一、導(dǎo)熱塑料是什么以及特性是?
導(dǎo)熱塑料:利用導(dǎo)熱填料對高分子基體材料進(jìn)行均勻填充,以提高其導(dǎo)熱性能。導(dǎo)熱性能的好壞主要用導(dǎo)熱系數(shù)(單位:W/m.k)來衡量。
導(dǎo)熱塑料分為兩大類:導(dǎo)熱導(dǎo)電塑料和導(dǎo)熱絕緣塑料。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。
產(chǎn)品特性:
(1)散熱均勻,避免灼熱點(diǎn),減少零件因高溫造成的局部變形
(2)重量輕,比鋁材輕40-50%
(3)成型加工方便,無需二次加工
(4)產(chǎn)品設(shè)計自由度高
(5)由于成型方式主要為模具注塑成型,膠料在加熱后經(jīng)過加壓流入模具中,然后經(jīng)過冷卻成型。加工工藝的特性使得材料成型后的導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)出各向異性的特點(diǎn),即注塑時膠料流動的方向(in-plane)和垂直膠料流動的方向(through-plane)。一般膠料流動方向上的導(dǎo)熱系數(shù)是垂直膠料流動方向上的導(dǎo)熱系數(shù)的3~6倍,這種差異是由于膠料在注塑成型時,在流動方向易形成連續(xù)的分子鏈所造成的。
應(yīng)用領(lǐng)域:
這些領(lǐng)域包括LED照明、汽車、加熱/冷卻/制冷。
二、常見導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)列表:
材料名稱
氧化鈹 (有毒)
氮化鋁
氮化硼
碳化硅
氧化鎂
氧化鋁
氧化鋅
二氧化硅 (結(jié)晶型)
注:以上數(shù)據(jù)來自以下3篇論文
1. 氧化鋁在導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料中的應(yīng)用,李冰,塑料助劑,2008年第3期,14~16頁
2. 金屬基板用高導(dǎo)熱膠膜的研究,孔凡旺等,廣東生益科技,第十一屆覆銅板市場技術(shù)研討會論文集101~106頁
3. 復(fù)合絕緣導(dǎo)熱膠粘劑的研究,周文英等 中國膠粘劑 2006年11月第15卷11期,22~25頁
以下部分觀點(diǎn)來自期刊論文,部分觀點(diǎn)來自廣大產(chǎn)品工程師,感謝大家。
三、常見導(dǎo)熱材料優(yōu)缺點(diǎn)分析:
1、氮化鋁AlN,優(yōu)點(diǎn):導(dǎo)熱系數(shù)非常高。缺點(diǎn):價格昂貴,通常每公斤在千元以上;氮化鋁吸潮后會與水反應(yīng)會水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ,水解產(chǎn)生的Al(OH)3會使導(dǎo)熱通路產(chǎn)生中斷,進(jìn)而影響聲子的傳遞,因此做成制品后熱導(dǎo)率偏低。即使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理,也不能保證100%填料表面被包覆。單純使用氮化鋁,雖然可以達(dá)到較高的熱導(dǎo)率,但體系粘度**上升,嚴(yán)重限制了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。
2、氮化硼BN,優(yōu)點(diǎn):導(dǎo)熱系數(shù)非常高,性質(zhì)穩(wěn)定。缺點(diǎn):價格很高,市場價從幾百元到上千元(根據(jù)產(chǎn)品品質(zhì)及粒徑大小不同價格差別較大),雖然單純使用氮化硼可以達(dá)到較高的熱導(dǎo)率,但與氮化鋁類似,大量填充后體系粘度**上升,嚴(yán)重限制了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。
3、碳化硅SiC
4、氧化鎂MgO
5、α-氧化鋁 (針狀)
6、α-氧化鋁(球形)
7、氧化鋅ZnO
8、石英粉(結(jié)晶型)
綜上,不同填料有各自特點(diǎn),選擇填料時應(yīng)充分利用各填料的優(yōu)點(diǎn),采用幾種填料進(jìn)行混合使用,發(fā)揮協(xié)同作用,既能達(dá)到較高的熱導(dǎo)率,又能有效的降低成本,同時保障填料與有機(jī)硅基體的混溶性。
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