?聚氨酯體系如何提高導(dǎo)熱系數(shù)改性表面處理氧化鋁粉末

文章出處：產(chǎn)品百科責(zé)任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發(fā)表時間：2022-11-01

　　隨著集成技術(shù)和微封裝技術(shù)的成熟，電子產(chǎn)品向小型化和微型化方向發(fā)展，工作時產(chǎn)生的熱量會迅速積累、增加。導(dǎo)熱散熱效果是保證電子產(chǎn)品可以高可靠性正常工作的一個重要因素，而導(dǎo)熱系數(shù)的大小衡量了散熱效果的好壞。高分子材料本身的熱導(dǎo)率很低，通過改變材料分子和鏈節(jié)結(jié)構(gòu)獲得特殊物理結(jié)構(gòu)或具有完整結(jié)晶性的本征型導(dǎo)熱材料的方法工藝復(fù)雜，操作難度大，成本高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。東超新材料小編淺談一下聚氨酯體系如何提高導(dǎo)熱系數(shù)改性表面處理氧化鋁粉末，其中的原理又是怎樣的呢？

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聚氨酯的導(dǎo)熱系數(shù)隨其填充量增大而升高。用量在200份之前，導(dǎo)熱系數(shù)增加緩慢；200~500份時，導(dǎo)熱系數(shù)增長迅速，之后又趨于緩慢。氧化鋁填充量低于200份時，填充量較少，氧化鋁粒子被聚氨酯包圍，彼此間相互孤立，無法形成導(dǎo)熱鏈，故熱導(dǎo)率增加很緩慢。隨導(dǎo)熱粒子量增加，粒子堆積趨于緊密，通過導(dǎo)熱粒子間的傳熱路徑比率增大，此時導(dǎo)熱粒子彼此間大部分已搭接連通，傳熱速率加快，熱導(dǎo)率明顯增大。

高于500份時，導(dǎo)熱通路增加不明顯，粒子用量的影響已不起主要作用，此時小粒徑氧化鋁由于比表面積較大，與基材形成的界面層占有相當(dāng)大的比重。這樣，氧化鋁填充量的增加一方面對提高導(dǎo)熱系數(shù)有幫助，另一方面增加的界面層會形成阻礙，量越大，阻礙效應(yīng)越強(qiáng)。并且當(dāng)填充量達(dá)到700份時，對材料加工性能和力學(xué)性能的負(fù)面影響較大。大粒徑氧化鋁填充量≤600份時，隨著填充量的增加，導(dǎo)熱系數(shù)一直保持一個相對穩(wěn)定的速率不斷提高。這是因?yàn)榇罅窖趸X的填充可以在聚氨酯基材中快速地形成導(dǎo)熱路徑。

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填充量＞600份，導(dǎo)熱系數(shù)增加變緩，這是因?yàn)樘畛淞窟^大時，加工過程中氧化鋁在基材中的分散均勻性變差，填充量在100~400份時，填充聚氨酯的導(dǎo)熱系數(shù)明顯高于的；填充量在400~500份時，大、小粒徑填充聚氨酯的導(dǎo)熱系數(shù)相當(dāng)；填充量在500~700份時，小粒徑氧化鋁填充聚氨酯的導(dǎo)熱系數(shù)稍高于大粒徑填充。

這是基材中導(dǎo)熱通道的形成數(shù)量與界面層阻礙效應(yīng)相互作用的結(jié)果。大小粒徑不同用量氧化鋁對聚氨酯熱導(dǎo)系數(shù)的影響可以從其復(fù)合材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)找到原因，用其填充的復(fù)合聚氨酯材料掃描電鏡照片。在低填料用量下，導(dǎo)熱粒子被基材樹脂分割、包裹，相互接觸幾率少，導(dǎo)熱通路少；而在高填料用量下，導(dǎo)熱粒子堆積緊密，相互接觸，形成了導(dǎo)熱通路，使熱流沿?zé)嶙韬苄〉奶盍贤ㄟ^，而不是穿過高熱阻的聚氨酯層。故在高含量填料時，聚氨酯復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)會顯著升高。而根據(jù)能量最低原理，在二元體系中，傳熱主要依靠低熱導(dǎo)率基材內(nèi)部的導(dǎo)熱粒子形成的導(dǎo)熱通路來進(jìn)行。

小粒徑低填充量時，氧化鋁具有較大的比表面積，這樣與基材接觸的相界面就較大，同等填料用量下，小粒子被基材包裹程度更大。相反，大粒子由于粒徑較大，與基體的相界面積相對較小，彼此間容易接觸，更容易形成穩(wěn)定的導(dǎo)熱通道。高填充量時，大、小粒徑的氧化鋁粒子堆積已很緊密，此時材料導(dǎo)熱系數(shù)與填料堆積度相關(guān)，而大粒徑氧化鋁更容易存在間隙，小粒徑堆積更緊密，所以小粒徑氧化鋁填充的導(dǎo)熱系數(shù)更高。

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大粒徑低填充量時，氧化鋁填充聚氨酯制備導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)高于小粒徑填充；高填充量時，小粒徑氧化鋁填充高于大粒徑填充。在極限填充范圍內(nèi)（600質(zhì)量份），材料的導(dǎo)熱系數(shù)是導(dǎo)熱通道的形成數(shù)量與界面層阻礙效應(yīng)相互作用的結(jié)果。采用大小粒徑的氧化鋁按一定比例復(fù)配，可減少填料間隙，提高填料堆積性，利于導(dǎo)熱通道的形成，進(jìn)一步提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)。用偶聯(lián)劑處理氧化鋁粒子對聚氨酯復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能有一定的影響，但不顯著，選擇合適的用量，可提高填料與基材的親和力，從而提高導(dǎo)熱性能。

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