在覆銅板的制造過(guò)程中，添加填料可以賦予覆銅板許多獨特的性能，滿(mǎn)足一些更加復雜的需求。如能合理的添加和使用填料，則可提高或改善覆銅板的性能，否則將帶來(lái)負面的影響。
　　
　　如填料在樹(shù)脂體系中分散不均、基體樹(shù)脂對填料的潤濕、滲透、包覆不良，則在復合體系中將存在大量的不良界面、氣隙、缺陷，使覆銅板的各種性能降低。分散不好的填料，易形成應力集中，使覆銅板加工過(guò)程難度加大，使覆銅板的性能大大降低，甚至造成嚴重缺陷。
　　
　　近年來(lái)，覆銅板使用填料用量持續增長(cháng)，含填料的產(chǎn)品比例增加，混膠填料含量不斷增加，填料的改性（如補強、增韌、耐候性、阻燃、電絕緣或抗靜電等）也要在填料顆粒達到一定細度且均勻分散的情況下才能實(shí)現。未來(lái)填料的使用會(huì )向高填充、超細化發(fā)展，也會(huì )帶來(lái)覆銅板制程加工性問(wèn)題和制程產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，因此，解決膠液中填料的分散性非常關(guān)鍵。
 

　　
　　填料分散過(guò)程分為浸潤、分散、穩定三個(gè)過(guò)程，分散的最終效果取決于分散的要素，分散三要素為填料粒子的性質(zhì)、分散設備的選擇、分散工藝及過(guò)程的控制。
　　
　　1、填料粒子的性質(zhì)
　　
　　從理論上說(shuō)，填料粒徑越小，越有利于填充體系結合；但實(shí)際在覆銅板的制作混膠、上膠加工過(guò)程中，填料粒度越細，越容易結塊成團，不容易分散，填料將分散。必須提高溶劑用量；但如果填料粒徑太大，在混膠及上膠過(guò)程容易產(chǎn)生沉降，上膠時(shí)增強材料的浸漬性變差，過(guò)濾變差也會(huì )導致填料在增強材料中的分布也會(huì )不均勻。所有從工藝角度來(lái)講，選擇一個(gè)合理的粒徑范圍也是一個(gè)重要參數。
　　
　　填料顆粒的形狀、大小和分布，粒子表面性質(zhì)，以及填料表面改性對填料的分散效果有很大影響。填料單個(gè)原生粒子指填料的粒徑很小，小到微米級、納米級。填料顆粒并不完全是以單個(gè)原生粒子存在。粒徑很小的原生粒子之間存在很大的相互吸引力，微細粒子趨向批次結合在一起而形成強烈結合的聚集體，聚集體可進(jìn)一步松散地結合成粒徑比單個(gè)原生粒子直徑大得多的小結塊。
　　
　　填料表面處理可降低填料的表面張力，減小粒子間的作用力，改善填料與溶劑的浸潤性，降低填料顆粒之間的吸引能，減少填料顆粒團聚。
　　
　　填料在混膠時(shí)，在攪拌剪切/研磨作用下，必須把小結塊填料分散開(kāi)，形成粒徑更小的結塊或原生粒子，并均勻分散到膠液中，才能達到最好的分散效果。
　　
　　填料分散能力受填料粒子的性質(zhì)影響，分散能力隨粒子或結塊的大小而變化，各種粒度的粒子或結塊會(huì )以各自不同的速度進(jìn)行分散。在分散混合開(kāi)始，由于填料顆?；蚪Y塊較大，受到浸潤和攪拌剪切分散，易于破裂，故開(kāi)始分散速度將取決于大顆?；蚪Y塊的數量，而小粒子或結塊的分散速度對總的分散速度起的作用很小。隨著(zhù)大顆?；蚪Y塊粒度的降低，小粒子或結塊對分散速度越來(lái)越起主導作用，但由于小粒子或結塊受到的剪切應力變小，分散變的困難了，分散速度下降。而當小粒子或結塊粒度達到某個(gè)臨界值時(shí)，分散就完全停止了。
　　
　　填料分散能力快慢，粒子或結塊的破裂還與填料自身強度有關(guān)，不同種類(lèi)填料的固體粒子或結塊有不同的強度，其對所承受的剪板剪切應力也有很大不同。對某種固體粒子或結塊而言，當剪切應力低于某個(gè)臨界應力時(shí)，將不產(chǎn)生分散作用。
　　
　　2、分散設備
　　
　?。?）高速分散機分散
　　高速電機啟動(dòng)，通過(guò)聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸帶動(dòng)鋸齒型葉輪高速旋轉，高速分散盤(pán)將膠液在釜內形成渦流，將加入釜內的粉料快速攪拌、分散，使固態(tài)填料與液態(tài)膠液快速混合，避免填料聚集成團結塊。
　　
　?。?）高速乳化機分散
　　高速電機啟動(dòng)，通過(guò)聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸帶動(dòng)葉輪和高速剪切轉子旋轉，在釜內形成渦流，對物料形成向上的抽吸力，物料沿帶孔的定子被吸入到定子和轉子之間，受到高速沖擊、擠壓、剪切、摩擦，快速混合乳化。在通過(guò)定子特殊的孔向水平噴射時(shí)，物料受到第二次高速沖擊、擠壓、剪切。水平向噴射的物流在均質(zhì)釜內產(chǎn)生徑向流和軸向推移，此時(shí)物料受到第三次沖擊，高剪釜由于雙流模相互沖擊和推移，并與徑向流交叉混合和剪切，使釜內流產(chǎn)生雙向雙曲線(xiàn)大循環(huán)渦流，避免了上部物料難以吸入造成的死角，乳化均質(zhì)更徹底，效率更高。
