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灌封膠導(dǎo)熱填料不同氧化鋁偶聯(lián)劑改性對灌封膠料影響

東超 2024-12-07 | 閱讀：145

一、不同形態(tài)的氧化鋁導(dǎo)熱粉對導(dǎo)熱灌封膠的影響

在導(dǎo)熱灌封膠的應(yīng)用中，不規(guī)則和球形氧化鋁導(dǎo)熱粉扮演著關(guān)鍵角色，但它們各自的優(yōu)勢和局限性也不同。不規(guī)則氧化鋁導(dǎo)熱粉以低成本和良好的熱穩(wěn)定性見長，但其導(dǎo)熱效率、分散性和流動性較差，可能導(dǎo)致加工難度增加。相反，球形氧化鋁導(dǎo)熱粉在導(dǎo)熱性能、分散性、流動性和力學(xué)性能方面表現(xiàn)優(yōu)異，但成本較高且在極端高溫下的熱穩(wěn)定性可能不如不規(guī)則形態(tài)?？傮w來說，球形氧化鋁在提升灌封膠的綜合性能方面更具優(yōu)勢，而不規(guī)則氧化鋁則在成本敏感和高溫環(huán)境下的應(yīng)用中更為合適。

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二、不同粒徑的氧化鋁導(dǎo)熱粉對導(dǎo)熱灌封膠的影響

不同粒徑的氧化鋁導(dǎo)熱粉對導(dǎo)熱灌封膠的綜合性能有著深遠(yuǎn)的影響，涵蓋了導(dǎo)熱效率、流動性、加工難度以及產(chǎn)品的可靠性等方面。粒徑較小的氧化鋁顆粒因比表面積大，理論上能更有效傳導(dǎo)熱量，但過小顆粒可能因堆積造成熱阻，反而降低導(dǎo)熱性；而大粒徑顆粒雖導(dǎo)熱性略遜，卻能形成更直接的導(dǎo)熱路徑。填充密度和流動性方面，小粒徑粉末能提高填充密度但增黏降流，大粒徑則相反。加工性方面，小粒徑增黏不利于混合和澆注，大粒徑則改善加工性。力學(xué)性能上，小粒徑可能增強(qiáng)硬度和強(qiáng)度，而大粒徑可能提升韌性。熱穩(wěn)定性也受粒徑影響，小粒徑可能因反應(yīng)多而影響穩(wěn)定性，大粒徑則可能更穩(wěn)定。因此，要制備高性能導(dǎo)熱灌封膠，必須綜合考慮這些因素，并通過實驗和理論研究確定最佳粒徑分布。

三、不同粒徑的氧化鋁復(fù)配對導(dǎo)熱灌封膠性能的影響

復(fù)合不同粒徑的氧化鋁對導(dǎo)熱灌封膠的性能影響頗為復(fù)雜，涉及填料填充效果、導(dǎo)熱路徑的優(yōu)化以及膠料整體表現(xiàn)。小粒徑氧化鋁能填補大粒徑間的空隙，增加填充密度，構(gòu)建出更緊密的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，從而提升導(dǎo)熱性。這種粒徑組合有助于優(yōu)化導(dǎo)熱系數(shù)，小粒徑增強(qiáng)導(dǎo)熱性，大粒徑作為導(dǎo)熱節(jié)點，合理配比能顯著提高導(dǎo)熱系數(shù)而不大幅增加成本。同時，不同粒徑的復(fù)配還能平衡灌封膠的力學(xué)性能，小粒徑提升強(qiáng)度和硬度，大粒徑增加韌性。粒徑分布對流變性能也有影響，小粒徑增黏，大粒徑降黏，適當(dāng)復(fù)配可適應(yīng)加工需求。此外，合理的粒徑分布還能改善加工性能，減少混合和澆注阻力，提高效率。在成本方面，復(fù)配使用可以平衡性能與成本，大粒徑成本低，小粒徑成本高，通過配比實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。因此，通過實驗和理論分析確定最佳粒徑分布和復(fù)配比例，是確保灌封膠性能最佳的關(guān)鍵。

為充分發(fā)揮不同粒徑氧化鋁導(dǎo)熱粉的優(yōu)勢，復(fù)配后的氧化鋁導(dǎo)熱粉在灌封膠中起到了以下作用：

提高灌封膠的導(dǎo)熱性能：不同粒徑的氧化鋁導(dǎo)熱粉相互補充，形成更加完善的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。

