一种类鸟巢结构氧化铝及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及氧化铝粉体生产领域，公开了一种类鸟巢结构氧化铝，类鸟巢结构氧化铝为空心球结构，空心球上存在一个向内凹陷的大孔洞，空心球表面为布满细小孔洞的网络结构。类鸟巢结构氧化铝的制备方法为：1）将球形超细氧化铝加入水中，分散均匀，得到分散液；2）将分散液进行静置沉降处理，静置沉降结束后，收集上层悬浮液，得到氧化铝分散液；3）将步骤2）得到的氧化铝分散液进行喷雾造粒，得到颗粒团聚体，将颗粒团聚体在1180℃～1250℃下进行烧结处理，得到类鸟巢结构的氧化铝。本发明专利技术“类鸟巢”网络结构的氧化铝填料，连续的网络结构为热量传输提供连续的传输通路，降低了由于填料的添加导致的界面热阻。致的界面热阻。

【技术实现步骤摘要】
一种类鸟巢结构氧化铝及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于新材料
，具体涉及一种类鸟巢结构氧化铝及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚合物材料如环氧树脂、酚醛树脂、硅胶等材料因其良好的绝缘性能、易加工性能常被用作电子元器件的封装材料。然而，这些材料的散热能力较差，一般为0.2Wm
‑1K
‑1左右，严重影响了电子元器件的散热效率。为提高聚合物材料的热导率，常用的办法是在聚合物基体中添加具有更高热导率的填料，制备高热导率的聚合物基复合材料。常用的填料有三大类：(1)金属填料，如铜、银和铝等；(2)碳材料，如碳纳米管、石墨和石墨烯等；(3)陶瓷材料如Al2O3、AlN、BN、ZnO等。虽然金属填料和碳材料本身具有较高的热导率，能显著的提高聚合物材料的热导率，然而在高负载时却易破坏材料的绝缘性能，且碳材料如石墨烯或碳纳米管在基体中不易分散，不利于形成有效的导热通路。采用碳材料提高复合材料的导热时一般通过设计填料在基体中的分布，使其在尽可能低的添加量时更大程度的提高聚合物基复合材料热导率。与这两类填料相比，陶瓷填料因其优异的热传输性能和高的绝缘性能，在制备高导热复合材料领域得到了越来越多的关注。
[0003]氧化铝具有较高的热导率、电阻率、低的介电损耗、性价比高等特点，被广泛的研究和用作导热填料。然而，采用氧化铝填料时，一般需要高的负载量，甚至达到50vol％以上。这会导致如下的问题：高添加量时，意味在复合材料中形成更多的填料
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基体界面，在界面处会产生界面热阻，高的界面热阻会严重降低材料的热传输效率，从而影响复合材料的整体热导率；另外，过多填料的引入，失去的聚合物材料本身的质轻的优势，导致制备的材料的质量增加，为材料的实际应用带来不便。因而，如何降低填料与基体的界面热阻，提高材料热传输性能的同时并保证其制备的材料质轻的优势，是解决上述问题的关键。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题和不足，本专利技术的目的旨在提供一种类鸟巢结构氧化铝及其制备方法和应用。
[0005]为实现专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]第一方面本专利技术提供了一种类鸟巢结构氧化铝，所述类鸟巢结构氧化铝为空心球结构，空心球上存在一个向内凹陷的大孔洞，空心球表面为布满细小孔洞的网络结构。根据上述的类鸟巢结构氧化铝，优选地，所述空心球的粒径为10～80μm，所述大孔洞的孔径为5～30μm，所述细小孔洞的孔径为30～200nm。
[0007]根据上述的类鸟巢结构氧化铝，优选地，本专利技术第二方面提供了一种上述第一方面所述类鸟巢结构氧化铝的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将球形超细氧化铝加入水中，分散均匀，得到分散液；
[0009](2)将分散液进行静置沉降处理(除去分散液中的大颗粒超细氧化铝)，静置沉降
结束后，除去沉淀物，收集上层悬浮液，得到氧化铝分散液；
[0010](3)将步骤(2)得到的氧化铝分散液进行喷雾造粒，得到颗粒团聚体，将颗粒团聚体在1180℃～1250℃下进行烧结处理，得到类鸟巢结构的氧化铝。
[0011]根据上述的制备方法，优选地，所述球形超细氧化铝的粒径为30～150nm。
[0012]根据上述的制备方法，优选地，所述球形超细氧化铝的物相为非稳定相的θ
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氧化铝和γ
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氧化铝的混合相。
[0013]根据上述的制备方法，优选地，所述球形超细氧化铝是采用等离子体技术制备而成(采用等离子体技术制备的球形超细氧化铝的物相为非稳定相的θ
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氧化铝和γ
