无机粉体填料在有机胶粘材料里的应用简介

科技 2024-10-20 18:00 上海

这篇文章应该就是一个最简单的行业知识普及，胶粘行业主要是一个有机高分子材料的专业，但是这一类材料也离不开很多无机粉体的助力，在有机的树脂里面添加了无机粉体以后，可以衍生出更多丰富的产品性能，满足更多的应用场景。

抛砖引玉，分享一些行业常见的无机粉体材料。

热性能类填料

氧化铝

氧化铝目前是市面上最主流的导热填料，提供多种形状和粒径的产品，其中球形氧化铝应用最多，满足目前大部分客户的需求，导热系数大约在30W左右，粒径从1微米到100um左右，综合填充效果，成本等因素是非常适用于如导热垫片，导热凝胶，导热聚氨酯胶，导热绝缘片，导热胶带等各类导热产品。一般的规格参数内容如下。

市场常见的厂家，如四川百图，天津泽希，江苏联瑞，安徽壹石通，东莞东超等等，这几年随着基站，电子产品，锂电池包以及储能等行业的发展，导热填料行业，跟着一起快速成长。当然，和日本的新日铁，DENKA日本电气化学等公司，在高端产品还有一些差距，比如粒径的更精细均匀，粒子的表面改性处理上，国内厂商仍需努力。比如7-8年前，因为日本的高端粉体的不卖到中国，中国国内还都在做2-3W导热系数的导热垫片的时候，日本的FUJIPOLY富士高分子已经可以出12-13W的导热垫片了。

氮化铝

氮化铝导热系数高，可以到200W左右，一度被认为提升目前行业导热产品性能的好机会，但是困扰的问题是会吸潮水解，生成低导热率的氢氧化铝，从而影响导热效果。虽然有些公司声称可以通过表面改性处理解决这个问题，但是目前好像还没有听说在产业链上被大量使用为导热填料。

氢氧化铝

氢氧化铝的导热系数很低，0.02-0.05W左右，与其说是导热，更多是隔热作用，现在锂电池包灌封的PU聚氨酯导热胶里都添加了这个粉体，由于同时这个粉体，密度是2.4，然后也是一种常用的阻燃材料，价格每公斤也只有几块钱，所以隔热阻燃轻质化，还成本低，被使用很多。

氮化硼

导热产品里面一般添加BN不是非常多，虽然氮化硼的导热系数很高，200-400W的导热系数，常用的六方氮化硼，结构和石墨类似，但是白色不导电，也被行业称为“白石墨”，密度比球形氧化铝低，但是成本很高，比球形氧化铝贵几十倍，然后添加后，树脂粘度上升很快，影响添加量上限。胶粘行业不多，可能塑料注塑的行业会多一些应用。

人造金刚石

也是一类很小众的导热填充材料，导热系数理论上可以到2000W，是自然界最高，但是价格也高，阻碍了行业应用。所以在研磨填料等市场，应用更广泛一点。

电性能类填料

先附上一份常见导电材料的导电性能对比。

镍粉

在导电压敏胶的生成过程中，胶带中被添加了大量的镍粉，起到了导电的作用，可以起到垂直上下Z方向的导通，多用于PCB或者FPC接地等场合，配和电镀聚酯纤维布，电镀泡棉，铜铝箔等金属膜覆合后一起使用，也可以起到优异的电磁屏蔽的作用。做成这样的胶带，晶华新材就大量生产这样的导电压敏胶带。

银粉

银粉有多种微观形态，球形，片型还有线型，导电性能最好的金属，最大的应用场景是光伏电池板正面的银浆，然后很多芯片的粘接导通，虽然量不是很大，但是技术含量和经济附加值极其高，很多都是掌握在国外企业手中，也就是常说的“卡脖子”技术。胶带行业银粉用量不多，毕竟成本比较高，行业多是一些银浆和含银胶水产品。日本的DOWA就是著名银粉的供应商，而下游的光伏银浆企业，常州聚合，苏州帝科等上市企业，原料的采购成本中。90%左右是各种银粉。在银胶方面，美国的汉高和日本的三键，纳美仕，藤仓，松下等等都提供技术含量极高的产品。

