關于導熱塑料的幾個小知識

     1、導熱塑料的定義

　　導熱塑料是具有高熱導率【又稱導熱系數(shù)，單位：W/(m·k)】的一類功能性塑料，其主要通過導熱填料(包括粒子、纖維、層片等)對樹脂基體材料的均勻填充而制得。

     2、常見導熱填料的種類及熱導率

　　常見導熱填料包括以下金屬和無機填料。

     (1)金屬粉末填料：銅粉、鋁粉、鐵粉、錫粉、鎳粉等；

     (2)金屬氧化物：氧化鋁、氧化鉍、氧化鈹、氧化鎂、氧化鋅；

     (3)金屬氮化物：氮化鋁、氮化硼、氮化硅；

     (4)無機非金屬：石墨、碳化硅、碳纖維、碳納米管、石墨烯、碳化鈹?shù)取?/p>

     3、導熱塑料的分類

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

    （1）絕緣導熱塑料

　　絕緣導熱塑料中的導熱填料主要包括：

　　金屬氧化物如Al2O3、MgO、SiO2；

　　金屬氮化物如AlN、Si3N4、BN 及SiC 、B4C3等；

　　由于填料粒子屬于非導電粒子，從而導致塑料絕緣。這一類導熱塑料的熱導率并不高。

    （2）導電導熱塑料

　　導電導熱塑料中的導熱填料主要包括金屬粉、纖維、石墨、碳纖維、碳納米管、石墨烯等。

　　由于這一類填料屬于導電粒子，因此其對應的導熱塑料也會呈現(xiàn)出一定的導電性，其熱導率一般相對較高。

      4、導熱塑料的導熱機理

　　導熱塑料的導熱性能取決于樹脂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，其熱能擴散速率主要取決于鄰近原子或結合基團的振動、伸縮或扭轉等。包括金屬氧化物、金屬氮化物以及碳化物。

     5、影響導熱塑料熱導率的因素

     （1）樹脂基體材料和導熱填料的特性

　　一般情況下，樹脂基體材料和導熱填料的熱導率越高，導熱塑料的熱導率越高。

    （2）導熱填料的形狀

　　一般來說，導熱填料越容易形成導熱通路，導熱塑料的導熱性能越好。按形成導熱通路的容易程度，優(yōu)選的填料形狀為晶須或纖維狀，其次為片狀，再次為顆粒狀。

    （3）導熱填料的含量

　　填料在樹脂基體中的分布情況決定著導熱塑料的導熱性能。當填料含量較小時，起到的導熱效果不明顯；當填料過多時，復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(wǎng)狀或者鏈狀的導熱網(wǎng)鏈，當導熱網(wǎng)鏈的方向與熱流方向一致時，導熱性能最好。因此，導熱填料的含量存在著某一臨界值。

    （4）導熱填料與樹脂基體材料界面的結合特性

　　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(lián)劑對填料進行表面處理，熱導率可提高10%—20%。

    （5）導熱填料之間的復配

　　不同導熱填料之間有時可形成互補，如將纖維狀和層狀或顆粒狀的導熱填料復配，層狀或顆粒狀的導熱填料有可能會彌補纖維狀導熱填料之間的空隙，從而進一步完善導熱網(wǎng)鏈，提高熱導率。