[发明专利]抗水解氮化铝粉体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗水解氮化铝粉体及其制备方法。所述的抗水解氮化铝粉体是通过有机酸和偶联剂对氮化铝粉体颗粒的表面进行包裹处理而形成的，其中有机酸的含量为：1～15wt％，偶联剂的含量为：0.5～20wt％。实验证明：在室温下，本发明制备的氮化铝粉体浸泡在水中可保持一周以上不水解，在80℃下，本发明制备的抗水解氮化铝粉体在水中至少可以稳定的存在72h，不发生任何水解。有效的解决了由于氮化铝粉体易水解性能所导致的存储和应用的难题。另外，本发明还具有工艺操作简单，原料价格低廉，生产成本低、使用范围广、易于工业化生产等优点，具有显著的工业应用价值，有助于氮化铝的大规模工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷导热材料及其制备方法，特别是涉及一种氮化铝粉体及其制备方法，还涉及一种抗水解陶瓷粉体材料及粉体表面处理方法，应用于散热和封装材料技术领域。

背景技术

AlN陶瓷是近20年来新兴的高导热材料，其理论热导率可达到320W/(m·K)，实际值可以达到260W/(m·K)，是氧化铝陶瓷的10～15倍。同时AlN陶瓷还具有优良的绝缘性、耐高温性、耐腐蚀性以及与硅相匹配的热膨胀系数。这些优良的性质使得AlN陶瓷在许多高技术领域得到越来越广泛的应用，被认为是新一代大规模集成电路、半导体模块电路及大功率器件的理想散热和封装材料。

AlN粉体是制备AlN陶瓷的直接原料，粉体的性能直接影响到AlN陶瓷的制备工艺和性能。但是AlN在潮湿的环境下极易与水发生反应，形成Al(OH)₃和AlOOH，在AlN粉末表面形成氧化铝层；从而使得大量的氧融入AlN晶格中，降低了AlN陶瓷的热导率。为了解决AlN粉体在潮湿的环境中存放和使用的问题，必须提高AlN粉体的抗水解性能。

现有的术能制备出在室温潮湿环境下稳定存在的AlN粉体，如：目前常用的表面处理是用H₃PO₄进行AlN表面酸洗，但是这样的处理并不具备温水或者沸水条件下的抗水解能力。而AlN块材和片材的工业制备多半采用流延成型、注浆成型和正在研究发展中的注射成型等工艺，其中包括最新的水凝胶注射成型工艺，这些工艺所需的温度通常在60～80℃。因此，如何提升AlN粉体在温水中的抗水解能力成为了制约AlN产业化、大规模应用的技术关键。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种抗水解氮化铝粉体及其制备方法，制备的抗水解氮化铝粉体在80℃的水中至少可以稳定的存在72h，解决了由于AlN粉体易水解性能所导致的存储和应用的难题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗水解氮化铝粉体，使用有机酸和偶联剂对AlN粉体颗粒表面进行包裹处理，在AlN粉体颗粒外部形成包壳结构，得到复合材料AlN粉体颗粒，在复合材料AlN粉体中，其中有机酸的质量百分比含量为：1～15wt％，偶联剂的百分比含量为：0.5～20wt％。

作为本发明优选的技术方案，抗水解氮化铝粉体，其中有机酸的质量百分比含量为：1.79～4.63wt％，偶联剂的百分比含量为：2.78～8.93wt％。

上述有机酸优选采用硬脂酸或柠檬酸。

上述偶联剂优选采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种添加剂或任意几种的混合添加剂。

上述硅烷偶联剂优选采用KH550、KH560、K570中的任意一种添加剂或任意几种的混合添加剂；上述钛酸酯偶联剂优选采用NDZ-101、NDZ-201、NDZ-401中的任意一种添加剂或任意几种的混合添加剂。

一种本发明抗水解氮化铝粉体的制备方法，包括如下步骤：

a.将AlN粉体、有机酸和偶联剂加入有机溶剂中，进行充分分散，制备得氮化铝混合浆料；优选采用的分散方式为如下任意一种或任意几种的组合分散方法：