一种氮化铝粉的包覆改性方法及其应用技术

本发明专利技术属于导热填料领域，尤其涉及一种氮化铝粉的包覆改性方法及其应用。本发明专利技术提供的包覆改性方法根据D

【技术实现步骤摘要】
一种氮化铝粉的包覆改性方法及其应用


[0001]本专利技术属于导热填料领域，尤其涉及一种氮化铝粉的包覆改性方法及其 应用。

技术介绍

[0002]随着电子产品元器件的微型化和集成化发展趋势，工业界为了确保电子 元器件的稳定性、可靠性和耐用性首先需要解决散热问题。出于制造工艺的 原因，热源和散热器之间粗糙的表面接触后会产生大量的气孔，空气热导率 过低严重阻碍热量的传输。为了解决这一问题，人们提出了一种填充热界面 材料以取代原本的空气间隙，通过向有机基体中填充无机导热填料可以提高 其热导性能和热传输效率。热界面材料广泛应用于通信基站、新能源汽车以 及消费类电子产品等。氮化铝由于其各向同性的高热导率吸引人们将它用作 高导热热界面材料的导热填料。高导热率的热界面材料需要用到氮化铝粉体 作为导热填料通过粒径复配实现更密堆积，并且具有高的填充率，因此，产 品面临着粘度大、相容性差，从而导致施工工艺性差以及界面热阻大等问题， 严重阻碍了热界面材料的工业应用。目前这些性能问题行业内主要通过对填 料氮化铝的表面改性包覆来改善和优化。
[0003]现有技术导热填料粉的表面改性处理是利用一定的改性剂通过一定的工 艺方法使得粉体的表面羟基与改性剂发生反应，消除或减少其表面活性羟基， 以达到改变表面性质的目的。现有技术大体可分为两类：一类是使用改性剂 对进行预处理，这些改性剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯、硬脂酸等小分子量的 液体或一定分子量的低聚硅氧烷。对于氮化铝的改性研究正是基于这些改性 剂的选择及其对应的实现工艺展开优化的工作。目前常用的方法主要由干法 改性和湿法改性两种。目前干法改性主要是将粉体和改性剂加入高速混合机 中简单地进行混合，然后在一定温度下进行反应，往往存在包覆不完整导致 的制成热界面材料后粘度大的缺点；湿法改性需要将粉体原料配制成浆液状 态进行改性，但因为氮化铝粉体非常容易水解，往往存在包覆厚度控制不佳 导致的“导热低”缺点。另一类处理方法是将这些改性剂作为热界面材料配 方的一个组份使用，虽然省去了一系列繁琐的操作，但是这种方法处理剂大 多是以物理吸附的方式作用于粉体表面，只有极少部分与粉体表面发生反应 生成化学键，未发生化学反应的改性剂在体系中存在“稳定性差”缺点，在 高温、湿热、温循等老化过程中，极易挥发或自聚，使得热界面材料在老化 过程中失效。
[0004]特别地对于氮化铝粉而言，其不同于常规导热填料如氧化铝、氧化镁、 氧化锌等的主要缺点是水解不稳定，对与液体水或水蒸气接触非常敏感，并 且易于分解形成氢氧化铝和氨，水解程度会影响到其作为填料应用于热界面 材料的导热性与流动性。然而现有热界面材料的填料氮化铝粉表面包覆改性 技术精细化控制不足，普遍面临无法同时兼具高导热、高稳定性、低粘度的 缺点，还有待改进和优化。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种氮化铝粉的包覆改性方法及其应 用，本专利技术提供的方法通过对氮化铝粉进行分级差异化地精细包覆改性处理， 可以精准调控氮化
铝粉的包覆层，从而确保最终获得的改性氮化铝各项性能 优异，可作为填料应用于高导热、高稳定性、低粘度热界面材料的制备。
[0006]本专利技术提供了一种包覆改性氮化铝粉的应用，所述包覆改性氮化铝粉作 为导热填料应用于制备热界面材料；
[0007]所述包覆改性氮化铝粉为按照以下方法制得的包覆改性氮化铝粉A、包 覆改性氮化铝粉B和包覆改性氮化铝粉C中的一种或多种：
[0008]根据D
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粒径的不同，对氮化铝粉进行差异化的包覆改性，具体包括：
[0009]a)对于D
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粒径＜2μm的氮化铝粉，按照以下方法进行包覆改性：