导电碳黑

导电碳黑的电导率一般在10的负1到负2次方S/cm,既导电也导热,成本较低,在涂料或者可印刷浆料中,被用来替代银浆的低成本方案。当然胶粘行业，对导电碳黑的使用不是很多，更多的这类产品，会用在一些锂电池，塑料，导电橡胶等等其他行业。

包覆类导电材料

降本是生产制造中永远的话题，所以为了降低导电填料的成本，市场上诞生了一些多层包覆结构的导电填料，比如银包铝，银包铜，镍包铝，镍包碳等等，在损失一定导电性能的前提下，有效降低了成本。

羰基铁，镍铁硅铝等吸波剂

在具有信号通讯需求的电子产品中，信号的发射和接收过程中，需要减少电磁波的干扰，虽然大多数时候，电路设计工程师都已经解决了电磁干扰的问题，但是无法避免还有问题，这时候吸波材料就有了用武之地，从材料上来看，就是聚氨酯或者硅橡胶等材料中，添加了吸波剂，就是一些无机粉体，如羰基铁，镍铁硅铝等粉体，可以将一部分电磁波转化成热能，避免整机系统的电磁波相互干扰。通常我们民用的设备，6GHz的频率下也够用了，吸收个10个dB的电磁波，但是随着技术的发展，无人驾驶的通讯频率是77GHz，特殊的光模块可以到100GHz，还有更尖端的军事需求，隐身飞机，战舰等，需要1KHz到100GHz的频率上，均有很好的吸波效率，不过国内这一块的研究还是蛮深的，缺乏的是应用场景需求。

高或者低介电常数材料

随着通讯频率的增加，低或者高介电常数的材料被要求用来调整各个介电层的性能，在标准测试频率下，真空的介电常数是1，一般树脂都是4，5左右，而5G时代，可能需要3以下的介电常数，那么一些中空的材料被填充入电路板内，如中空玻璃微珠等，而如果需要高介电常数的材料，就填充一些陶瓷粉体，如氧化钛，钛酸钡，钛酸锶等。

硅系填料

气相二氧化硅

纳米级粒径的二氧化硅粉体，10-20nm左右，然后范德华力等作用下，一般200nm左右多个颗粒连接，号称“工业味精”，能有效增加树脂的粘度，改善流变特性，因此在环氧，聚氨酯，不饱和聚酯，硅胶等行业都有添加。行业著名的如开创者，德国赢创，还有在美国的卡博特，德国瓦克等。气硅分亲水和疏水两大类，目前国内的亲水都做的还可以，但是疏水的产品仍然待提高，国内如杭州应星在疏水方面就做的还可以。

硅微粉

硅微粉也是在胶粘剂中常用的一种填料，在树脂中的填充量较高，做成板材后内应力低、尺寸稳定、热膨胀系数低，并且具有更高的堆积密度和更均匀的应力分布，因此可增加填料中的流动性和降低粘度。国外如日本雅都玛，国内如联瑞等都有此类产品。其中1um粒径以下的硅微粉目前雅都玛做的最好，这个产品对芯片封装用的胶水或者环氧塑封料里面，有效降低体系的收缩，保持尺寸稳定性。

中空二氧化硅

复旦大学毕业的赵博士，在宁波创立了一个公司，专门研究生产这个中空二氧化硅产品，中空的结构，可以提供低折射率和低的介电常数，大约50nm的微球，5nm左右的壁厚，可以使用在光伏，光学涂层，半导体等多个行业。

中空玻璃微珠

中空的结构，具有多种性能，低介电常数，轻量化等，可以加在涂料里面，市场上高端一点的丙烯酸泡棉胶带，也会添加这个粉体，降低重量，提升胶带的内聚强度。

光学类填料

折射率调整填料

氧化锆，氧化钛是具有高折射率的陶瓷粉体填料，大约在2左右，而普通的硅胶丙烯酸等树脂，折射率在1.4-1.5之间，目前市场上，随着ARVR等行业的发展，对光学涂层或者胶膜有了折射率调整的需求，所以这些高折的填料，被考虑分散进胶粘产品里面。同时，也有低折射的要求，中空二氧化硅也是一个不错的选择。

其他

无机粉体还有很多，包括颜色类填料，有各类无机色浆，钛白粉，碳黑等；调节粘度，降低成本的滑石粉，碳酸钙，陶土等；起到杀菌作用的氧化锌；阻燃的氧化锑，氢氧化镁等。

后续有时间再整理更新。

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