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導熱塑料，你了解多少？
????????傳統的塑料多為絕熱塑料或者導熱系數非常低的材料。1998年Coolpolymer首先將具有導熱性能的導熱塑料實現了商業化。并將其廣泛應用于照明、汽車、電子電力、醫用設備等。近二十年來，導熱塑料得到迅猛的發展。那么導熱塑料是怎么樣的?它的導熱機理又是什么?就讓小編帶大家一起來了解一下。
?????????圖 導熱塑料與應用
????????一、什么是導熱塑料
????????導熱塑料是利用導熱填料(包括粒子、纖維、層片等)對高分子基體材料進行均勻填充，以提高其導熱性能。導熱性能的好壞主要用導熱系數(單位：W/(m.k))來衡量。
????????二、常用基體材料與填料
????????導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，常見塑料的導熱系數如下表：
表 常見塑料的導熱系數
?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、碳化鈹等
????????常見導熱填料導熱系數如下表：
表 常見導熱填料的導熱系數
?三、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電粒子，從而導致塑料絕緣。這一類導熱塑料的導熱系數并不高，一般為1.5W/m.k 左右。
????????2、導電導熱塑料
????????導電導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電粒子，因此其對應的導熱塑料也是導電的。這一類導熱塑料的導熱系數較高，一般能做到5.0W/(m.k)以上。
?????????圖 LED的導熱塑料外殼
????????四、導熱塑料的導熱機理
????????導熱塑料的導熱性能取決于聚合物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。
?????????圖 自由電子型導熱傳導
????????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。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
????????五、影響導熱塑料導熱系數的因素
????????1、聚合物基體材料的種類和特性
????????基體材料的導熱系數超高，填料在基體的分散性越好及基體與填料結合程度越好，導熱復合材料導熱性能越好。
????????2、填料的種類
????????填料的導熱系數越高，導熱復合材料的導熱性能越好。
????????3、填料的形狀
????????一般來說，容易形成導熱通路的次序為晶須 >纖維狀 > 片狀 > 顆粒狀，填料越容易形成導熱通路，導熱性能越好。
????????4、填料的含量
????????填料在高分子的分布情況決定著復合材料的導熱性能。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狀或者鏈狀的導熱網鏈，當導熱網鏈的方向與熱流方向一致時，導熱性能最好。因此，導熱填料的量存在著某一臨界值。
????????5、填料與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，選用合適的偶聯劑對填料進行表面處理，導熱系數可提高10%—20%。
????????導熱塑料作為一種全新的材料，具有塑料優異的成型加工條件，同時導熱金屬具有更低的密度，更低的成本，可以替代金屬應用于多種應用場合下的散熱部件，引領著散熱部件向更輕量化、更環保邁進。
