中國粉體網(wǎng)訊  氮化鋁(AlN)具有高強(qiáng)度、高體積電阻率、高絕緣耐壓、熱膨脹系數(shù)與硅匹配好等特性，不但用作結(jié)構(gòu)陶瓷的燒結(jié)助劑或增強(qiáng)相，尤其是在近年來大火的陶瓷電子基板和封裝材料領(lǐng)域，其性能遠(yuǎn)超氧化鋁。可以說，AlN的性能不但優(yōu)異，而且較為全面。

可是！但是！然而！

美中不足的是，AlN在潮濕的環(huán)境極易與水中羥基形成氫氧化鋁，在AlN粉體表面形成氧化鋁層，氧化鋁晶格溶入大量的氧，降低其熱導(dǎo)率，而且也改變其物化性能，給AlN粉體的應(yīng)用帶來困難。

水解機(jī)理

關(guān)于AlN的水解，很多研究者有自己的理解，但水解過程基本相似，其過程如下：

AlN+3H₂O→Al(OH)₃+NH₃

AlN+2H₂O→AlOO_Hamorph+NH₃

NH₃+H₂O→NH₄⁺+OH^-

抑制水解的方法

抑制AlN粉末的水解處理主要是借助化學(xué)鍵或物理吸附作用在AlN顆粒表面涂覆一種物質(zhì)，使之與水隔離，從而避免其水解反應(yīng)的發(fā)生。抑制水解處理的方法主要有：表面化學(xué)改性和表面物理包覆。

1、表面化學(xué)改性

表面化學(xué)改性是指通過化學(xué)方法，使AlN顆粒與表面改性劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在AlN顆粒表面形成保護(hù)層，使其表面鈍化來改善AlN的表面性能。AlN粉末表面化學(xué)改性的方法主要有：偶聯(lián)劑改性、偶聯(lián)接枝共聚改性、表面氧化改性、表面活性劑改性。

（1）偶聯(lián)劑改性

偶聯(lián)劑改性是粒子表面與偶聯(lián)劑發(fā)生化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng)，兩組分之間除了范德華力、氫鍵或配位鍵相互作用外，還有離子鍵或共價(jià)鍵的結(jié)合。偶聯(lián)劑分子必須具備兩種基團(tuán)，一種與無機(jī)物粒子表面或制備納米粒子的前驅(qū)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。另一種(有機(jī)官能團(tuán))與有機(jī)物基體具有反應(yīng)性或相容性。硅烷偶聯(lián)劑是應(yīng)用最廣泛的偶聯(lián)劑之一，其通式為RSiX₃，R為有機(jī)基團(tuán)，X為某些易于水解的基團(tuán)。覆蓋在AlN顆粒表面的羥基能與硅烷偶聯(lián)劑的X基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，在硅烷與AlN基體之間形成Al十Si共價(jià)鍵，有效地改善了AlN粉末抗水解性能。

（2）偶聯(lián)接枝共聚改性

偶聯(lián)接枝共聚改性是首先用偶聯(lián)劑對AlN表面處理，然后用聚合物之間進(jìn)行接枝共聚。所謂接枝共聚是指在聚合物成分存在下，使一定的單體聚合，在主干聚合物上將分支聚合物成分通過化學(xué)鍵結(jié)合上一種分枝的反應(yīng)。接枝共聚物通常在反應(yīng)性的大分子存在下，將單體進(jìn)行自由基、離子加成或開環(huán)聚合得到。

（3）表面氧化改性

表面氧化改性是指通過研磨和熱處理，使AlN顆粒表面發(fā)生氧化，形成Al₂O₃保護(hù)膜，可提高AlN粉末的抗水解能力。

（4）表面活性劑改性

表面活性劑一般都是由親水基和疏水基組成，通過使其親水基吸附在AlN顆粒的表面，疏水基伸向溶劑產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，阻止AlN顆粒與水接觸，從而可提高AlN顆粒的抗水解能力。

2、表面物理包覆改性

（1）液相包覆改性

在AlN粉末懸浮液中加入改性劑，通過機(jī)械攪拌在AlN粉末的表面形成涂覆層，包覆物與AlN顆粒表面無化學(xué)反應(yīng)，而是依靠吸附作用或范德華力連接。

（2）氣相沉積改性

利用物質(zhì)易升華性，通過加熱，使之升華，然后凝聚沉積在AlN顆粒的表面，提高AlN粉末的抗水解能力。如利用SiO(s)固體粉末的易升華性對AlN粉末進(jìn)行改性，在Al₂O₃坩堝中填充AlN粉末、SiO(s)、碳?xì)趾?a href="http://cruisingreen.com/zc/0519.html" target="_blank" style="color:#0000ff">石墨板，升溫加熱使SiO(s)升華，在AlN顆粒表面形成保護(hù)層。

此外，還有利用強(qiáng)酸改性劑，采用機(jī)械球磨法與AlN粉末混合，不僅不需要高溫條件，而且重復(fù)性好，可顯著提高AlN粉末的抗水解能力，還能使AlN粉末在水中具有更好的分散性和穩(wěn)定性，有利于得到高固相含量的AlN陶瓷漿料。

參考來源：

[1]郭堅(jiān)等.AlN粉末抗水解處理的研究進(jìn)展

[2]郭興忠等.有機(jī)羧酸改性氮化鋁粉體的抗水解性能

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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