选择氢氧化铝作为导热界面材料的填料时,需要关注哪些性能?

2025-12-01
来源:金戈新材官网

传统上,氢氧化铝因具备无卤、高效阻燃等特性,常作为阻燃填料用于提升材料安全性。随着材料科学的持续发展,其在导热领域的潜力也日益凸显,成为一种综合性能优良的功能性填料。其核心优势体现在以下方面:


01导热与成本——“性价比之选”

  • 具有一定的本征导热率:尽管氢氧化铝的热导率低于氧化铝等传统导热填料,但显著高于硅油、硅胶、环氧树脂等常见TIM基材(通常<0.5 W·m⁻¹·K⁻¹)。这就意味着在添加到基材中形成复合材料时,氢氧化铝能够在一定程度上提升整体的导热性能,为热量传递提供更有效的通道。

  • 成本可控:原料来源广泛,制备工艺成熟,成本低,适合对成本敏感的应用领域。

性能 Property

氧化铝 Al₂O₃

氢氧化铝 Al(OH)₃

有机硅 Silicone

密度 Density / g·cm⁻³

3.9

2.42

0.98

热导 Thermal conductivity / W·m⁻¹·K⁻¹

33~36

10~15

0.1~0.3

参考资料:尹君山,亢海刚.不同粒径氢氧化铝对加成型有机硅材料的影响[J].科学技术创新,2023, (19): 37-40.


02多功能集成,适应多样需求

  • 阻燃性能:受热分解为氧化铝并释放水蒸气,通过吸热、稀释可燃气体与覆盖作用提升阻燃效果。

  • 低密度特性:在相同重量填充下,氢氧化铝可以获得更高的体积负载,有利于轻量化复合材料设计。

  • 低硬度:有助于减少对加工或施工设备的磨损。


那么,在选择氢氧化铝作为TIM填料时,应重点关注哪些方面?


01加工性能与粘度控制

良好的加工性能是实现材料综合性能的基础。氢氧化铝表面极性较高,易在聚合物基体中团聚,导致分散不均、界面结合弱,进而影响机械性能。表面改性是提升其加工性的关键,通过改善与基体的相容性、提高分散度、降低混合粘度,可优化加工表现。


02粒径分布优化

合理的粒径分布是实现高填充量与构建高效导热网络的核心。经科学复配的填料(如大、中、小颗粒搭配)可实现更紧密的堆砌,小颗粒填充大颗粒间隙,有助于在相同体积下建立更完善的导热路径,同时控制体系粘度。


03高填充潜力

TIM的导热性能与填料填充量密切相关。填料需支持高比例填充且不显著提高体系粘度或影响加工性能。

导热阻燃氢氧化铝.png

04 纯度要求

高纯度的氢氧化铝有助于构建完整的导热网络,并提高复合材料的体积电阻率与介电性能,因此在选择时也需要考虑其纯度因素。


05 反应兼容性

在聚氨酯(PUR)等反应型体系中,氢氧化铝表面的极性羟基(–OH)可能与异氰酸酯(–NCO)组分发生反应,影响体系稳定性。可选用经特定表面处理的氢氧化铝以降低对敏感体系的影响,提升储存与反应兼容性。


综上所述,选择氢氧化铝作TIM填料,除考虑其导热性、成本与低硬度等固有优势外,还需注重加工适应性、粒径分布、填充能力及体系兼容性等关键因素。通过表面改性及粒度设计等,可充分发挥其作为功能性填料的潜力,制备出性能均衡、成本可控的导热界面材料TIM


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