一、什麼是導熱塑膠:導熱塑膠是利用導熱填料(包括粒子、纖維、層片等)對高分子基體材料進行均勻填充,以提高其導熱性能。導熱性能的好壞主要用導熱係數(單位:W/(m.k))來衡量。
二、常用基體材料與填料:導熱塑膠主要成分包括基體材料和填料。基體材料包括PPS、PA6、PA66、PA12、PA46、LCP、TPE 、PC、PP、PPA、PEEK等。
三、導熱塑膠的分類:導熱塑膠可分為:導熱導電塑膠和導熱絕緣塑膠。
絕大多數導熱塑膠的電絕緣性能,是由填料粒子的絕緣性能決定 的。由於填料粒子屬於非導電粒子,從而導致塑膠絕緣。這一類導熱塑膠的導熱係數並不高,一般為1.5W/m.k左右。導電導熱塑膠的主要成分包括:塑膠+填料等,其中填料包括:金屬粉、纖維、石墨、碳纖維、CNT、石墨烯等,由於這一類填料屬於導電粒子,因此其對應的導熱塑膠也是導電的。這一類導熱塑膠的導熱係數較高,一般能做到5.0W/(m.k)以上。四、導熱塑膠的導熱機理:導熱塑膠的導熱性能取決於聚合物與導熱填料的相互作用。不同種類的填料具有不同的導熱機理。
1、金屬填料的導熱機理:金屬填料的導熱主要是靠電子運動進行導熱,電子運動的過程伴隨著熱量的傳遞;
2、非金屬填料的導熱機理:非金屬填料導熱主要依靠聲子導熱,其熱擴散速率主要取決於鄰近原子或結合基團的振動。包括金屬氧化物、金屬氮化物以及碳化物。
五、影響導熱塑膠導熱係數的因素:
1、聚合物基體材料的種類和特性:基體材料的導熱係數高,填料在基體的分散性越好及基體與填料結合程度越好,導熱複合材料導熱性能越好;
2、填料的種類:填料的導熱係數越高,導熱複合材料的導熱性能越好;
3、填料的形狀:一般來說,容易形成導熱通路的次序為晶須>纖維狀>片狀>顆粒狀,填料越容易形成導熱通路,導熱性能越好。
4、填料的含量:填料在高分子的分佈情況決定著複合材料的導熱性能。當填料含量較小時,起到的導熱效果不明顯;當填料過多時,複合材料的力學性能會受到較大的影響。而當填料含量增至某一值時,填料之間相互作用在體系中形成類似網狀或者鏈狀的導熱網鏈,當導熱網鏈的方向與熱流方向一致時,導熱性能很好。因此,導熱填料的量存在著某一臨界值。
5、填料與基體材料介面的結合特性:填料與基體的結合程度越高,導熱性能越好,選用合適的偶聯劑對填料進行表面處理,導熱係數可提高百分之十至百分之二十。
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