　　
　?。?）均質(zhì)機分散
　　均質(zhì)機，也叫管線(xiàn)式乳化機，是將膠水泵入多層次分散結構中（類(lèi)似高速剪切機乳化頭，也是定轉子）進(jìn)行分散，膠液在往復高壓泵的作用下將物料輸送至多級分散腔體內部分散，再經(jīng)過(guò)微細的噴嘴，形成高壓，并以微射流的形式進(jìn)入體積相對較大的腔體中，壓力突然釋放并產(chǎn)生剪切、空穴、拉伸等作用力，最后高速碰撞、均質(zhì)，最終得到超微細化的顆粒。
　　
　?。?）球磨機和砂磨機分散
　　球磨機/砂磨機分散原理：利用泵將混合好的漿料輸入密閉的研磨腔體內，與高速轉動(dòng)的研磨介質(zhì)接觸，從而使物料中的固體微粒和研磨介質(zhì)產(chǎn)生更加強烈的碰撞、摩擦和剪切作用，達到加快磨細微粒和分散聚集體的目的。
　　
　　球磨機適用于分散易流動(dòng)的懸浮分散體系。對分散粗顆粒的填料、細顆粒及難分散的合成填料有突出的效果。砂磨機對填料顆粒細面又易分散的合成填料,粗顆?；蛭⒎刍奶烊惶盍隙际歉咝У姆稚⒃O備。其生產(chǎn)能力高,溶劑揮發(fā)少，能連續生產(chǎn)。
　　
　　球磨機/砂磨機分散工藝，工藝的配料預混合與研磨分散分開(kāi)進(jìn)行，一般需要在附有高速分散機的分散釜中進(jìn)行的預混合分散,再以球磨機/砂磨機研磨分散至細度合格的膠液。
　　

　　
　　3、分散工藝及過(guò)程的控制
　　
　　填料的分散效果，與分散工藝有很大關(guān)系，如填料的分散步驟，分散設備的攪拌/研磨速度、停留時(shí)間，分散方式（通過(guò)式/循環(huán)式）等。
　　
　　填料分散混合主要是通過(guò)攪拌/研磨速度產(chǎn)生作用力，即攪拌研磨速率決定，攪拌研磨速率越高，越有利于分散。即加大混合攪拌/研磨轉速可以提高攪拌剪切速率，因而可以增加分散能力。
　　
　　相同的分散處理時(shí)間，單批次和多批次分散處理效果存在差異；單批次分散處理由于分散設備不能均勻作用到所有填料，只是靠近分散設備位置的填料得到分散，僅靠攪拌不能充分將所有填料攪拌到分散設備附近；而多批次可以增加填料到分散設備的幾率，因此多批次分散比單批次分散處理效果好。
　　
　　相同的分散處理時(shí)間，不同的分散方式也會(huì )對分散效果存在影響；多批次球磨，因每次研磨時(shí)，底部膠水不能有效研磨，而循環(huán)式研磨，將膠水循環(huán)往復進(jìn)行研磨，可是填料在膠液中分散均勻；因此循環(huán)式研磨分散較多批次研磨分散效果好。
　　
　　不同溶劑和樹(shù)脂對填料的分散性影響也不同，例如聚酯和類(lèi)似的部分極性樹(shù)脂比非極性的樹(shù)脂具有更好的分散性。
　　
　　不同的混合分散工藝和分散設備所能達到的分散水平也不同，這主要取決于給填料粒子或結塊提供多大的分散能量。固相粒子或結塊最終達到的粒度或分散水平取決于混合分散的目的要求，并不是一定要把填料的粒子或結塊的粒度降低到它的最終粒子尺寸。
　　
　　另外，高速分散機和高速乳化機，分散部分硬度較高填料會(huì )引入金屬雜質(zhì)，分散乳化時(shí)間越長(cháng)，引入的雜質(zhì)越多。在薄型和超薄型覆銅板中不適用。
　　
　　4、填料的分散對覆銅板的影響
　　
　　隨著(zhù)填料含量增加，填料分散難度增加；隨著(zhù)填料粒子變細，比表面積相應增大，填料與樹(shù)脂聚合物之間的相互作用（如吸附作用）也隨之增大，使力學(xué)性能得到提高；分散不好的填料，易形成應力集中，使覆銅板加工過(guò)程難度加大，且會(huì )使覆銅板的性能大大降低，甚至造成嚴重缺陷。
　　
　　填料在膠液中必須分散均勻，在分散過(guò)程中填料粒徑進(jìn)一步減小，且與樹(shù)脂聚合物界面之間有良好的結合，才能解決覆銅板加工問(wèn)題，才能得到性能良好的覆銅板產(chǎn)品。
　　
　　針對不同產(chǎn)品要求，使用合適的分散設備，適當的處理劑，以及合理的分散工藝，解決填料粒子的結塊團聚問(wèn)題，可使填料分散的更均勻，得到高填充、超細化、分散均勻的膠液體系，這樣不僅可以提高覆銅板制程加工性，同時(shí)還能提高覆銅板的產(chǎn)品質(zhì)量。
　　
　　資料來(lái)源：《李龍,趙光社.淺談覆銅板制造中的填料分散工藝[C]，第二十三屆中國覆銅板技術(shù)研討會(huì )論文集,2023:337-341》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！