為了“改造”聚合物的各項(xiàng)功能性質(zhì)，往里加入填料已是一種極為常見的處理方法，但具體加什么，則要視情況而定。

填料從形態(tài)上主要分為不規(guī)則顆粒、類球形、球形、片狀、纖維狀等，不同的結(jié)構(gòu)特性帶來的影響也不一樣。其中片狀填料是目前聚合物基復(fù)合材料研究中廣受關(guān)注的種類之一，若再將材質(zhì)限定為氧化鋁，則能兼具良好的綜合性能及形貌帶來的優(yōu)勢(shì)于一身，如熔點(diǎn)高、硬度大、機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨性好、耐化學(xué)腐蝕、抗氧化和耐熱性好等。同時(shí)，較大徑厚比也有利于改善聚合物產(chǎn)品的剛性以及提高產(chǎn)品的彎曲強(qiáng)度。

片狀氧化鋁SEM圖

除此之外，片狀氧化鋁填料表面活性較高，易進(jìn)行表面修飾從而與基體產(chǎn)生較好的界面結(jié)合，又不易團(tuán)聚而可在聚合物基體中實(shí)現(xiàn)均勻分散，因此片狀氧化鋁在聚合物復(fù)合材料領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

片狀氧化鋁的制備

片狀氧化鋁的制備方法一般可歸結(jié)為固相合成法、液相合成法以及氣相合成法三種。常用的熔鹽法，液相間接法（如溶膠－凝膠法）和水熱（醇熱）法屬于液相合成法，機(jī)械法及高溫?zé)Y(jié)則屬于固相合成法。

1.熔鹽法

熔鹽法采用一種或多種低熔點(diǎn)的水溶性無機(jī)鹽作為反應(yīng)介質(zhì)，與鋁源混合后，在高于熔鹽熔點(diǎn)的溫度下完成片狀氧化鋁的生長，最后洗去熔鹽即可制得片狀氧化鋁。該法反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)溫度低，還可以通過添加磷、鈦等影響片晶的生長過程的添加劑，從而有效地控制晶粒的尺寸和形狀，合成具有特定形貌的粉體。

2.溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是通過水解縮合制得凝膠前驅(qū)體，從而合成片狀氧化鋁的方法。溶膠－凝膠反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，因此在需要摻雜少量其它物質(zhì)時(shí)可混合均勻，甚至達(dá)到分子水平混合。該方法與固相反應(yīng)相比，具有合成溫度較低、組分之間的擴(kuò)散達(dá)納米級(jí)別等優(yōu)點(diǎn)。通過控制反應(yīng)溶液的濃度以及之后的煅燒時(shí)間，可以得到各種尺寸的片狀氧化鋁，且所得尺寸分布較窄。

3.水熱法

水熱法是指以水為溶劑，在密封的壓力容器中，物質(zhì)在高溫高壓的條件下進(jìn)行成核、結(jié)晶，生成所需產(chǎn)物的一種方法。與其它方法相比，水熱法制備出的粉體晶粒發(fā)育完整，顆粒之間團(tuán)聚少，可以得到理想的化學(xué)計(jì)量組成材料，而且無需燒結(jié)，可避免在燒結(jié)過程中晶粒異常長大及雜質(zhì)容易混入等缺點(diǎn)。

4.高溫?zé)Y(jié)法

高溫?zé)Y(jié)法是將氧化鋁粉體在較高溫度下燒結(jié)得到片狀氧化鋁的方法。由于氧化鋁的熔點(diǎn)高達(dá)2300℃，可以加入添加劑降低燒結(jié)溫度，同時(shí)對(duì)氧化鋁的各向異性生長起到一定調(diào)控作用。

5.機(jī)械法

機(jī)械法是采用如球磨、振動(dòng)磨、攪拌磨、膠體磨和超微氣流粉碎等方法，利用機(jī)械力使按一定配比的粉體混合并在長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)過程中受研磨介質(zhì)的反復(fù)沖撞。由于粉體承受沖擊、剪切、摩擦和壓縮等力的作用，經(jīng)歷反復(fù)擠壓、冷焊及粉碎過程，成為彌散分布的超細(xì)粒子。片狀氧化鋁也可通過該方法制備。

6.涂膜法

涂膜法是利用前驅(qū)體配制成溶膠，將溶膠涂覆到具有光滑表面的基體上然后干燥、剝離所涂的膜，即得片狀粉體材料。其優(yōu)點(diǎn)在于雜質(zhì)少，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)在工藝上易于控制，而且易于從基底上剝落，同時(shí)，片狀粉體的表面光滑，可以作為產(chǎn)品直接使用。然而粉體機(jī)械強(qiáng)度不高，粒度分布范圍較寬，需要分級(jí)處理才能達(dá)到使用要求。

片狀氧化鋁的優(yōu)勢(shì)

為了提高片狀氧化鋁與基體的界面作用，更好地發(fā)揮增強(qiáng)性能，片狀氧化鋁填料一般都需要經(jīng)過表面修飾，可分為有機(jī)改性與無機(jī)改性。改性后的片狀氧化鋁在聚合物中無論是提高力學(xué)性能還是導(dǎo)熱性能都有相當(dāng)不錯(cuò)的表現(xiàn)，具體如下：

1.力學(xué)性能

力學(xué)性能是復(fù)合材料的重要性能之一。片狀填料的比表面積較大，應(yīng)用于復(fù)合材料時(shí)可以與聚合物基體間形成較大的界面面積，為制備具有較好力學(xué)性能的復(fù)合材料提供基礎(chǔ)。而片狀氧化鋁本身具有良好的機(jī)械性能，具有較大的長徑比并且與基體接觸面積較大，因此理論上可以起到良好的增強(qiáng)作用。

但在實(shí)際設(shè)計(jì)復(fù)合材料時(shí)，也應(yīng)考慮材料的結(jié)構(gòu)，片狀氧化鋁與基體的界面作用，片狀氧化鋁在基體中的能否均勻分布等問題的影響，選擇合適的制備方法、合適的表面改性方法等，才能使片狀氧化鋁在聚合物復(fù)合材料中發(fā)揮良好的作用。

2.導(dǎo)熱性

氧化鋁具有較好的導(dǎo)熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)為38W/m·K，并且價(jià)格低廉，而聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)通常較低（一般＜0.3W/m·K）。因此，氧化鋁可作為一種常用的導(dǎo)熱填料用于提高聚合物的熱導(dǎo)率。導(dǎo)熱機(jī)理一般為導(dǎo)熱通路理論，即填料的填充量在達(dá)到一定閾值后，復(fù)合材料內(nèi)部形成導(dǎo)熱通路，而材料的熱導(dǎo)率取決于該導(dǎo)熱通路的完善程度，所以為了獲得較高的導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱填料的用量通常較大。

雖然目前用于提高聚合物導(dǎo)熱性的氧化鋁多為球形或不規(guī)則形狀，但片狀材料如石墨烯、六方氮化硼等在提高聚合物導(dǎo)熱率方面早有應(yīng)用，因此具有相似形貌的片狀氧化鋁同樣可在聚合物基體中形成導(dǎo)熱通路，從而提高導(dǎo)熱性

資料來源：

片狀氧化鋁/聚合物復(fù)合材料的研究進(jìn)展，姚慧超，彭懋。

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