優(yōu)化灌封膠的流動性：復(fù)配后的氧化鋁導(dǎo)熱粉在一定程度上改善了灌封膠的流動性，便于施工。

提高灌封膠的力學(xué)性能：不同粒徑的氧化鋁導(dǎo)熱粉復(fù)配，使灌封膠的力學(xué)性能得到提升。

四、不同添加量的氧化鋁對導(dǎo)熱灌封膠性能的影響

增加氧化鋁的用量能夠顯著提升灌封膠的導(dǎo)熱能力，然而，過量使用會導(dǎo)致灌封膠的觸變性能惡化，黏度上升，以及機(jī)械性能的下降。通過按質(zhì)量比2:1混合40微米和10微米的球形氧化鋁，研究了不同比例復(fù)配氧化鋁對灌封膠性能的影響，隨著復(fù)配氧化鋁用量的提升，膠料的導(dǎo)熱系數(shù)逐漸上升，抗沉降性改善，但同時膠料黏度也在增加。

氧化鋁導(dǎo)熱粉的添加量對灌封膠的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能具有重要影響。

添加量較少：導(dǎo)熱性能較差，但灌封膠的力學(xué)性能較好。

添加量適中：導(dǎo)熱性能較好，灌封膠的力學(xué)性能適中。

添加量較多：導(dǎo)熱性能最佳，但灌封膠的力學(xué)性能較差。

這一現(xiàn)象的原因在于，膠料中的熱量傳遞主要依賴于聲子傳遞，當(dāng)氧化鋁用量較少時，填料能夠在膠料中均勻分散，填料粒子之間缺乏接觸和相互作用，導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)較低。隨著導(dǎo)熱填料用量的增加，填料粒子開始相互接觸，形成鏈狀或網(wǎng)狀的導(dǎo)熱路徑，從而顯著提高了膠料的導(dǎo)熱率。然而，當(dāng)填料用量超過一定閾值后，膠料的黏度增加，觸變性能變差，使用過程中容易產(chǎn)生氣泡，或者由于涂抹不均而影響散熱效果。這些問題都是高導(dǎo)熱填料需要解決的問題，例如使用我們東超高導(dǎo)熱灌封膠粉體填料，是針對粘度上升問題通過特殊技術(shù)粉體填料表面處理，明顯改善了黏度問題。

五、用不同的硅烷偶聯(lián)劑處理填料對膠料性能的影響

硅烷偶聯(lián)劑在灌封膠中起到改善填料與基體界面結(jié)合的作用，從而提高灌封膠的性能。無機(jī)填料在有機(jī)硅聚合物體系中的分散性通常不佳，為了改善這一問題，需要采用硅烷偶聯(lián)劑對無機(jī)填料進(jìn)行表面改性處理。這一處理過程旨在填料表面引入非極性基團(tuán)，增強(qiáng)其親油性，從而在硅氧烷體系中獲得良好的浸潤性，實現(xiàn)均勻分散。這樣做不僅增加了導(dǎo)熱填料的用量，還提升了導(dǎo)熱系數(shù)。表面改性處理劑的選擇對導(dǎo)熱灌封膠的性能有著直接的影響。相較于未處理的填料，經(jīng)過處理的填料與有機(jī)硅氧烷之間的界面張力減少，分散性顯著提高，粒子間的黏結(jié)聚集現(xiàn)象減少，膠料的黏度也隨之降低。

采用不同硅烷偶聯(lián)劑對填料進(jìn)行處理，對膠料性能產(chǎn)生顯著影響。硅烷偶聯(lián)劑通過在無機(jī)填料表面形成有機(jī)層，增強(qiáng)其與有機(jī)聚合物基體的界面兼容性，不同偶聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)決定了它們與基體的相互作用力。此外，偶聯(lián)劑降低了填料表面的極性，提升了在有機(jī)溶劑和聚合物中的分散性，尤其是長鏈烷基硅烷偶聯(lián)劑，能有效降低膠料黏度，提升加工性能。處理后的填料能更有效地傳遞應(yīng)力，增強(qiáng)膠料的機(jī)械性能，而不同偶聯(lián)劑對膠料的彈性模量、抗拉強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度影響各異。硅烷偶聯(lián)劑還能改善填料的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，影響導(dǎo)熱系數(shù)，并提高膠料的耐熱性和耐化學(xué)性，這取決于偶聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性。最后，偶聯(lián)劑的加入會影響膠料的流變性能，如降低黏度和改善觸變性，不同偶聯(lián)劑對工藝性能的影響需根據(jù)應(yīng)用需求來選擇。因此，挑選合適的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行填料處理，是提升膠料性能的關(guān)鍵。