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導(dǎo)熱塑料，你了解多少？
????????傳統(tǒng)的塑料多為絕熱塑料或者導(dǎo)熱系數(shù)非常低的材料。1998年Coolpolymer首先將具有導(dǎo)熱性能的導(dǎo)熱塑料實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。并將其廣泛應(yīng)用于照明、汽車、電子電力、醫(yī)用設(shè)備等。近二十年來(lái)，導(dǎo)熱塑料得到迅猛的發(fā)展。那么導(dǎo)熱塑料是怎么樣的?它的導(dǎo)熱機(jī)理又是什么?就讓小編帶大家一起來(lái)了解一下。
?????????圖 導(dǎo)熱塑料與應(yīng)用
????????一、什么是導(dǎo)熱塑料
????????導(dǎo)熱塑料是利用導(dǎo)熱填料(包括粒子、纖維、層片等)對(duì)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(lái)衡量。
????????二、常用基體材料與填料
????????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、PA12、PA46、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK等，常見塑料的導(dǎo)熱系數(shù)如下表：
表 常見塑料的導(dǎo)熱系數(shù)
?填料包括以下金屬和無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)非金屬：石墨、碳化硅、碳纖維、碳納米管、石墨烯、碳化鈹?shù)?/span>
????????常見導(dǎo)熱填料導(dǎo)熱系數(shù)如下表：
表 常見導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱系數(shù)
?三、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，最終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。
?????????圖 LED的導(dǎo)熱塑料外殼
????????四、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)的過程伴隨著熱量的傳遞。
?????????圖 自由電子型導(dǎo)熱傳導(dǎo)
????????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。
?????????圖 聲子(量子)型熱傳導(dǎo)
????????五、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，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)填料含量增至某一值時(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)熱性能最好。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，引領(lǐng)著散熱部件向更輕量化、更環(huán)保邁進(jìn)。
