导热塑料综述.doc

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1、导热塑料综述1•刖S随着工业牛产和科学技术的不断发展，人们对导热材料综合性能的要求已越来越高，传统的金属材料已经无法满足某些特殊场合的使用要求。如电子设备产牛的热量迅速积累和增加，会导致器件不能正常工作，故及吋散热已成为影响其寿命的重要因素。所以急需研制高可靠性、高散热性的综合性能优杲的导热绝缘材料代替传统材料。导热高分子材料尤其是导热塑料由于具有轻质、耐化学腐蚀、易加工成型、电绝缘性能优异、力学及抗疲劳性能优良等特点，越來越受到人们的重视，逐渐成为导热领域新的角色，近些年国际国内研究和发展的热点。2.提高塑料导热性能的途径2.1传统方法高分子材料绝缘好，但作为导热材料，纯的高分子材

2、料一般是不能胜任的,因为高分子材料大多是热的不良导体。高分子材料的导热系数小（见表1）,要拓展其在导热领域的应用，必须对高分子材料进行改性，以提高高分子材料的导热性能。那1LDPEHDPEPVCPPPSFTFEPIUNylon

3、槪/山即0.330.440.160.240.080.270.15-0.250.25H前有两种途径可以提高塑料导热性能。提高聚合物导热性能的途径有两种：第一，合成具有高导热系数的结构聚合物，如具有良好导热性能的聚乙烘、聚苯胺、聚毗咯等，主要通过电子导热机制实现导热，或具有完整结晶性，通过声子实现导热的聚合物；笫二，通过高导热无机物对聚合物进行填充，制备聚合物/无

4、机物导热复合材料。由于良好导热性能有机高分子价格昂贵，填充制备导热聚合是FI前广泛采用的方法。可以用作导热粒子的金属和无机填料(导热系数见表2)大体有以下几种：(1)金属粉末填料:铜粉、铝粉、金粉、银粉;(2)金属氧化物：氧化铝、氧化铤、氧化皱、氧化镁、氧化锌；(3)金属氮化物：氮化铝、氮化硼；(4)无机非金展：石墨、碳化硅。无机非金属材料作为导热填料填充高分子材料基体时，填充效果的好坏主要取决于以下几个因素：(1)聚合物基体的种类、特性；(2)填料的形状、粒径、尺寸分布；(3)填料与基体的界面结合特性及两相的相互作用。以往常采用的方法有：利用有一定长径比的颗粒、晶须形成连续的导热网

5、链；选用不同的粒径的填料组合，达到较高填充致密度；利用偶联剂改善填料与基体的界而，以减少界而处的热阻；用纳米材料填充塑料提高导热系数是近年来研究的热点。款-蛉*和鉞靴躺导縣妣删耿娥AgA1CaVgFeCuAuM41719038010363398315219林H划硝CaONiOALNSiCM.立方mi皿怕3630L-—15123202701300tt'120导热高分子复合材料的导热性能最终取决于填料及其在高分子基体屮的分布情况。当填料含量较少吋，其对材料导热性能的贡献不大；当填料含量过多时,复合材料的力学性能受到影响。当填料含量增至某一值吋，填料之间相互作用并在体系屮形成类似网状和链状

6、的导热网链，当导热网链的方向与热流方向一致时，热阻最小、导热性能最好；反Z最差。2.2提高导热高分子导热性新的途径通过对填充型导热高分子材料导热机理的简单讨论，试提出以下儿点提高导热高分子材料导热性的途径及手段。221新型导热填料(1)导热填料超细微化Fl本协和化学工业公司开发出高纯度微细MgO，其热导率k>50W/(m-K),相当于SO的4倍，AI2O3的3倍。另据报道用平均粒径为5〜30pm的金属粉末对环氧填充，热导率?i>3W/(m-K)o如果把无机填料的尺寸减少到纳米水平吋，其本身的导热性也因粒子内原子问距和结构的变化而发牛质的变化。例如常规的Si、Ge等材料是典型的共价键型

7、材料，而其纳米粒子表现出金属键的性质这将有利于其导热性的提高。还有常规的A1N的导热系数约为36W/(m-K)o而纳米级的A1N却为320W/(m-K)。可见通过对填料粒子进行纳米尺寸化是提高其自身导热性的有效途径也是得到高性能导热高分子材料的有效途径。(2)制造高取向填料H本名古屋工业技术研究所等共同研制出高导热性陶瓷。通常的氮化硅是无规取向的烧结结构，导热性低，高导热性氮化硅是在原料粉体(粒径1何以下)屮加入种晶粒了(直径lgm长度3〜4pm)并使这种种晶粒了取向排列，形成具有取向的长达100屮n的纤维状氮化硅结构。由于纤维状结构的形成，呈现各向界性热导率。在结构取向方向JL热导

8、率为120W/(m-K)为普通氮化硅的3倍，相当于钢的热导率。2.2.2填充粒子的改性体系的导热系数不仅取决于填料本身的导热系数，而且还取决于颗粒表面易湿润的程度。这是因为填料表面的润湿程度影响着填料与基体的粘结程度、基体与填料界面的热障、填料的均匀分散、填料的加入量等--些直接影响体系的导热性的因索。因此对填充粒子进行改性有着重要的意义。将铝粉先用三嗪类物质的甲醇溶液进行表面处理，然后再与环氧树脂混合可提高铝粉与环氧树脂间的界面亲和性，所制得的材料屮铝粉