關(guān)于導(dǎo)熱塑料的幾個(gè)小知識

     1、導(dǎo)熱塑料的定義

　　導(dǎo)熱塑料是具有高熱導(dǎo)率【又稱導(dǎo)熱系數(shù)，單位：W/(m·k)】的一類功能性塑料，其主要通過導(dǎo)熱填料(包括粒子、纖維、層片等)對樹脂基體材料的均勻填充而制得。

     2、常見導(dǎo)熱填料的種類及熱導(dǎo)率

　　常見導(dǎo)熱填料包括以下金屬和無機(jī)填料。

     (1)金屬粉末填料：銅粉、鋁粉、鐵粉、錫粉、鎳粉等；

     (2)金屬氧化物：氧化鋁、氧化鉍、氧化鈹、氧化鎂、氧化鋅；

     (3)金屬氮化物：氮化鋁、氮化硼、氮化硅；

     (4)無機(jī)非金屬：石墨、碳化硅、碳纖維、碳納米管、石墨烯、碳化鈹?shù)取?/p>

     3、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，最終是由填料粒子的絕緣性能決定的。

    （1）絕緣導(dǎo)熱塑料

　　絕緣導(dǎo)熱塑料中的導(dǎo)熱填料主要包括：

　　金屬氧化物如Al2O3、MgO、SiO2；

　　金屬氮化物如AlN、Si3N4、BN 及SiC 、B4C3等；

　　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)熱塑料的熱導(dǎo)率并不高。

    （2）導(dǎo)電導(dǎo)熱塑料

　　導(dǎo)電導(dǎo)熱塑料中的導(dǎo)熱填料主要包括金屬粉、纖維、石墨、碳纖維、碳納米管、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)熱塑料也會呈現(xiàn)出一定的導(dǎo)電性，其熱導(dǎo)率一般相對較高。

      4、導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱機(jī)理

　　導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱性能取決于樹脂與導(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(yùn)動進(jìn)行導(dǎo)熱，電子運(yùn)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、伸縮或扭轉(zhuǎn)等。包括金屬氧化物、金屬氮化物以及碳化物。

     5、影響導(dǎo)熱塑料熱導(dǎo)率的因素

     （1）樹脂基體材料和導(dǎo)熱填料的特性

　　一般情況下，樹脂基體材料和導(dǎo)熱填料的熱導(dǎo)率越高，導(dǎo)熱塑料的熱導(dǎo)率越高。

    （2）導(dǎo)熱填料的形狀

　　一般來說，導(dǎo)熱填料越容易形成導(dǎo)熱通路，導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱性能越好。按形成導(dǎo)熱通路的容易程度，優(yōu)選的填料形狀為晶須或纖維狀，其次為片狀，再次為顆粒狀。

    （3）導(dǎo)熱填料的含量

　　填料在樹脂基體中的分布情況決定著導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱性能。當(dāng)填料含量較小時(shí)，起到的導(dǎo)熱效果不明顯；當(dāng)填料過多時(shí)，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(shí)，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(shí)，導(dǎo)熱性能最好。因此，導(dǎo)熱填料的含量存在著某一臨界值。

    （4）導(dǎo)熱填料與樹脂基體材料界面的結(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，熱導(dǎo)率可提高10%—20%。

    （5）導(dǎo)熱填料之間的復(fù)配

　　不同導(dǎo)熱填料之間有時(shí)可形成互補(bǔ)，如將纖維狀和層狀或顆粒狀的導(dǎo)熱填料復(fù)配，層狀或顆粒狀的導(dǎo)熱填料有可能會彌補(bǔ)纖維狀導(dǎo)熱填料之間的空隙，從而進(jìn)一步完善導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，提高熱導(dǎo)率。