【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,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。
【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。
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。
【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。而當填料含量長到某一值時,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,導熱性能很不錯。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%。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,散熱部件向更輕量化、更環保邁進。
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