酯偶聯(lián)劑與硅微粉的主要作用機理是鈦酸酯分子結(jié)構(gòu)中親無機基團(RO)_m與硅微粉表面的羥基發(fā)生化學(xué)作用，在硅微粉表面形成單分子層，同時釋放出異丙醇。

聚合物接枝改性

采用特定的方法可以將合成的聚合物接枝到無機粉體表面，這增強了無機和有機材料的化學(xué)功能并改變了其表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這種聚合物接枝無機粉體顆粒被認(rèn)為是有機-無機復(fù)合顆粒。

毋偉等采用接枝聚合改性的方法對超細(xì)二氧化硅表面進行改性。結(jié)果表明：該工藝可實現(xiàn)超細(xì)二氧化硅表面聚合接枝改性，苯乙烯與預(yù)先接枝在超細(xì)二氧化硅表面上硅烷偶聯(lián)劑的雙鍵的自由基聚合反應(yīng)可有效分散超細(xì)二氧化硅聚集體。

化學(xué)腐蝕改性

化學(xué)腐蝕法的原理是使用氧化性或反應(yīng)性強的試劑將材料的表面氧化或刻蝕，從而“露出”新的活性集團。

Wang用熱NaOH溶液處理了SiO₂微球。研究了微球的表面特性。結(jié)果表明，表面刻蝕后SiO₂微球表面的活性和羥基化增強，這增加了納米粒子的錨定位點和分散性。

表面包覆改性

表面包覆法的原理是使用具有粘性、豐富活性集團的活性物質(zhì)在材料表面形成包覆層，處理后材料能以活性物質(zhì)為基底繼續(xù)進行表面改性。

楊昆使用多巴胺在納米二氧化硅顆粒表面進行自聚合形成了表面修飾的納米二氧化硅改性顆粒PD-SiO₂，并且將改性顆粒與聚丙烯/乙烯-辛烯共聚物熔融共混制備了聚丙烯復(fù)合材料，結(jié)果表明：聚多巴胺沒有破壞納米二氧化硅的結(jié)構(gòu)且成功黏附在表面；聚多巴胺改性提高了復(fù)合材料的親水性，降低了結(jié)晶溫度，提高了結(jié)晶度。

其它改性方法

除了上述方法外，高能量束處理法和原位表面修飾技術(shù)也是無機粉體表面改性的常用方法。原位表面修飾技術(shù)是指在無機顆粒的合成階段進行表面修飾，具體方法包括反膠束法、有機金屬化合物熱分解法和多元醇法。通過原位表面修飾法合成的表面活性劑包覆型無機顆�？梢赃M一步修飾以調(diào)整其表面性能。高能量束處理法利用能量束掃描過程中材料自身的組織結(jié)構(gòu)變化或引入其他材料實現(xiàn)表面性能的改善。

小結(jié)

總之，通過對球形硅微粉進行表面改性，可以根據(jù)應(yīng)用的需要有目的地改變硅微粉表面的物理化學(xué)性質(zhì)，從而改善其與有機高分子材料的相容性，滿足其在高分子材料中的分散性與流動性需求。

參考來源：

陳獨旭.球形硅微粉改性對環(huán)氧塑封料性能影響的研究

陳顏.球形二氧化硅的火焰熔融法制備研究及其在復(fù)合材料中的應(yīng)用探索

錢晨光等.硅微粉表面改性及其應(yīng)用研究進展

鄭鑫.硅微粉填料在覆銅板中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

楊珂珂等.耐熱表面改性球形硅微粉的制備及其性能

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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