[0010]将氮化铝粉与包覆剂稀释液在粉体混合器中进行动态混合，再经反应及 干燥，得到包覆改性氮化铝粉A；
[0011]步骤a)中，所述氮化铝粉的含水率为0.1～5％；所述氮化铝粉在粉体混 合器中的装填系数为50～80％；所述包覆剂稀释液的成分包括包覆剂和溶剂； 所述包覆剂和溶剂的质量比为1：(1～5)；所述包覆剂的用量为氮化铝粉质 量的0.5～5％；所述包覆剂稀释液以喷雾的形式喷入粉体混合器中参与动态混 合；进行所述喷雾的过程中，雾化液滴的直径为1～30μm；所述动态混合的过 程中，氮化铝粉的最大运动速度为10～60m/s；
[0012]b)对于D
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粒径为2～10μm的氮化铝粉，按照以下方法进行包覆改性：
[0013]将氮化铝粉与包覆剂稀释液在粉体混合器中进行动态混合，再经反应及 干燥，得到包覆改性氮化铝粉B；
[0014]步骤b)中，所述氮化铝粉的含水率为0.1～3％；所述氮化铝粉在粉体混 合器中的装填系数为30～70％；所述包覆剂稀释液的成分包括包覆剂和溶剂； 所述包覆剂和溶剂的质量比为1：(0.5～5)；所述包覆剂的用量为氮化铝粉 质量的0.5～4％；所述包覆剂稀释液以喷雾的形式喷入粉体混合器中参与动态 混合；进行所述喷雾的过程中，雾化液滴的直径为1～30μm；所述动态混合的 过程中，氮化铝粉的最大运动速度为5～30m/s；
[0015]c)对于D
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粒径＞10μm的氮化铝粉，按照以下方法进行包覆改性：
[0016]将氮化铝粉与包覆剂稀释液在粉体混合器中进行动态混合，再经反应及 干燥，得到包覆改性氮化铝粉C；
[0017]步骤c)中，所述氮化铝粉的含水率为0.05～3％；所述氮化铝粉在粉体混 合器中的装填系数为20～60％；所述包覆剂稀释液的成分包括包覆剂和溶剂； 所述包覆剂和溶剂的质量比为1：(0.5～5)；所述包覆剂的用量为氮化铝粉 质量的0.5～3％；所述包覆剂稀释液以喷雾的形式喷入粉体混合器中参与动态 混合；进行所述喷雾的过程中，雾化液滴的直径为1～30μm；所述动态混合的 过程中，氮化铝粉的最大运动速度为2～15m/s。
[0018]优选的，所述包覆改性氮化铝粉与其他导热填料复配，作为制备热界面 材料的导热填料。
[0019]本专利技术还提供了一种氮化铝粉的包覆改性方法，根据D
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粒径的不同，对 氮化铝粉进行差异化的包覆改性，具体包括：
[0020]a)对于D
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粒径＜2μm的氮化铝粉，按照以下方法进行包覆改性：
[0021]将氮化铝粉与包覆剂稀释液在粉体混合器中进行动态混合，再经反应及 干燥，得到包覆改性氮化铝粉A；
[0022]步骤a)中，所述氮化铝粉的含水率为0.1～5％；所述氮化铝粉在粉体混 合器中的
装填系数为50～80％；所述包覆剂稀释液的成分包括包覆剂和溶剂； 所述包覆剂和溶剂的质量比为1：(1～5)；所述包覆剂的用量为氮化铝粉质 量的0.5～5％；所述包覆剂稀释液以喷雾的形式喷入粉体混合器中参与动态混 合；进行所述喷雾的过程中，雾化液滴的直径为1～30μm；所述动态混合的过 程中，氮化铝粉的最大运动速度为10～60m/s；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包覆改性氮化铝粉的应用，其特征在于，所述包覆改性氮化铝粉作为导热填料应用于制备热界面材料；所述包覆改性氮化铝粉为按照以下方法制得的包覆改性氮化铝粉A、包覆改性氮化铝粉B和包覆改性氮化铝粉C中的一种或多种：根据D
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粒径的不同，对氮化铝粉进行差异化的包覆改性，具体包括：a)对于D
