填充型导热塑料研I与应用q展
2016-8-8 来源:中国聚合物网 点击?/span>
关键词：热塑?/a> 研究
前言本文以导热填料ؓ(f)ȝQ对金属、金属氧化物、化物、碳材料{功能填料改善塑料导热性能的研I状况进行综q。此外，q介l了填充复合型导热塑料在LED 灯、管材和换热器等领域的应用进展?br />
填料U类
1、金?br />
金属是热的良gQ主要依靠自q(sh)子实现热传导Q其声振效应所引v的热传导可忽略?br />
量金属加入Z中，便可大幅度提高复合材料的导热和导甉|能Q在非绝~场合占据重要位|?br />
2、金属氧化物
金属氧化物绝大多Cؓ(f)l缘体，主要是靠声子导热机理实现热传对{与金属相比Q其氧化物热导率虽然不高Q但h十分低廉Q大量填充到聚合物中也可以达到理想的导热效果?br />
常用的金属氧化物填料Q?br />
Al2O3Q?一U很常用的导热填料，相对于聚合物材料h较高的热导率Q较好的介电(sh)性能和相对低廉的h?br />
MgOQ相对于Al2O3QMgO在空气中易吸潮，增黏性较强，不能大量填充Q且耐酸性差Q很Ҏ(gu)被酸腐蚀Q因此限制了其在酸性环境中的应用。但是，采用与热导率较高的化物复配的方式，量填充MgOQ可以降低复合材料的成本?br />
在高_体填充Ӟ熔体黏度增大Q加工较困难QZnO 的增黏性较MgO 低，其填充到尼?PA)6 中，制得的导热塑料具有更高的热导率和加工动性。当Ҏ(gu)后的ZnO 的体U分Cؓ(f)25% Ӟ复合材料的热导率辑ֈ1.05 W/(m·K)?br />
3、化物
相对于金属氧化物Q金属化物热导率高、线膨胀pL低、耐高温、电(sh)l缘性好q具有较好的介电(sh)性能Q广泛用作电(sh)子陶瓷基板及导热装材料Q是一cd有潜力的导热填料Q但其缺Ҏ(gu)h较贵Q这在一定程度上限制了它在导热塑料中的应用?br />
常用的化物有化铝(AlN)QBN 和化硅(Si3N4)Q它们具有致密的内部l构Q少量的d卛_辑ֈ较高的热导率?br />
4、碳材料
常见的碳材料主要有碳化硅(SiC) 和石墨，它们的热导率高，h相对低廉Q是制备导热材料的理惛_料?br />
SiC h良好的热E_性，度高，U膨胀pL低?br />
矛_的热传导载体为电(sh)子和声子Q两者的协同作用使其h很高的热导率Q与金属最为接q?br />
׃q四cd料特性可见，不同U类的导热填料各有优~点Q对塑料导热性能的改善效果也不尽相同。这p求研I者充分了解各U填料的性能Qƈ且根据自q研究方向Q选择合适的导热填料与基体进行填充，最l导热复合材料h良好的综合性能?br />
导热塑料的应?LED
导热塑料可以替代金属部g应用到LED 中，例如Q灯座、冷却散热灯杯、外壟뀁散热器、基ѝ反器、插件等?br />
q不仅可以避免金属在恶劣环境中容易发生腐蚀和结垢，使灯兯重、成型困隄问题Q而且可LED 的散热均匀Q减零件因高温造成变ŞQ从而g长灯L(fng)使用寿命Q还能降低运输、安装的成本?br />
导热材
相对于钢制、铁制等金属材Q塑料管材具有耐腐蚀性强、质轅R卫生安全、水阻力小、对水质PH 值无要求{优点，在上下水道、燃气管道、地杉K暖管道和地源热܇{业中q泛应用?br />
但是Q塑料的热导率低Q通过降低道壁厚或增大管道长度和表面U的Ҏ(gu)来提高导热效率，会导致管道强度降低且增加成本?br />
计算知：若塑料管的热导率 ?1 W/(m·K)Ӟ在地源热늳l中Q导热管比普通管单位长的换热能力在冬夏季制冷制热工作下提高q度均大?5%。因此，在换热工E中Q采用导热塑料管h更明昄l济效益和社会效益?br />
所以，提高塑料材的热导率Q是节约?wi)脂、节U能源、降低成本的有效措施?br />
换热?br />
换热器是能源动力、石油化工、食品加工等行业的核心设备，在工业生产中占有重要的地位?br />
传统的换热器都是q金属和合金加工而成Q它们易被腐蚀而加重了工业生的危险性，也造成了严重的l济损失?br />
聚合物换热器是用聚合物材料代替传l金属来制备的换热器Q受到越来越多研I者的重视?br />
矛_散热片是一U新材料Q它是通过矛_热分解在高分子薄膜上形成一层石墨结晶层Q既h高的热导率，又具有良好的柔Y性。实验表明，矛_散热片可以将热量快速地传递和散热Q散热效果是金属?Cu)和铝(Al)的两倍以上?br />
其他斚w
导热塑料不仅可以应用在LED、导热管材和换热器中Q因其具有优异的力学性能和导热性能更是航空航天领域必不可少的关键部件。特别是_热材料更是最q几q最h前景的材料之一?br />
高超声速飞行器长时间飞行驻Ҏ(gu)度高Q需要高导热材料及时对热量进行{U，从而增加飞行器的稳定?
I间飞行器的大面U薄板结构、固体火发动机L(fng){部位，也要求材料具有质轅R热导率高、力学性能良好{优异的l合性能;
另外Q在大型计算机、笔记本?sh)脑的CPU 及随着民用?sh)器装置性能的不断提高，元g密集度不断提高，会ɾpȝ产生的热量骤增?br />
q些热量若不能及时导出，?sh)子器g的正常工作及pȝ的稳定性就会受C重媄响?br />
l语
填充型导热塑料的研究和应用很多，传统的金属填料已l被金属氧化物、化物和碳材料所取代Q采用不同的Ҏ(gu)与不同基体复配后在一定程度上都发挥了各自的优势，取得了一些成果。在LED 灯、导热管材和换热器以及其它应用中Q导热塑料vC重要的作用?br />
目前Q导热塑料应用的行业来多Q市场对于具有优良力学性能和高导热材料的需求也来大?br />
因此Q开发新型导热填料，探烦不同U类填料Ҏ(gu)善复合材料导热性能以及应用领域应受到高度重视，q应及时解决Q以满CU学技术和国民发展的需要?br />
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