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            我是導熱塑料,這是我的簡歷!(請收藏)

            樓主:艾邦高分子 時間:2021-10-28 12:45:22

            傳統的塑料多為絕熱塑料或者導熱系數非常低的材料。1998年Coolpolymer首先將具有導熱性能的導熱塑料實現了商業化。并將其廣泛應用于照明、汽車、電子電力、醫用設備等。近二十年來,導熱塑料得到迅猛的發展。那么導熱塑料是怎么樣的?它的導熱機理又是什么?就讓小編帶大家一起來了解一下。


            圖 導熱塑料與應用


            一、什么是導熱塑料

            導熱塑料是利用導熱填料(包括粒子、纖維、層片等)對高分子基體材料進行均勻填充,以提高其導熱性能。導熱性能的好壞主要用導熱系數(單位:W/(m.k))來衡量。


            二、常用基體材料與填料

            導熱塑料主要成分包括基體材料和填料?;w材料包括PPS、PA6、PA66、PA12、PA46、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK等,常見塑料的導熱系數如下表:

            表 常見塑料的導熱系數

            材料

            導熱系數W/(m.k)

            材料

            導熱系數W/(m.k)

            PE

            0.33

            PS

            0.08

            LEPE

            0.33

            PP

            0.24

            HDPE

            0.11

            PMMA

            0.75-0.25

            PVC

            0.16

            PA

            0.25

            填料包括以下金屬和無機填料:

            (1)金屬粉末填料:銅粉、鋁粉、鐵粉、錫粉、鎳粉等;

            (2)金屬氧化物:氧化鋁、氧化鉍、氧化鈹、氧化鎂、氧化鋅;

            (3)金屬氮化物:氮化鋁、氮化硼、氮化硅;

            (4)無機非金屬:石墨、碳化硅、碳纖維、碳納米管、石墨烯、碳化鈹等

            常見導熱填料導熱系數如下表:

            表 常見導熱填料的導熱系數

            材料

            導熱系數W/(m.k)

            材料

            導熱系數W/(m.k)

            Ca

            380

            CaO

            15

            Mg

            103

            NiO

            12

            Fe

            63

            SiO2

            10

            Cu

            398

            BN

            125

            Al

            190

            AlN

            320

            BeO

            219

            SiC

            270

            MgO

            36

            石墨

            129

            Al2O3

            30

            石墨烯

            5000


            三、導熱塑料的分類

            導熱塑料可分為:導熱導電塑料和導熱絕緣塑料。絕大多數導熱塑料的電絕緣性能,最終是由填料粒子的絕緣性能決定的。

            1、絕緣導熱塑料

            絕緣導熱塑料中主要的成分包括:塑料+填料+其他,其中填料包括:

            金屬氧化物 Al2O3、MgO、SiO2;

            金屬氮化物 AlN、Si3N4、BN 及 SiC 、B4C3等;

            由于填料粒子屬于非導電粒子,從而導致塑料絕緣。這一類導熱塑料的導熱系數并不高,一般為1.5W/m.k 左右。

            2、導電導熱塑料

            導電導熱塑料的主要成分包括:塑料+填料+其他,其中填料包括:金屬粉、纖維、石墨、碳纖維、CNT、石墨烯等,由于這一類填料屬于導電粒子,因此其對應的導熱塑料也是導電的。這一類導熱塑料的導熱系數較高,一般能做到5.0W/(m.k)以上。


            圖 LED的導熱塑料外殼


            四、導熱塑料的導熱機理

            導熱塑料的導熱性能取決于聚合物與導熱填料的相互作用。不同種類的填料具有不同的導熱機理。

            1、金屬填料的導熱機理

            金屬填料的導熱主要是靠電子運動進行導熱,電子運動的過程伴隨著熱量的傳遞。


            圖 自由電子型導熱傳導

            2.、非金屬填料的導熱機理

            非金屬填料導熱主要依靠聲子導熱,其熱能擴散速率主要取決于鄰近原子或結合基團的振動。包括金屬氧化物、金屬氮化物以及碳化物。


            圖 聲子(量子)型熱傳導


            五、影響導熱塑料導熱系數的因素

            1、聚合物基體材料的種類和特性

            基體材料的導熱系數超高,填料在基體的分散性越好及基體與填料結合程度越好,導熱復合材料導熱性能越好。

            2、填料的種類

            填料的導熱系數越高,導熱復合材料的導熱性能越好。

            3、填料的形狀

            一般來說,容易形成導熱通路的次序為晶須 >纖維狀 > 片狀 > 顆粒狀,填料越容易形成導熱通路,導熱性能越好。

            4、填料的含量

            填料在高分子的分布情況決定著復合材料的導熱性能。當填料含量較小時,起到的導熱效果不明顯;當填料過多時,復合材料的力學性能會受到較大的影響。而當填料含量增至某一值時,填料之間相互作用在體系中形成類似網狀或者鏈狀的導熱網鏈,當導熱網鏈的方向與熱流方向一致時,導熱性能最好。因此,導熱填料的量存在著某一臨界值。

            5、填料與基體材料界面的結合特性

            填料與基體的結合程度越高,導熱性能越好,選用合適的偶聯劑對填料進行表面處理,導熱系數可提高10%—20%。

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            圖 照明燈導熱部件

            導熱塑料作為一種全新的材料,具有塑料優異的成型加工條件,同時導熱金屬具有更低的密度,更低的成本,可以替代金屬應用于多種應用場合下的散熱部件,引領著散熱部件向更輕量化、更環保邁進。


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            本文由艾邦高分子獨家整理編輯,轉載請注明來源.

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