導熱高分子復合材料的發(fā)展與運用分析

宋納川 甄世鈺

摘 要：伴隨社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，針對具備良好性能同時具備高導熱性材料的需求量日益增大。針對導熱高分子復合材料的分析，是目前亟待解決的問題。本文就導熱高分子復合材料的發(fā)展與運用進行深入地分析。

關(guān)鍵詞：導熱高分子復合材料；發(fā)展；運用

1 引言

因為高分子復合材料具備良好的力學性能與較強的耐腐蝕性，所以人們漸漸運用高分子復合材料以取代金屬材料，然而高分子復合材料大多均是不良導體，熱導率相對偏低，因此加強高分子復合材料的導熱性能逐漸引起了人們的高度重視。

2 高分子復合材料的導熱性能

固體中的導熱載體主要有聲子、電子以及光子等。針對聚合物來說，往往是飽和體系，并不具備自由電子，導熱的載體是聲子，熱傳導大多是依托品格的振動。聚合物的相對分子具備較大的質(zhì)量，有著比較強的分散性，分子鏈便是以無規(guī)則纏結(jié)形式而存在的。很難全部結(jié)晶，加之分子鏈自身的振動對于聲子具有一定的分散作用，造成聚合物熱導率的不斷降低。為了能夠促使聚合物具備更加強的熱導率，能夠經(jīng)過下述兩類形式實施改善：其一，合成具備較高熱導率的聚合物材料。例如：運用導熱性能優(yōu)良的聚苯胺等等，經(jīng)過電子導熱體系以達到導熱；又或是合成具備完全結(jié)晶性的聚合物，經(jīng)過聲子途徑以達到導熱。其二，運用高熱導率的填料。生產(chǎn)聚合物基導熱復合材料。例如：氮化鋁等等。

3 導熱高分子復合材料的導熱原理

在具體加工環(huán)節(jié)往往通過加入高熱導率填料的形式以加強高分子材料自身的熱導率。在聚合物里面加入具備較強導熱性的材料是生產(chǎn)高導熱材料的關(guān)鍵渠道。填料的溫度、種類、濕度以及結(jié)晶度等等均會對材料的熱導率產(chǎn)生一定的影響。

導熱高分子復合材料所具備的導熱性能是由填料以及其在高分子基體里面的布局狀況分布情況所明確的。在填料數(shù)量較多的時候，復合材料自身的力學性能便會遭受巨大的影響；在填料數(shù)量相對偏少的時候，那么對于其導熱性能并不會有較大的作用。在填料數(shù)量達到某個限定的時候，填料間互相產(chǎn)生作用同時在體系里面產(chǎn)生相似網(wǎng)狀和鏈條狀的導熱網(wǎng)鏈。在熱流方向和導熱網(wǎng)鏈方向維持相同之時，熱阻最低、導熱性能最強；反之便最差。

4 導熱高分子復合材料的發(fā)展與運用

伴隨科學技術(shù)與信息行業(yè)的迅猛進步，電子設(shè)施漸漸達到了網(wǎng)絡化、數(shù)字化以及智能化等等，電子產(chǎn)品日益趨向于輕便化、超薄化，導熱高分子復合材料的運用有著大量的優(yōu)勢，例如：良好的電絕緣性、較強的耐腐蝕性、優(yōu)異的力學與抗疲勞性能、更加輕的質(zhì)量以及更為易于加工成型等等，然而高分子材料的導熱率相對較低對于其在電子產(chǎn)業(yè)中的運用和長期發(fā)展產(chǎn)生非常大的影響，因此逐漸研發(fā)具備較強的導熱性能、整體性能良好的高導電的高分子復合材料是當前所需分析的主要內(nèi)容。

4.1 導熱塑料

在電子信息與電磁屏蔽行業(yè)當中有著大量運用的集成塊、功率管、集成電路、熱管以及覆銅基板等部件均是封閉材料與高散熱界面原料，導熱塑料在微電子與電器中的運用正朝著高集成化、高密度化、快散熱以及高功率化的方向不斷發(fā)展。針對導熱塑料的分析通過了大量課題小組的重復性實驗和分析，在導熱理論層面已有了較大的突破，導熱絕緣無機填料的晶型、種類、布局、粒徑尺寸、外表物化性能、混合模式以及用量等均會對高分子復合材料的導熱率產(chǎn)生影響。

