中国粉体网讯  在覆铜板中，球形硅微粉以优秀的流动性可以实现在覆铜板树脂基体中的高填充，从而进一步降低生产成本、减小基本的热膨胀系数和介电常数。高频覆铜板目前最常用的体系之一是PTFE树脂，要求填料具有高填充量，但是随着填充量的增多，体系黏度会急剧增加，材料的流动性、渗透性变差，球形硅微粉在树脂中分散困难，易出现团聚的问题。为解决上述问题，通常需要对球形硅微粉进行表面处理。

来源：日本电化学株式会社

通过表面处理改性，可以减小球形硅微粉之间的相互作用，有效防止团聚，降低整个体系的黏度，改善体系的流动性，还可以增强球形硅微粉与PTFE树脂基体的相容性，使颗粒在胶水中均匀分散。

在环氧塑封料中，为了提升球形硅微粉在环氧塑封料内填充率的同时保持塑封料良好的流动性，一些产品会采用不同粒径的球形硅微粉互掺形成某种级配关系来提高堆积效率，从而提高球形硅微粉的填充量，提升环氧塑封料的导热性能，降低热膨胀系数，控制成本。

在掺入环氧塑封料基体前，球形硅微粉一般要经过表面改性来改善其与环氧树脂基体的界面结合，以获得更好的物理力学性能和导热性能。

改性前后的球形硅微粉

总之，相较于普通二氧化硅而言，球形二氧化硅直接应用于材料中各项性能已经有一定提升，但经过表面改性后的球形二氧化硅性能更优。

偶联剂改性

通过化学处理对无机粉体进行表面改性是提高无机粉体在基体介质中分散稳定性的有效方法。偶联剂改性作为典型的化学改性方法，它的应用范围最广，工业体系最全。偶联剂按分子的化学结构可以分为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等。

硅烷偶联剂改性硅微粉机理图

硅烷偶联剂改性：硅烷偶联剂种类繁多，选择灵活，应用更加广泛，可根据不同的基体介质选择含对应官能团的偶联剂作表面改性剂。二氧化硅的硅烷化改性是通过硅烷偶联剂的水解、缩合反应实现的。另外，在有水存在的情况下，硅烷偶联剂会发生水解反应，产生硅醇，硅醇易与二氧化硅表面羟基发生脱水缩合反应，同时硅醇也会脱水自聚。

钛酸酯偶联剂改性：钛酸酯偶联剂与硅微粉的主要作用机理是钛酸酯分子结构中亲无机基团(RO)_m与硅微粉表面的羟基发生化学作用，在硅微粉表面形成单分子层，同时释放出异丙醇。

聚合物接枝改性

采用特定的方法可以将合成的聚合物接枝到无机粉体表面，这增强了无机和有机材料的化学功能并改变了其表面拓扑结构。这种聚合物接枝无机粉体颗粒被认为是有机-无机复合颗粒。

毋伟等采用接枝聚合改性的方法对超细二氧化硅表面进行改性。结果表明：该工艺可实现超细二氧化硅表面聚合接枝改性，苯乙烯与预先接枝在超细二氧化硅表面上硅烷偶联剂的双键的自由基聚合反应可有效分散超细二氧化硅聚集体。

化学腐蚀改性

化学腐蚀法的原理是使用氧化性或反应性强的试剂将材料的表面氧化或刻蚀，从而“露出”新的活性集团。

Wang用热NaOH溶液处理了SiO₂微球。研究了微球的表面特性。结果表明，表面刻蚀后SiO₂微球表面的活性和羟基化增强，这增加了纳米粒子的锚定位点和分散性。

表面包覆改性

表面包覆法的原理是使用具有粘性、丰富活性集团的活性物质在材料表面形成包覆层，处理后材料能以活性物质为基底继续进行表面改性。

杨昆使用多巴胺在纳米二氧化硅颗粒表面进行自聚合形成了表面修饰的纳米二氧化硅改性颗粒PD-SiO₂，并且将改性颗粒与聚丙烯/乙烯-辛烯共聚物熔融共混制备了聚丙烯复合材料，结果表明：聚多巴胺没有破坏纳米二氧化硅的结构且成功黏附在表面；聚多巴胺改性提高了复合材料的亲水性，降低了结晶温度，提高了结晶度。

其它改性方法

除了上述方法外，高能量束处理法和原位表面修饰技术也是无机粉体表面改性的常用方法。原位表面修饰技术是指在无机颗粒的合成阶段进行表面修饰，具体方法包括反胶束法、有机金属化合物热分解法和多元醇法。通过原位表面修饰法合成的表面活性剂包覆型无机颗粒可以进一步修饰以调整其表面性能。高能量束处理法利用能量束扫描过程中材料自身的组织结构变化或引入其他材料实现表面性能的改善。

小结

总之，通过对球形硅微粉进行表面改性，可以根据应用的需要有目的地改变硅微粉表面的物理化学性质，从而改善其与有机高分子材料的相容性，满足其在高分子材料中的分散性与流动性需求。

参考来源：

陈独旭.球形硅微粉改性对环氧塑封料性能影响的研究

陈颜.球形二氧化硅的火焰熔融法制备研究及其在复合材料中的应用探索

钱晨光等.硅微粉表面改性及其应用研究进展

郑鑫.硅微粉填料在覆铜板中的应用及发展趋势

杨珂珂等.耐热表面改性球形硅微粉的制备及其性能

（中国粉体网编辑整理/初末）

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