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粒径＜2μm的氮化铝粉，按照以下方法进行包覆改性：将氮化铝粉与包覆剂稀释液在粉体混合器中进行动态混合，再经反应及干燥，得到包覆改性氮化铝粉A；步骤a)中，所述氮化铝粉的含水率为0.1～5％；所述氮化铝粉在粉体混合器中的装填系数为50～80％；所述包覆剂稀释液的成分包括包覆剂和溶剂；所述包覆剂和溶剂的质量比为1：(1～5)；所述包覆剂的用量为氮化铝粉质量的0.5～5％；所述包覆剂稀释液以喷雾的形式喷入粉体混合器中参与动态混合；进行所述喷雾的过程中，雾化液滴的直径为1～30μm；所述动态混合的过程中，氮化铝粉的最大运动速度为10～60m/s；b)对于D
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粒径为2～10μm的氮化铝粉，按照以下方法进行包覆改性：将氮化铝粉与包覆剂稀释液在粉体混合器中进行动态混合，再经反应及干燥，得到包覆改性氮化铝粉B；步骤b)中，所述氮化铝粉的含水率为0.1～3％；所述氮化铝粉在粉体混合器中的装填系数为30～70％；所述包覆剂稀释液的成分包括包覆剂和溶剂；所述包覆剂和溶剂的质量比为1：(0.5～5)；所述包覆剂的用量为氮化铝粉质量的0.5～4％；所述包覆剂稀释液以喷雾的形式喷入粉体混合器中参与动态混合；进行所述喷雾的过程中，雾化液滴的直径为1～30μm；所述动态混合的过程中，氮化铝粉的最大运动速度为5～30m/s；c)对于D
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粒径＞10μm的氮化铝粉，按照以下方法进行包覆改性：将氮化铝粉与包覆剂稀释液在粉体混合器中进行动态混合，再经反应及干燥，得到包覆改性氮化铝粉C；步骤c)中，所述氮化铝粉的含水率为0.05～3％；所述氮化铝粉在粉体混合器中的装填系数为20～60％；所述包覆剂稀释液的成分包括包覆剂和溶剂；所述包覆剂和溶剂的质量比为1：(0.5～5)；所述包覆剂的用量为氮化铝粉质量的0.5～3％；所述包覆剂稀释液以喷雾的形式喷入粉体混合器中参与动态混合；进行所述喷雾的过程中，雾化液滴的直径为1～30μm；所述动态混合的过程中，氮化铝粉的最大运动速度为2～15m/s。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述包覆改性氮化铝粉与其他导热填料复配，作为制备热界面材料的导热填料。3.一种氮化铝粉的包覆改性方法，其特征在于，根据D
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粒径的不同，对氮化铝粉进行差异化的包覆改性，具体包括：a)对于D
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粒径＜2μm的氮化铝粉，按照以下方法进行包覆改性：将氮化铝粉与包覆剂稀释液在粉体混合器中进行动态混合，再经反应及干燥，得到包覆改性氮化铝粉A；步骤a)中，所述氮化铝粉的含水率为0.1～5％；所述氮化铝粉在粉体混合器中的装填系数为50～80％；所述包覆剂稀释液的成分包括包覆剂和溶剂；所述包覆剂和溶剂的质量比为1：(1～5)；所述包覆剂的用量为氮化铝粉质量的0.5～5％；所述包覆剂稀释液以喷雾
的形式喷入粉体混合器中参与动态混合；进行所述喷雾的过程中，雾化液滴的直径为1～30μm；所述动态混合的过程中，氮化铝粉的最大运动速度为10～60m/s；b)对于D
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粒径为2～10μm的氮化铝粉，按照以下方法进行包覆改性：将氮化铝粉与包覆剂稀释液在粉体混合器中进行动态混合，再经反应及干燥，得到包覆改性氮化铝粉B；步骤b)中，所述氮化铝粉的含水率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩杨，文鑫，唐云辉，周占玉，吴晓宁，
申请(专利权)人：北京中石伟业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：