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氮化铝亲水还是疏水,氮化铝的化学性质是什么

更新时间  2023-10-01 阅读 204

氮化铝因其具有高导热率对于单晶,其理论值为320W/(m·K),其实际值仍可达100~280W/(m·K),相当于氧化铝的5~10 倍。可是,氮化铝粉末跟水很亲呐,哪怕常温都极易与水中羟基形成氢氧化铝并释放氨气(厕所闻到的便是)在氮化铝晶格溶入大量的氧,降低其热导率,因此提高氮化铝粉末的抗水化能力有很大意义。

氮化铝亲水还是疏水,氮化铝的化学性质是什么

氮化铝亲水还是疏水,氮化铝的化学性质是什么

氮化铝粉末特性:

氮化铝粉末在空气中或潮湿环境里及易与H2O发生反应,表面生成含氧化合物,降低粉末氮含量,对导热性能极为有害。再进一步讲就是:水解行为在351 K时,氮化铝的水解产物是拜耳体(crystalline bayerite)和NH3.而温度高于 351 K 时,氮化铝的水解产物是软水铝石(crystalline boehmite)和 NH3.

氮化铝的改性:

氮化铝常规改性可粗暴分为亲水性改性和疏水性改性。

(图示意:改性前后氮化铝粉末在水溶液中浸泡温度和溶液pH 值的变化关系)

实际改性操作中,我会常用到硬脂酸,这是因为硬脂酸是疏水化合物,可以在AlN 粉末表面脂化形成吸附的保护层。不过脂化后的粉体不利在水中分散,因此还要在AIN粉末改性过程中加入吐温80型活性剂(聚山梨酸脂 80),一方面提高粉末在水中的润湿性,使得改性粉末在水溶液中充分分散、悬浮,另一方面进一步提高粉末的抗水解。

(图示意: 改性氮化铝粉末在水中浸泡 48H 后 XRD 图谱)

XRD 分析结果显示表面改性工艺处理后的氮化铝粉末具有较好的化学稳定性,粉末氮含量基本保持不变,通过表面改性工艺在氮化铝粉末表面包裹一层有机化合物,有效地抑制了氮化铝与水的反应,阻碍了水分子向氮化铝粉末表面侵蚀的作用,在水中浸泡48 h 后,其物相除了AlN 晶相外,没有出现其他晶相。

总结再总结:

氮化铝粉末表面包覆有机羧酸和非离子型表面活性剂可有效地改善氮化铝粉末在室温水中的耐水性,在20~60 ℃的温水里具有很好的化学稳定性,溶液的pH 值基本保持不变,随着温度的进一步升高,有机包裹层不断地被侵蚀,氮化铝粉末表面与水分子发生化学反应,溶液的pH值迅速提高;经过改性工艺处理的氮化铝粉末具有较强的抗水解性能,在水中浸泡48 h 后,粉末氮含量基本保持不变,其物相除了AlN 晶相外,没有其他晶相出现。