一起來探索導(dǎo)熱塑料的奧秘
發(fā)布時(shí)間:2019/10/16 發(fā)布作者: 錢敏燕 李清清
打開一切科學(xué)的鑰匙都毫無異議地是問號,我們大部分的偉大發(fā)現(xiàn)都應(yīng)當(dāng)歸功于如何?而生活的智慧大概就在于逢事都問個(gè)為什么?
—巴爾扎克
一、什么是導(dǎo)熱塑料?
簡單的說,導(dǎo)熱塑料是以通用塑料或工程塑料為基材,將高導(dǎo)熱復(fù)合材料添加在塑料基材中共混復(fù)合,通過熱傳導(dǎo)改性而成的新型高性能塑料。
特性優(yōu)勢:
①具備良好的熱傳導(dǎo)率,優(yōu)異的熱傳導(dǎo)效能與一般工程塑料相匹配;
②相較于一般鋁制散熱制件重量減輕30%以上;
③在注塑模具下易于成形,優(yōu)于一般鋁壓鑄件的產(chǎn)能,在外觀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上提供更靈活的彈性及空間;
④耐燃等級可以達(dá)到UL94V-0。
導(dǎo)熱塑料的主要組成包括:
主要基體材料: PA6/PA66、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK /PPS等
主要填料: AlN、SiC、Al2O3、Mg(OH)2、石墨等
二、導(dǎo)熱塑料有哪些常見的類型?
通過化學(xué)合成或物理共混金屬材料等可以顯著提高其導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱塑料主要包括:合成型和填充型。
1.合成型導(dǎo)熱塑料
合成具有高導(dǎo)熱系數(shù)的聚合物,如具有完整結(jié)晶、通過聲子實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱的聚合物。
2.填充型導(dǎo)熱塑料
通過高導(dǎo)熱填料粒子、纖維、層片等對聚合物進(jìn)行填充。填充型導(dǎo)熱塑料又分為兩類:
A.導(dǎo)熱絕緣塑料
導(dǎo)熱系數(shù)不高,1.5W/m.k 左右;
主要填料包括金屬氧化物 Al2O3、MgO、SiO2,金屬氮化物 AlN、Si3N4、BN及SiC 、B4C3等。
B.導(dǎo)熱導(dǎo)電塑料
導(dǎo)熱系數(shù)可以做到5.0W/m.k或更高;
主要填料包括金屬粉/ 纖維、石墨、碳纖維、CNT、石墨烯等。
三、填充型導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱機(jī)理
目前,填充型導(dǎo)熱塑料占據(jù)主要市場,我們重點(diǎn)看看它的機(jī)理是怎樣的?
對于填充型導(dǎo)熱塑料來說,其導(dǎo)熱性能取決于聚合物和導(dǎo)熱填料的相互作用。填料種類不同,其導(dǎo)熱機(jī)理不同。
金屬填料是靠電子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)熱;絕緣填料主要靠聲子導(dǎo)熱,其熱能擴(kuò)散速率主要取決于鄰近原子或結(jié)合基團(tuán)的振動(dòng)。
另外,影響填充型塑料導(dǎo)熱性能的還有:填料種類、填料形體和粒徑、填料含量、填料表面處理方式、導(dǎo)熱塑料導(dǎo)熱機(jī)理。
四、導(dǎo)熱塑料目前主要的應(yīng)用方向
1、照明領(lǐng)域:導(dǎo)熱塑料典型的應(yīng)用是在照明領(lǐng)域,主要用于制作需要散熱良好的LED節(jié)能燈燈杯等;
2、電子電器領(lǐng)域:電池外殼、線圈骨架、電動(dòng)工具外殼、繼電器管或托盤、線路板/電子設(shè)備封裝、電阻器或轉(zhuǎn)換器等等;
3、加熱/制冷:化工生產(chǎn)中的熱交換器、導(dǎo)熱殼體及加熱器/供熱設(shè)備、軸承和電機(jī)外殼,太陽能熱水器,蓄電池冷器,散熱器(暖氣片),導(dǎo)熱管等。