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當前位置：復合型導熱塑料
發布時間：2022-12-02 11:22:41
復合型導熱塑料
在高結晶度的基體樹脂中，加入高熱導率的添加材料，是提高塑料熱導率的最有效方法。聚合物添加高導熱填料的添加量很大，會影響復合材料的力學性能。解決辦法一為使導熱填料細化，甚至納米尺寸化，不僅力學性能影響小，導熱性能也提高；例如JPN協和化學工業公司開發出的高純度微細mgo，熱導率由普通的36w/(m．k)提高到50w/(m . k)。二為盡可能加入纖維狀填料。
可用于塑料添加的導熱材料如下。
(1)金屬粉末和片 常用的填充材料為鋁、銅、錫、銀及鐵等金屬粉末和片，導熱性很好。缺點為導熱同時導電，添加量太大而影響復合材私的性能。其中以鋁和銅類應用最多，具體實例如下。
①hdpe/鐵粉 在hdpe樹脂中，當加入25%體積分數的鐵粉時，復合材料的熱導率可達到1. 4w/(m．k)。
②ep/銅粉 在環氧樹脂中加入40%體積分數的銅粉（粒徑50um）時，復合材料的熱導率可達到0.9w/(m．k)。
③pp/鋁片 在pp和酚醛樹脂中填充18%～22%體積分數的鋁薄片（40/1的長徑比）時，熱導率接近純鋁的80%。
④pp/鋁粉 在pp中加入30%粒徑為50um的鋁粉，復合材料的熱導率為3. 58w/(m．k)，是純pp的14倍；但綜合力學性能下降，如拉伸強度為24mpa、沖擊強度為7.3kj/m2。
⑤環氧樹脂／鋁粉 按環氧樹脂／固化劑／鋁粉以100/8/34的比例混合，澆鑄成型為制品，熱導率為4. 60w/(m．k)，尺寸穩定性好，拉伸強度81mpa，壓縮強度215mpa。
(2)金屬纖維 主要為銅、不銹鋼、鐵等纖維，導熱效果好于金屬粉末才，添加量也少于金屬粉末，對復合材料的性能影響小。缺點為導熱同時導電，添加量仍然偏大。如pp/銅纖維／石墨，pp中加入銅纖維和石墨，復合材料的熱導率可達8.65w/(m-k)。
(3)鍍金屬纖維 主要有碳纖維鍍鎳、碳纖維鍍銅等，優點是添加質量比例大大降低，對復合材料的性能影響。缺點為導熱同時導電。
(4)金屬氧化物 金屬氧化物包括氧化鋅、氧化銅、氧化鎂、氧化鈹及氧化鋁等，優點為導熱同時不導電。
①ldpe/a12o3 以65um和8um兩種a12o3混合加入，當a12o3的體積分數達到70%時，采用熔體澆鑄法成型加工，復合材料的熱導率為4.6w/(m．k)。
②硅橡膠/a12o3 當a12o3的用量為硅橡膠的3倍時，復合材料的熱導率為2. 72w/(m．k)。
(5)金屬氮化物 主要品種有氮化鋁、氮化硅及氮化硼(bn等，為新興的導熱材料，優點為導熱同時不導電，缺點為價格高。
①環氧樹脂/a1n 環氧樹脂用線型酚醛環氧樹脂，當ain的體積分數為70%時，復合材料的熱導率為14w/(m．k)，介電常數很低，線膨脹系數很小，可用于電子封裝材料。
②酚醛樹脂/ain 當ain的體積分數達到78. 5%時，復合材料的熱導率為32.5w/(m . k)，可用于電子封裝材料。
③pe/ain 當ain的體積分數達到30. 2%時，復合材料的熱導率為2. 44w/(m．k)。
④uhmwpe/ain 在uhmwpe樹脂中加入30. 2%ain纖維，復合材料的熱導率可達到2. 44w/(m . k)。
⑤ep/陶瓷 在環氧樹脂中，加入30：《體積分數的陶瓷(ba-tio3、si、sic、stio2、tio2、zno)， 另加入0.3%摻雜金屬(ai、cr、li、ti)等，復合材料的熱導率為2.06w/(m，k)。
⑥bn/pb（聚苯并思嗪） 當bn的含量為88%時，復合材料導率為32.5w/(m．k)。而且bn的絕緣性高，是理想的導熱電子封裝材料，美國先進陶瓷公司和epic公司已開發出熱導率20～35w/(m . k)的封裝材料，可進行模壓成型，已用于電子封裝、集成電路板電子控制元件等。
⑦ain/pvdf 7um的a1n粒子和晶須以25/1的比例混合，總加入量達到60%體積分數時，熱導率為11. 5w/(m．k)。
⑧a1n/pf 當ain的添加達到78.5%體積分數時，熱導率為32. 5w/(m .k)。
(6)金屬碳化物 主要有碳化硅等為新興的導熱材料，優點為導熱同時不導電，缺點為價格高。
(7)半導體材料 主要有硅、硼等。
(8)炭類填料 具體品種為炭黑、碳纖維、石墨、碳納米管，導熱同時導電。
加入碳纖維，復合材料的熱導率可達到10w/(m . k)。用鈦酸酯偶聯劑ndz101對石墨進行表面處理，可得導熱、導電、力學性能均好的ldpe/石墨復合材料。
①hdpe/石墨 當石墨的體積分數達到20%時，熱導率為1.53w/(m．k)。當石墨的質量分數達到40%時，熱導率為11. 6～23.0w/(m . k)，拉伸強度為40~60mpa。當石墨的質量分數60達到50%時，熱導率為47. 4w/(m．k)。
②環氧樹脂／天然磷片石墨 當天然磷片石墨的質量分數達到60%時，復合材料的熱導率為10w/(m . k)，比純ep提高50倍左右。
③cf/ep 當cf的含量達到56%時，熱導率為695w/(m . k)，相對密度為1. 48。
④ldpe/石墨 在ldpe樹脂中，加入25%體積分數的石墨，進行粉末混合，熱導率可達2w/(m . k)。
⑤pp/石墨 用pp粉（牌號為1 300或1 330），熔體流動指數不大于lg/l0min，加入75um的鱗片石墨30 %，復合材料的熱導率可達到2.4w/(m . k)。
⑥cpvc/石墨 在cpvc[熱導率為0.166w／(m.k)樹脂中，隨石墨加入量的增加，其熱導率發生變化。當加入50%石墨時，熱導率可達3.2w/(m . k)，提高20倍之多。
(9)其他無機物 主要包括硫酸鋇、硫化鉛及云母等。如pp/云母，云母的熱導率雖然不高，但在塑料中形成霓互連網絡的能力遠遠高于銅粉，因此在相同填量下pp/銅粉的熱導率為1.25w/(m．k)，而pp/云母的熱導率為2.5w/(m . k)。
(10)有機填充導熱材料 常用的導熱聚合物有聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯及聚噻吩等導電性能優異的聚合物。其優點為綜合性能好，相對密度低；缺點為價格高。
