導熱高分子材料的研究與應用

李福君(通遼職業學院, 內蒙古 通遼 028000)

導熱高分子材料的研究與應用

李福君(通遼職業學院, 內蒙古 通遼 028000)

本文以導熱高分子材料為主題展開論述，首先對導熱高分子材料作用原理以及導熱高分子材料的主要類型進行了簡要介紹，然后重點從多個方面對提升導熱高分子材料應用效果的策略進行了探究。

導熱高分子材料；原理；應用

通常情況下，不同的物質具有不同的導熱性能，傳統的材料科學研究中，金屬物質被認為是熱的良導體，而且被廣泛應用到現代社會中。隨著材料科學的發展，高分子材料的導熱性逐漸被發現，研究人員發現，通過一定的填充方式所形成的高分子材料會表現良好的導熱性能，而且一些導熱高分子材料還可以代替金屬的導熱作用，從而被廣泛應用。

1 導熱高分子材料的作用原理

不同材料的導熱機理是不同的，當晶體受熱時，組成晶體的粒子產生熱運動，從而表現出導熱性能。填充的導熱物質以及高分子基體是決定導熱高分子材料自身性能的主要因素。對于導熱高分子而言，所呈現出的特殊晶體結構，是其導熱性能的重要基礎，如果晶體結構被破壞，則意味著高分子材料的導熱性能不復存在。在導熱高分子材料中，填充物的導熱性能往往會明顯高于高分子基體的導熱性能，所以，填充材料是導熱高分子材料必不可少的組成部分。在填充材料的具體使用過程中，如果物質的填充量較少，那么粒子材料之間的空隙會比較大，空氣的導熱性能遠低于高分子材料，所以此時高分子材料的導熱性能相對較弱。而如果填充材料的數量較多，則意味著物質粒子之間的空隙減小，則很容易形成導熱鏈，此時高分子材料的導熱性能明顯增強。

2 導熱高分子材料的主要類型

(1)導熱塑料 導熱塑料的制作，需要以樹脂作為高分子基體，然后再進行導熱材料的填充。通常情況下，絕緣導熱塑料的填充物包括金屬氧化物、金屬氮化物以及碳硼化合物等。在長期的實驗探究中，科研人員發現，如果以樹脂作為高分子基體，而將金屬化合物作為填充材料，如氧化鋁、硅酸鋁，所制成的導熱高分子材料具有良好的導熱性能，而且導熱高分子材料的導熱性能會隨著硅酸鋁和氧化鋁數量的增加而增加，而且當這兩種化合填充物的比例達到35%時，高分子塑料的導熱性能最佳。如果將金屬粉末、石墨和碳纖維作為填充物與聚乙烯和聚丙烯混合形成高分子導熱塑料，那么其導熱性能則會得到顯著提高，因為所形成的高分子基體中，石墨以及碳纖維的結構分布比較理想。

(2)導熱橡膠 通常情況下，可以將導熱橡膠分為填充型和結構型兩種，而且目前填充型導熱橡膠材料的研究比較受社會關注。將氧化鋁填充到丁苯橡膠中所形成的導熱橡膠，具有良好的導熱性能，目前針對這一類型導熱橡膠的研究也比較多。

(3)導熱膠粘劑 作為導熱高分子材料的一種，可以將導熱膠黏劑進一步分成絕緣導熱膠黏劑和非絕緣導熱膠黏劑，研究人員表明，在導熱膠黏劑制作過程中，如果將導熱填充物進行固化，則可以明顯提升導熱高分子材料的導熱性能。如果將碳纖維作為填充物添加到粘接劑中，則可以明顯提高粘接劑的導熱性能，在現實社會中，這一類粘接劑主要被用于散熱板以及半導體封裝材料中。

3 進一步提高導熱高分子材料應用效果的策略

(1)選擇合適的基體材料 基體材料會對高分子材料的導熱性能產生很大的影響，所以，為了不斷提升導熱高分子材料的應用效果，首先應該選擇合適的基體材料。這是因為高分子材料基體自身就具有良好的導熱性能，而且此類高分子材料的加工相對簡易。經過長期的研究和實踐應用，在高分子基體材料選擇過程中，應該盡可能選擇塑料、橡膠、膠黏劑等物質，如硅橡膠、硅膠膠黏劑等，在填充物的選擇過程中，應該盡可能以金屬氧化為目標物質。

(2)完善填充材料表面的預處理 對于導熱高分子材料而言，進行填充材料表面預處理的主要目的是提高材料的細微化水平，所以，在導熱高分子材料的應用過程中，必須完善填充材料表面的預處理工作，在預處理過程中，可以使用偶聯劑、表面處理劑等，這樣可以有效提升高分子基體與導熱填充材料的融合性，從而有效提升導熱高分子材料的導熱性能。例如，在高分子材料制作過程中，鋁粉作為導熱填充材料，樹脂作為高分子基體，而在填充之前，可以使用甲醛對填充物進行表面預處理，預處理工作結束之后，所使用的填充物與樹脂高分子基體的相容性明顯增加，然后使用偶聯劑進行表面處理，最終導熱高分子材料的導熱性能會提升10%左右。

(3)工藝條件的選擇與優化 研究表明，導熱高分子材料的填充物質與高分子基體之間的結合方式以及在填充過程中所使用的助燃劑順序都會對最終高分子材料導熱性能產生影響，所以，為了提高導熱高分子材料的應用效果，有必要進行工藝條件的選擇和優化。在導熱高分子材料的填充過程中，如果填充物質的粒徑不同，則會促使填充材料最大程度的堆積，從而有效提高導熱高分子材料的導熱性能。另外，高分子材料生成過程中，填充材料的搭配方式也會對最終導熱高分子材料的導熱性能產生影響，當填充材料以合適的粒徑進行分布時，基體材料的導熱性能會有所提高，同時還會降低基體材料的黏度。為了進一步提升導熱高分子材料的導熱性能，可以對導熱高分子材料制作過程中的溫度、壓力等因素進行適當的控制，因為，這些因素的變化會使高分子材料的導熱性能發生相應的變化，例如在加壓的情況下，硫化導熱硅橡膠的導熱性能會明顯提升。

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李福君(1969- )，女，內蒙古人，高級工程師，學士學位，主要研究方向 ：化學工程、分析化學。