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氧化鎂（MgO）是應(yīng)用十分廣泛的化工材料，具有優(yōu)良的化學(xué)惰性、耐熱性、絕緣性和導(dǎo)熱性，其中比較突出的是良好的抗高溫氧化性能，適中的堿性，由于存在氧空位和單電子而產(chǎn)生的親電子性等，這些性質(zhì)為氧化鎂的應(yīng)用提供了重要的基礎(chǔ)條件。

一般氧化鎂是片狀結(jié)晶，但是經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)一些特殊形貌的氧化鎂在很多方面都有著十分有效的應(yīng)用。例如球形氧化鎂可以在色譜法中作為固定相材料，可以作為吸附有毒物質(zhì)的材料，以及添加到塑料中提高導(dǎo)熱性等方面都有十分重要和有效的應(yīng)用涂料在線coatingol.com。

↑↑球形氧化鎂

導(dǎo)熱填料的類型

高分子聚合物材料的導(dǎo)熱率普遍偏低，大部分常見材料的熱導(dǎo)率在0.3W/m·K左右，所以為了提高高分子聚合物的導(dǎo)熱性能，需要在聚合物材科中填充導(dǎo)熱填料。通過共混的方法將導(dǎo)熱系數(shù)較高的導(dǎo)熱填料均勻地分散到聚合物基體中，填料之間形成相互接觸的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，以使得高分子聚合物的導(dǎo)熱性能滿足應(yīng)用需求。

導(dǎo)熱填料主要分為炭基材料、金屬材料和非金屬無機(jī)材料三種，幾種常見填料的熱導(dǎo)率如下表：

1.炭基材料

部分炭基材料的導(dǎo)熱率明顯高于金屬材料和無機(jī)非金屬材料，炭基材料因其微觀結(jié)構(gòu)十分獨(dú)特，導(dǎo)熱性能具有各項(xiàng)異性。以石墨為例，石墨具有較為典型的層狀結(jié)構(gòu)，同時以電子和聲子的雙重機(jī)制起到作用，因此石墨的導(dǎo)熱性能良好，具備各項(xiàng)異性的特點(diǎn)，同時價格便宜并能與基體良好混合，一般被認(rèn)為是首選導(dǎo)熱填料。

↑↑石墨導(dǎo)熱片

2.金屬材料

金屬材料是公認(rèn)的熱的良導(dǎo)體，不僅是高分子材料的填充劑方面，在航天、機(jī)械制造等方面都有較為成熟而且廣泛的應(yīng)用。金屬材料內(nèi)部存在著大量自由電子，其導(dǎo)熱性能主要取決于這些內(nèi)部的大量電子的自由移動，一般金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)較高。同時因?yàn)榻饘俨牧系膶?dǎo)電性能良好，在作為填充劑制備的復(fù)合材料中，可以提供其導(dǎo)電性。

但是金屬材料的密度較大，與高分子聚合材料難以均勻地混合，這就制約了其在高分子材料導(dǎo)熱填料方面的應(yīng)用。

3.無機(jī)非金屬材料

無機(jī)非金屬主要依靠聲子導(dǎo)熱，一般導(dǎo)熱系數(shù)相對于炭基材料和金屬材料較低，但有較好的絕緣性。主要分為金屬氮化物和金屬氧化物，金屬氮化物填料包括:BN、AlN等;金屬氧化物填料包括:MgO、Al203等。

其中氮化物以晶體的形式存在，結(jié)構(gòu)規(guī)律且致密，聲子在晶體中傳播阻力較小，因此熱量可以比較有效傳遞。但是氮化物純度越高，價格也就高。金屬氧化物雖然導(dǎo)熱系數(shù)不高，但是價格便宜，材料來源廣泛，因此應(yīng)用比較廣泛。

在氧化物中最常用的是氧化鋁和氧化鎂，氧化鋁導(dǎo)熱性能相對較低，但成本不高，所以應(yīng)用比較廣泛。氧化鎂的導(dǎo)熱系數(shù)雖然比氮化硼要低，但比氧化鋁要高，為36W/m·K，而且成本較低，所以在導(dǎo)熱填料應(yīng)用上也越來越受到關(guān)注。

不同填料形貌對導(dǎo)熱性能的影響

一般棒狀和有一定長徑比的片狀結(jié)構(gòu)填料，加入高分子材料中比較容易在其中形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，從而提高了復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，但是此類填料會在加工過程中發(fā)生取向分布，即棒狀結(jié)構(gòu)方向不一-致，會導(dǎo)致復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能產(chǎn)生各向異性，加工方向的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于垂直加工方向的導(dǎo)熱系數(shù)。

↑↑片狀填料

因此在設(shè)計生產(chǎn)填料產(chǎn)品形狀時，盡量使填料取向方向一致，從而提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱效率。

相比之下，由于球形結(jié)構(gòu)的各向同性，因此球形填料對提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能效果，相比于棒狀或片狀結(jié)構(gòu)來講更有優(yōu)勢。同時球形粉體顆粒粒徑較小且分布均勻，表面形貌規(guī)則，粉體的堆積密度顯著增大，可以很大程度上改善粉體的流動性和分散性，最大限度地消除團(tuán)聚的影響，使粉體內(nèi)部的缺陷得到改善。

球形氧化鎂的發(fā)展現(xiàn)狀

對于球形氧化鎂產(chǎn)品，由于涉及高性能芯片技術(shù)的應(yīng)用，國外對氧化鎂球形化合成技術(shù)高度保密，產(chǎn)品的國際采購較為困難，也無法獲取產(chǎn)品的完整技術(shù)參數(shù)和專業(yè)制造設(shè)備等資料。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報道，目前世界上僅有日本、美國、以色列等少數(shù)科技發(fā)達(dá)國家掌握該產(chǎn)品的合成制造技術(shù)。

粉體球形化的物理和化學(xué)方法

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目前主要通過兩種方法制備球形氧化鎂：

1）以鎂鹽為原料首先得到制備球形氧化鎂的前驅(qū)體，將前驅(qū)體熱處理得到球形氧化鎂，一般前驅(qū)體為球形堿式碳酸鎂或球形氫氧化鎂或球形堿式草酸鎂。

2）將氧化鎂粉末與溶劑和粘合劑混合后，通過機(jī)械成型得到球形氧化鎂，經(jīng)過熱處理得到球形氧化鎂產(chǎn)物。

但在產(chǎn)業(yè)化的探索中，氧化鎂的球形化更多的還是依賴基于球形氧化鋁和球形硅微粉的技術(shù)積累，在全球范圍內(nèi)，目前Denka已走在前列，國內(nèi)也有一些球形粉企業(yè)正在進(jìn)行產(chǎn)線布局。相信隨著5G和新能源汽車等新興市場的火熱，被視作接棒球形氧化鋁的“下一代導(dǎo)熱填料”的球形氧化鎂，也能盡快量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代，從而開始大規(guī)模的應(yīng)用推廣。