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导热类塑料及导热材料发布日期:2026-09-28 浏览次数:

  

导热类塑料及导热材料(图1)

  导热类塑料是指具有较高热导率的一类塑料制品,一般其热导率大于1w/(m . k)。

  大多数金属材料的导热性较好,可用于散热器、热交换材料、余热回收、刹车片及印刷线路板等场合。但金属材料的耐腐蚀性不限制了一些领域的应用,具体如化工生产和废水处理中的热交换器、导热管、太阳能热水器及蓄电池冷却器等。塑料的耐腐蚀性和力学性能都很好,但与金属材料相比,塑料材料的导热性能不好,导热性最好的hdpe热导率仅为0.44vv/(m . k),各类塑料的热导率可具体参见表。塑料的低导热性,限制了其应用范围,如不可用于各类摩擦起热或需要及时散热的场合。随着电气领域集成技术和组装技术的迅速发展,电子元器件和逻辑电路的体积成千倍、万倍的缩小,迫切需要具有高散热性的绝缘封装材料,而传统的金属、金属氧化物、金属氮化物和炭类导热材料已无法满足此类需要,人们将目光投向具有优异综合性能的塑料上来。

  传统塑料的热导率很低,不同品种塑料材料的导热性大致可循如下规律:结晶型塑料的热导率高于无定形塑料;高分子量的塑料品种热导率高;取向可提高塑料的热导率。如pvc在300 %的拉伸方向,热导率增大2倍;hdpe在1000%的拉伸方向,热导率增大10倍;泡沫塑料的热导率大大下降,一般下降10倍以上。

  在高结晶度的基体树脂中,加入高热导率的添加材料,是提高塑料热导率的最有效方法。聚合物添加高导热填料的添加量很大,会影响复合材料的力学性能。解决办法一为使导热填料细化,甚至纳米尺寸化,不仅力学性能影响小,导热性能也提高;例如JPN协和化学工业公司开发出的高纯度微细mgo,热导率由普通的36w/(m.k)提高到50w/(m . k)。二为尽可能加入纤维状填料。三:树脂和填充结合、分散均匀很重要,可以加南京塑泰的适合的马来酸酐接枝相容剂来提高结合和分散。

  (1)金属粉末和片 常用的填充材料为铝、铜、锡、银及铁等金属粉末和片,导热性很好。缺点为导热同时导电,添加量太大而影响复合材私的性能。其中以铝和铜类应用最多,具体实例如下。

  ①hdpe/铁粉 在hdpe树脂中,当加入25%体积分数的铁粉时,复合材料的热导率可达到1. 4w/(m.k)。

  ②ep/铜粉 在环氧树脂中加入40%体积分数的铜粉(粒径50um)时,复合材料的热导率可达到0.9w/(m.k)。

  ③pp/铝片 在pp和酚醛树脂中填充18%~22%体积分数的铝薄片(40/1的长径比)时,热导率接近纯铝的80%。

  ④pp/铝粉 在pp中加入30%粒径为50um的铝粉,复合材料的热导率为3. 58w/(m.k),是纯pp的14倍;但综合力学性能下降,如拉伸强度为24mpa、冲击强度为7.3kj/m2。

  ⑤环氧树脂/铝粉 按环氧树脂/固化剂/铝粉以100/8/34的比例混合,浇铸成型为制品,热导率为4. 60w/(m.k),尺寸稳定性好,拉伸强度81mpa,压缩强度215mpa。

  (2)金属纤维 主要为铜、不锈钢、铁等纤维,导热效果好于金属粉末才,添加量也少于金属粉末,对复合材料的性能影响小。缺点为导热同时导电,添加量仍然偏大。如pp/铜纤维/石墨,pp中加入铜纤维和石墨,复合材料的热导率可达8.65w/(m-k)。

  (3)镀金属纤维 主要有碳纤维镀镍、碳纤维镀铜等,优点是添加质量比例大大降低,对复合材料的性能影响。缺点为导热同时导电。

  (4)金属氧化物 金属氧化物包括氧化锌、氧化铜、氧化镁、氧化铍及氧化铝等,优点为导热同时不导电。

  ①ldpe/a12o3 以65um和8um两种a12o3混合加入,当a12o3的体积分数达到70%时,采用熔体浇铸法成型加工,复合材料的热导率为4.6w/(m.k)。

  ②硅橡胶/a12o3 当a12o3的用量为硅橡胶的3倍时,复合材料的热导率为2. 72w/(m.k)。

  (5)金属氮化物 主要品种有氮化铝、氮化硅及氮化硼(bn等,为新兴的导热材料,优点为导热同时不导电,缺点为价格高。

  ①环氧树脂/a1n 环氧树脂用线型酚醛环氧树脂,当ain的体积分数为70%时,复合材料的热导率为14w/(m.k),介电常数很低,线膨胀系数很小,可用于电子封装材料。

  ②酚醛树脂/ain 当ain的体积分数达到78. 5%时,复合材料的热导率为32.5w/(m . k),可用于电子封装材料。

  ⑥bn/pb(聚苯并思嗪) 当bn的含量为88%时,复合材料导率为32.5w/(m.k)。而且bn的绝缘性高,是理想的导热电子封装材料,美国先进陶瓷公司和epic公司已开发出热导率20~35w/(m . k)的封装材料,可进行模压成型,已用于电子封装、集成电路板电子控制元件等。

  (6)金属碳化物 主要有碳化硅等为新兴的导热材料,优点为导热同时不导电,缺点为价格高。

  加入碳纤维,复合材料的热导率可达到10w/(m . k)。用钛酸酯偶联剂ndz101对石墨进行表面处理,可得导热、导电、力学性能均好的ldpe/石墨复合材料。

  ②环氧树脂/天然磷片石墨 当天然磷片石墨的质量分数达到60%时,复合材料的热导率为10w/(m . k),比纯ep提高50倍左右。

  ④ldpe/石墨 在ldpe树脂中,加入25%体积分数的石墨,进行粉末混合,热导率可达2w/(m . k)。

  ⑥cpvc/石墨 在cpvc[热导率为0.166w/(m.k)树脂中,随石墨加入量的增加,其热导率发生变化。当加入50%石墨时,热导率可达3.2w/(m . k),提高20倍之多。

  (9)其他无机物 主要包括硫酸钡、硫化铅及云母等。如pp/云母,云母的热导率虽然不高,但在塑料中形成霓互连网络的能力远远高于铜粉,因此在相同填量下pp/铜粉的热导率为1.25w/(m.k),而pp/云母的热导率为2.5w/(m . k)。

  (10)有机填充导热材料 常用的导热聚合物有聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯及聚噻吩等导电性能优异的聚合物。其优点为综合性能好,相对密度低;缺点为价格高。返回搜狐,查看更多

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