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為什么要用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性氮化硼？

東超 2025-04-12 | 閱讀：299

氮化硼因高導(dǎo)熱性能在導(dǎo)熱界面材料領(lǐng)域被廣泛提及，卻又因其與有機(jī)硅基體相容性差、填充性差等被人們垢病。如何改善氮化硼在聚合物基體中的應(yīng)用缺陷？

東超新材料自主設(shè)計(jì)合成的有機(jī)硅表面處理劑對(duì)氮化硼粉體進(jìn)行表面改性，能很好的改善導(dǎo)熱粉體與有機(jī)硅基體相容性差的問(wèn)題，使導(dǎo)熱混合物具有良好的加工性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的填充。

氮化硼（BN）作為一種二維層狀陶瓷材料，其高導(dǎo)熱性、絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性使其成為導(dǎo)熱界面材料的理想候選者。然而，BN的強(qiáng)共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)賦予其表面高度化學(xué)惰性，導(dǎo)致與有機(jī)硅基體間的界面相容性顯著不足，這一特性直接引發(fā)三個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用缺陷：其一，BN顆粒在聚合物中易發(fā)生團(tuán)聚，難以形成連續(xù)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)；其二，無(wú)機(jī)/有機(jī)界面處存在顯著聲子散射效應(yīng)，削弱整體導(dǎo)熱效率；其三，高填充時(shí)體系粘度急劇上升，嚴(yán)重?fù)p害材料加工性能。

氮化硼.jpg

硅烷偶聯(lián)劑表面改性的核心價(jià)值在于構(gòu)建無(wú)機(jī)-有機(jī)界面橋梁。當(dāng)硅烷分子水解生成硅羥基后，其活性基團(tuán)可與BN表面缺陷處的羥基發(fā)生脫水縮合，形成穩(wěn)定的Si-O-B共價(jià)鍵錨定于BN表面。與此同時(shí)，硅烷另一端的有機(jī)官能團(tuán)（如氨基、環(huán)氧基或烷基鏈）則通過(guò)分子間作用力與有機(jī)硅基體產(chǎn)生強(qiáng)相互作用。這種雙重鍵合機(jī)制有效解決了三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：首先，表面有機(jī)化處理顯著降低BN顆粒表面能，通過(guò)空間位阻效應(yīng)抑制填料團(tuán)聚，促進(jìn)其在基體中的均勻分散；其次，共價(jià)鍵合界面大幅降低聲子界面散射，使熱量沿BN-基體界面高效傳遞；最后，改性后的BN與基體間相容性提升，允許填料含量突破傳統(tǒng)極限而不損失加工流動(dòng)性。