導(dǎo)熱塑料的分類和導(dǎo)熱機(jī)理以及影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素

【導(dǎo)熱塑料的分類】

導(dǎo)熱塑料可分為：導(dǎo)熱導(dǎo)電塑料和導(dǎo)熱絕緣塑料。絕大多數(shù)導(dǎo)熱塑料的電絕緣性能，是由填料粒子的絕緣性能決定的。

1、絕緣導(dǎo)熱塑料

絕緣導(dǎo)熱塑料中主要的成分包括：塑料+填料+其他，其中填料包括：金屬氧化物Al2O3、MgO、SiO2；金屬氮化物AlN、Si3N4、BN 及 SiC 、B4C3等，由于填料粒子屬于非導(dǎo)電粒子，從而導(dǎo)致塑料絕緣。這一類導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)并不高，一般為1.5W/m.k左右。

2、導(dǎo)電導(dǎo)熱塑料

導(dǎo)電導(dǎo)熱塑料的主要成分包括：塑料+填料+其他，其中填料包括：金屬粉、纖維、石墨、碳纖維、CNT、石墨烯等，由于這一類填料屬于導(dǎo)電粒子，因此其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱塑料也是導(dǎo)電的。這一類導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)較高，一般能做到5.0W/(m.k)以上。

【導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱機(jī)理】

導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱性能取決于聚合物與導(dǎo)熱填料的相互作用。不同種類的填料具有不同的導(dǎo)熱機(jī)理。

1、金屬填料的導(dǎo)熱機(jī)理

金屬填料的導(dǎo)熱主要是靠電子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)熱，電子運(yùn)動(dòng)的過(guò)程伴隨著熱量的傳遞。

2、非金屬填料的導(dǎo)熱機(jī)理

非金屬填料導(dǎo)熱主要依靠聲子導(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。

【影響導(dǎo)熱塑料導(dǎo)熱系數(shù)的因素】

1、聚合物基體材料的種類和特性

基體材料的導(dǎo)熱系數(shù)超高，填料在基體的分散性越好及基體與填料結(jié)合程度越好，導(dǎo)熱復(fù)合材料導(dǎo)熱性能越好。

2、填料的種類

填料的導(dǎo)熱系數(shù)越高，導(dǎo)熱復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能越好。

3、填料的形狀

一般來(lái)說(shuō)，容易形成導(dǎo)熱通路的次序?yàn)榫ы?纖維狀>片狀>顆粒狀，填料越容易形成導(dǎo)熱通路，導(dǎo)熱性能越好。

4、填料的含量

填料在高分子的分布情況決定著復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。當(dāng)填料含量較小時(shí)，起到的導(dǎo)熱效果不明顯，當(dāng)填料過(guò)多時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能會(huì)受到較大的影響。而當(dāng)填料含量長(zhǎng)到某一值時(shí)，填料之間相互作用在體系中形成類似網(wǎng)狀或者鏈狀的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，當(dāng)導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的方向與熱流方向一致時(shí)，導(dǎo)熱性能很不錯(cuò)。因此，導(dǎo)熱填料的量存在著某一臨界值。

5、填料與基體材料界面的結(jié)合特性

填料與基體的結(jié)合程度越高，導(dǎo)熱性能越好，選用合適的偶聯(lián)劑對(duì)填料進(jìn)行表面處理，導(dǎo)熱系數(shù)可提高10%—20%。導(dǎo)熱塑料作為一種全新的材料，具有塑料優(yōu)異的成型加工條件，同時(shí)導(dǎo)熱金屬具有更低的密度，更低的成本，可以替代金屬應(yīng)用于多種應(yīng)用場(chǎng)合下的散熱部件，散熱部件向更輕量化、更環(huán)保邁進(jìn)。