一、什么是導(dǎo)熱塑料:導(dǎo)熱塑料是利用導(dǎo)熱填料(包括粒子、纖維、層片等)對高分子基體材料進(jìn)行均勻填充,以提高其導(dǎo)熱性能。導(dǎo)熱性能的好壞主要用導(dǎo)熱系數(shù)(單位:W/(m.k))來衡量。
二、常用基體材料與填料:導(dǎo)熱塑料主要成分包括基體材料和填料。基體材料包括PPS、PA6、PA66、PA12、PA46、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK等。
三、導(dǎo)熱塑料的分類:導(dǎo)熱塑料可分為:導(dǎo)熱導(dǎo)電塑料和導(dǎo)熱絕緣塑料。絕大多數(shù)導(dǎo)熱塑料的電絕緣性能,是由填料粒子的絕緣性能決定的。由于填料粒子屬于非導(dǎo)電粒子,從而導(dǎo)致塑料絕緣。這一類導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)并不高,一般為1.5W/m.k左右。導(dǎo)電導(dǎo)熱塑料的主要成分包括:塑料+填料等,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(dǎo)電粒子,因此其對應(yīng)的導(dǎo)熱塑料也是導(dǎo)電的。這一類導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)較高,一般能做到5.0W/(m.k)以上。
四、導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱機(jī)理:導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱性能取決于聚合物與導(dǎo)熱填料的相互作用。不同種類的填料具有不同的導(dǎo)熱機(jī)理。1、金屬填料的導(dǎo)熱機(jī)理:金屬填料的導(dǎo)熱主要是靠電子運動進(jìn)行導(dǎo)熱,電子運動的過程伴隨著熱量的傳遞;2、非金屬填料的導(dǎo)熱機(jī)理:非金屬填料導(dǎo)熱主要依靠聲子導(dǎo)熱,其熱擴(kuò)散速率主要取決于鄰近原子或結(jié)合基團(tuán)的振動。包括金屬氧化物、金屬氮化物以及碳化物。
五、影響導(dǎo)熱塑料導(dǎo)熱系數(shù)的因素:1、聚合物基體材料的種類和特性:基體材料的導(dǎo)熱系數(shù)高,填料在基體的分散性越好及基體與填料結(jié)合程度越好,導(dǎo)熱復(fù)合材料導(dǎo)熱性能越好;2、填料的種類:填料的導(dǎo)熱系數(shù)越高,導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能越好;3、填料的形狀:一般來說,容易形成導(dǎo)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(dǎo)熱通路,導(dǎo)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(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。當(dāng)填料含量較小時,起到的導(dǎo)熱效果不明顯;當(dāng)填料過多時,復(fù)合材料的力學(xué)性能會受到較大的影響。而當(dāng)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(wǎng)狀或者鏈狀的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈,當(dāng)導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的方向與熱流方向一致時,導(dǎo)熱性能很好。因此,導(dǎo)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(jié)合特性:填料與基體的結(jié)合程度越高,導(dǎo)熱性能越好,選用合適的偶聯(lián)劑對填料進(jìn)行表面處理,導(dǎo)熱系數(shù)可提高百分之十至百分之二十。
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