?東超導(dǎo)熱塑料用導(dǎo)熱填料粉末導(dǎo)熱肌理

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(shí)間：2023-05-26

　　塑料以其優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性、質(zhì)量輕、便于成型加工、產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度高等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)、電子電氣、加熱/冷卻設(shè)備等領(lǐng)域。然而，塑料本身的導(dǎo)熱率都很低，目前導(dǎo)熱塑料仍以填充型導(dǎo)熱塑料為主，通過高導(dǎo)熱填料粒子進(jìn)行填充，導(dǎo)熱系數(shù)不高，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。

導(dǎo)熱填料的填充量與復(fù)合材料的導(dǎo)熱性密切相關(guān)。當(dāng)填料含量較低時(shí)，無法形成有效的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，對(duì)材料導(dǎo)熱性的改善效果不明顯。隨著填料含量的增加，材料內(nèi)部開始形成并完善導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，從而大幅提高材料的導(dǎo)熱系數(shù)。當(dāng)然，導(dǎo)熱材料的添加量不是越大越好，添加量存在一個(gè)臨界值，

物體散熱主要受到材料的熱傳導(dǎo)能力、輻射能力及空氣和散熱器界面的自然對(duì)流三個(gè)主要因素影響。金屬由于導(dǎo)熱系數(shù)大，自然而然成為散熱材料的重要考慮，塑料由于其導(dǎo)熱系數(shù)小，所以長時(shí)間以來未被看好。不過，隨著復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展，有機(jī)復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能通過改性獲得大幅的提升，并且較金屬材料有著更優(yōu)良熱輻射能力，綜合的散熱效果也逐步能夠與金屬材料媲美，并體現(xiàn)出更好的經(jīng)濟(jì)適用性。

材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫差相關(guān)。在導(dǎo)熱系數(shù)小于5時(shí)，屬于熱傳導(dǎo)受限的情況，這種情況下導(dǎo)熱系數(shù)很小的變化都會(huì)造溫度差很大的變化。常規(guī)的塑料導(dǎo)熱系數(shù)都在1以下，所以如果用于散熱系統(tǒng)將導(dǎo)致結(jié)溫的迅速上升。然而，在導(dǎo)熱系數(shù)大于5時(shí)，甚至達(dá)到10以上時(shí)，散熱則轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓪?duì)流主導(dǎo)、屬對(duì)流受限情況，尤其是當(dāng)散熱材料厚度在5mm及以下的情況下，導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)溫度差的影響趨近于0，材料的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)芯片結(jié)溫的影響大幅減小。

此外，散熱器的功能除了要能快速地把熱量從發(fā)熱源傳導(dǎo)出到散熱器的表面，最后還是要靠對(duì)流和輻射把熱量轉(zhuǎn)移到空氣中。雖然金屬本身的導(dǎo)熱能力比塑料好，但是燈具外殼散熱器的主要目的是把熱量散發(fā)到空氣中。導(dǎo)熱系數(shù)高，只解決了熱傳導(dǎo)的問題，而散熱則主要由散熱面積、散熱界面形狀、自然對(duì)流和熱輻射的能力決定，這些幾乎和材料的導(dǎo)熱無關(guān)。所以有機(jī)塑料只要具備了一定大小的熱傳導(dǎo)能力，加上較好的熱輻射能力，同樣可以成為良好的散熱解決方案。

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導(dǎo)熱填充塑料的改性方法

導(dǎo)熱塑料主要成分包括基體材料和填料；基體材料包括PPS、PA6/PA66、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK等；填料包括AlN、SiC、Al2O3、石墨、纖維狀高導(dǎo)熱碳粉、鱗片狀高導(dǎo)熱碳粉等。

應(yīng)用于填充型導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱填料按照其導(dǎo)電性可分為絕緣導(dǎo)熱填料及非絕緣導(dǎo)熱填料。其中，絕緣導(dǎo)熱填料主要包括氧化物、氮化物和碳化物填料；而非絕緣導(dǎo)熱填料主要包括各類金屬粉末及石墨、炭黑等。

非金屬填料的導(dǎo)熱機(jī)理
非金屬填料導(dǎo)熱主要依靠分子導(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)。包括金屬氧化物、金屬氮化物以及碳化物。

導(dǎo)熱塑料有哪些類型？

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、通過分子實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱的聚合物。
2.填充型導(dǎo)熱絕緣塑料
通過高導(dǎo)熱填料粒子、纖維、層片等對(duì)聚合物進(jìn)行填充。導(dǎo)熱系數(shù)不高，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。

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