4.2 導熱橡膠

現(xiàn)階段，對于導熱橡膠的分析并不完善，在具體運用環(huán)節(jié)依然有著非常多的限制，外國相對先進的技術(shù)手段將會促進導熱橡膠運用至軍事、汽車、散熱器以及電器等領(lǐng)域中。大都是經(jīng)過加入具備高導熱性能的材料以制造導熱橡膠，制造費用相對較少，并且可以提供較為平穩(wěn)的散熱功效。

4.3 導熱膠黏劑

在微電子產(chǎn)業(yè)中的電子部件往往均是極為輕巧、輕薄以及高密度組裝的，對于導熱原料有著非常大的散熱功能需求，現(xiàn)階段在此行業(yè)大量運用的復合型導熱膠制造過程相對簡便、成本費用較低。在散熱器和半導體管的黏貼、微包裝過程中多層板的導熱絕緣與全新高散熱電路層面均需運用到具備較強性能的導熱膠黏劑。

5 加強導熱高分子復合材料性能的措施

（1）科學選取基體材料

高分子基體自身需要具備相對較強的熱導率、可加工性以及優(yōu)良的力學性能，合理的填充量。能夠達到上述需求的導熱高分子基體大致涵蓋：第一，導熱塑料。最為常見的有PP、HDPE、PA66、LDPE以及POM等等。第二，導熱橡膠。最為常見的有丁腈橡膠，硅橡膠等，除此之外，三元乙丙橡膠、天然橡膠以及丁苯橡膠等同樣有著或多或少的運用。第三，導熱膠戮劑。最為常見的有硅膠類以及環(huán)氧類等等。

（2）填料表面的預處理

導熱填料的超細微化處理能夠高效加強其本身的導熱性能。除此之外，按照填料類型的不一樣能夠選取相應的表面處理劑又或是偶聯(lián)劑，借此加強填料與樹脂基體的兼容性，進而增強基體原料的導熱性能與并不明顯地削弱其力學性能。對于鋁粉首先需運用甲醇溶液對其外表實施處理，接著再和環(huán)氧樹脂融合在一起，能夠加強環(huán)氧樹脂和鋁粉的結(jié)合度。

（3）工藝條件的選取及改善

基體和導熱填料的混合模式（包含熔體混合、溶液混合以及粉末混合等等）、填料以及各式各樣助劑的添加次序等均或許會對體系的導熱性能造成相應的影響。粒徑不一樣的填料進行混合填入的時候，能夠促使填料間能夠產(chǎn)生盡可能多的堆砌，在較大程度上有助于導熱性能的加強；填料的搭配運用對于加強基體原料的導熱性能與減低其黏度同樣有較為明顯的影響；除此之外，具體成型環(huán)節(jié)的時間、溫度以及壓力等要素同樣會對高分子復合材料的整體性能造成巨大的影響，比如高溫硫化導熱硅橡膠所具備的熱導率與室溫硫化導熱硅橡膠的熱導率相比往往相對較高，其主要因素便是：室溫硫化導熱硅橡膠的所具備的工藝性能明確其并不會有過高的黏度，但是導熱填料的融入便會促進硅橡膠基體黏度的增大；高溫硫化導熱硅橡膠與室溫硫化硅橡膠相比而言具備更加強的致密性，嚴重阻礙其導熱性能的增強。

6結(jié)論

導熱高分子復合材料現(xiàn)階段大致運用于太陽能熱水器、導熱管以及絕緣導熱材料等部件當中。在電器電子、軍事、化工制造以及航天航空等層面起到了巨大的作用。導熱高分子復合材料不但具備較強的導熱性，同時還具備金屬等傳統(tǒng)形式的材料所并不具備的優(yōu)勢，將會引起社會各界人士的重視，有著極為廣闊的發(fā)展市場。

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