导热塑料的选材

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1、WORD格式可编辑导热塑料配方设计分享到：0发布时间:2013/10/2920:56:55大中小来源:作者：王文广教授级高级工程师深圳市高分子行业协会秘书长大多数金属材料的导热性较好，可用于散热器、热交换材料、余热回收、刹车片及印刷线路板等场合。但金属材料的耐腐蚀性、成型加工性不好，限制了一些领域的应用，具体如化工生产和废水处理中的热交换器、导热管、太阳能热水器及蓄电池冷却器等。导热塑料概述导热塑料是指具有较高导热系数的一类高分子材料，一般其导热系数大于1W/m.K。大多数金属材料的导热性较好，可用于散热器、热交换材料、余热回收、刹车片及印刷线

2、路板等场合。但金属材料的耐腐蚀性、成型加工性不好，限制了一些领域的应用，具体如化工生产和废水处理中的热交换器、导热管、太阳能热水器及蓄电池冷却器等。塑料的耐腐蚀性和加工性能都很好，但与金属材料相比，塑料材料的导热性能不好，导热性最好的HDPE导热系数也仅有0.44W/m。各类塑料的导热系数可具体参见表1所示。塑料的低导热性，限制了其应用范围，如不可用于各类摩擦起热或需要及时散热的场合。 技术资料专业整理WORD格式可编辑导热类塑料可用于中央空调系统、太阳能热水器、建筑供热管道、化工腐蚀介质的传热材料、土壤加热器、商业仪器、自动化设备、齿轮、轴承

3、、垫片、移动电话、电子器件、发电机罩及灯罩等场合。导热塑料主要用于换热工程中如散热器、换热管等，电子元器件的散热如线路板、LED封装材料等。导热塑料配方设计导热材料的种类按照导热材料是否具有导电性能，将导热材料分为导电导热材料和绝缘导热材料两大类。★导电导热材料凡是能够导电的材料都具有导热性能，只是导热程度大小的不同，目前常用的导电导热材料有：A 炭素材料炭素材料包括碳纤维、石墨、石墨烯、炭黑、碳纳米管，导热效果很好，是目前主要的导热材料，其中以碳纤维、石墨和炭黑应用最多，缺点为黑色。石墨的种类很多，一般多选用导电和导热都高的石墨品种，具体如磷

4、片石墨、可膨胀石墨、膨胀石墨等。一般的石墨易发飘，加工时不好进料。 石墨的导热性虽然不是很高，一般为110-130W/m.K，但具有成本低、在塑料中易于分散、对塑料性能影响小等优点，因此比较常用。尤其是近来开发出许多高导热性的导热石墨，例如导热石墨的导热系数可达到550W/m.K、单晶石墨的导热系数可达到2200W/m.K、掺杂石墨（复合掺杂2.5%硅和15%钛）的导热系数可达到330W/m.K。石墨的粒径越大，导热系数越高，当粒度细到2000目左右后，导热系数不再减少。经验证明，采用不同粒径的石墨混合使用，即可保证导热性，又可保证复合材料的性

5、能。石墨需要用钛酸酯偶联剂进行表面处理，硅烷类偶联剂无效。钛酸酯最好用NDZ-201，并用白油等比例进行稀释处理。技术资料专业整理WORD格式可编辑 为了增加相容性，最好加入相容剂，如马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝EPDM等，加入了5%-10%。B金属材料金属导热材料如不发生氧化，导热效果很好，但在现实环境中氧化难以避免，大大降低了其导热性能。金属导热材料的品种以银、铜、铝、锡、镍、铁等为主，形状为纤维状和粉状，从价格上考虑选用铜和铝为佳。C有机填充导热材料常用的导热聚合物有聚乙炔、聚苯胺及聚噻吩等导电性能优异的聚合物，其优点

6、为综合性能好、相对密度低，缺点为价格高，目前阶段实际应用较少。 D半导体材料—主要品种为硅、硼等。★绝缘导热材料绝缘导热材料主要以金属化物为主，又称为陶瓷粉，具体品种包括金属氧化物、氮化物和碳化物三个类别，以金属氮化物最为常用。绝缘导热材料为白色或浅色，但价格很高。A金属氮化物和炭化物主要为氮化铝、氮化硼、氮化硅、炭化硅、炭化铍等。氮化铝为最常用的导热金属氮化物，相对密度为3.235。属于一种陶瓷绝缘体，分为多晶体和单晶体两大类。多晶体物料导热系数为70-210W/m.K，是三氧化二铝的5倍；而单晶体导热系数更可高达320W/m.K，与氧化铍不

7、同的是氮化铝无毒。氮化铝的线膨胀系数为4.5×10-6/℃，与Si的线膨胀系数(3.5~4×10-6/℃)和GaAs的线膨胀系数(6×10-6/℃)匹配。氮化铝表面用硅烷进行处理，导热效果可以进一步提高。氮化硼英文名称boronnitride，外观为片状六方结晶白色粉末，相对密度2.27，导热系数120W/m.K，导热性能好于炭化硅。氮化硼有两种晶型，六方BN较软，称“白色石墨”，立方BN硬度高，与金刚石相当。技术资料专业整理WORD格式可编辑氮化硅的外观为白色粉状晶体，有杂质或过量硅时呈灰色，熔点1900℃，相对密度3.44。结晶结构有两种变

8、体：α型为六方密堆积结构，β型为似晶石结构。氮化硅的使用温度高达1900℃，在1000℃以上开始氧化，导热系数达到110W/m.K。　 碳化硅为最常用