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氧化铝的混合相)。采用等离子体技术制备超细氧化铝的方法为：以铝粉为原料，采用含氧气体将铝粉原料载入高温等离子体弧中，铝粉气化后与氧气发生气相反应，产物沉积后获得球形超细氧化铝(具体制备方法参见专利CN2011103934442)。
[0014]根据上述的制备方法，优选地，所述氧化铝分散液的固含量为30wt％～60wt％。
[0015]根据上述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述静置沉降处理的时间为10～60min。
[0016]根据上述的制备方法，优选地，所述喷雾造粒是采用的设备为喷雾造粒干燥机，喷雾造粒的具体工艺参数为：进口温度为200～300℃，出口温度为室温，雾化器转速40Hz～60Hz。
[0017]根据上述的制备方法，优选地，步骤(3)中所述烧结处理的时间为2～6h。
[0018]根据上述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述氧化铝分散液在室温下静置60min无明显沉降分层现象。
[0019]本专利技术第三方面提供一种上述第一方面所述类鸟巢结构氧化铝在高导热树脂基复合材料或电池隔膜中的应用。
[0020]本专利技术类鸟巢结构氧化铝的制备机理为：等离子体制备的球形超细氧化铝颗粒为非稳定相的θ
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氧化铝和γ
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氧化铝的混合相，可以在较低的温度下实现烧结，而且均匀的球形超细氧化铝颗粒则具有大致相近的接触位点和烧结活性，基于球形超细氧化铝颗粒物相和尺寸形貌的两大特性，为后续的均匀烧结和最终获得类鸟巢结构提供了保障。首先采用等离子体氧化铝制备均匀的超细球形氧化铝，超细球形氧化铝分散液经喷雾造粒，球形超细氧化铝颗粒之间发生粘接、堆叠性接触，形成疏松的球形团聚体，喷雾造粒形成的疏松球形团聚体经过烧结，在扩散和烧结应力的作用下，表面球形氧化铝颗粒经历低温烧结相互粘合在一起并通过局部变形而形成表面均匀分布细小孔洞的空心球形结构，空心球形结构上存在一个向内凹陷的大孔洞。
[0021]与现有技术相比，本专利技术取得的积极有益效果如下：
[0022](1)本专利技术制备的类鸟巢结构氧化铝为空心球壳结构，空心球壳结构上存在一个向内凹陷的大孔洞，球壳的表面布满细小孔洞，呈多孔网格状；其中，类鸟巢结构氧化铝表面的多孔连续网格结构为热量传输提供了连续的传输通路，使其具有良好的导热性能；而且，空心球壳结构及大孔洞的存在大使得制备的类鸟巢结构氧化铝具有质轻的优势。因此，采用本专利技术类鸟巢结构氧化铝作为导热填料制备的高导热树脂基复合材料能够降低由于填料的添加导致的界面热阻，具有良好的热导率，极大地提高了复合材料的导热性能；而且，在具有相同热导率的前提下，采用本专利技术类鸟巢结构氧化铝作为填料制备的高导热树脂基复合材料质量轻，应用范围更广泛；同时，本专利技术采用该类鸟巢结构氧化铝来制备高导
热树脂基复合材料时，树脂单体能够通过类鸟巢结构氧化铝表面的细小孔洞结构和大孔洞进入类鸟巢结构氧化铝的球体内部，形成无机
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有机两相贯穿结构，能够极大提高制备的高导热树脂基复合材料的力学性能。
[0023](2)专利技术人在研究过程中发现高固含量、低粘度的氧化铝分散液是通过喷雾造粒制备类鸟巢结构的关键因素。与市售的非球形氧化铝颗粒团聚体相比，球形超细氧化铝表面光滑致密且球形超细氧化铝颗粒之间不易发生粘连，因此，将球形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类鸟巢结构氧化铝，其特征在于，所述类鸟巢结构氧化铝为空心球结构，空心球上存在一个向内凹陷的大孔洞，空心球表面为布满细小孔洞的网络结构。2.根据权利要求1所述的类鸟巢结构氧化铝，其特征在于，所述空心球的粒径为10～80μm，所述大孔洞的孔径为5～30μm，所述细小孔洞的孔径为30～200nm。3.一种权利要求1或2所述类鸟巢结构氧化铝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将球形超细氧化铝加入水中，分散均匀，得到分散液；（2）将分散液进行静置沉降处理，静置沉降结束后，收集上层悬浮液，得到氧化铝分散液；（3）将步骤（2）得到的氧化铝分散液进行喷雾造粒，得到颗粒团聚体，将颗粒团聚体在1180℃～1250℃下进行烧结处理，得到类鸟巢结构的氧化铝。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述球形超细氧化铝的粒径为30～150nm。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：白柳杨，王红兵，杨招，徐凯，张勇，欧阳博成，刘文富，
申请(专利权)人：河南惠强新能源材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：