?東超導熱塑料用導熱填料粉末導熱肌理

文章出處：產品百科責任編輯：東莞東超新材料科技有限公司發表時間：2023-05-26

　　塑料以其優異的耐化學藥品性、質量輕、便于成型加工、產品設計自由度高等特點，已經廣泛應用于汽車、工業、電子電氣、加熱/冷卻設備等領域。然而，塑料本身的導熱率都很低，目前導熱塑料仍以填充型導熱塑料為主，通過高導熱填料粒子進行填充，導熱系數不高，主要填料包括金屬氧化物 Al2O3、MgO、SiO2，金屬氮化物 AlN、Si3N4、BN及SiC 、B4C3等。

導熱填料的填充量與復合材料的導熱性密切相關。當填料含量較低時，無法形成有效的導熱網絡，對材料導熱性的改善效果不明顯。隨著填料含量的增加，材料內部開始形成并完善導熱網絡，從而大幅提高材料的導熱系數。當然，導熱材料的添加量不是越大越好，添加量存在一個臨界值，

物體散熱主要受到材料的熱傳導能力、輻射能力及空氣和散熱器界面的自然對流三個主要因素影響。金屬由于導熱系數大，自然而然成為散熱材料的重要考慮，塑料由于其導熱系數小，所以長時間以來未被看好。不過，隨著復合材料技術的發展，有機復合材料的導熱性能通過改性獲得大幅的提升，并且較金屬材料有著更優良熱輻射能力，綜合的散熱效果也逐步能夠與金屬材料媲美，并體現出更好的經濟適用性。

材料導熱系數與溫差相關。在導熱系數小于5時，屬于熱傳導受限的情況，這種情況下導熱系數很小的變化都會造溫度差很大的變化。常規的塑料導熱系數都在1以下，所以如果用于散熱系統將導致結溫的迅速上升。然而，在導熱系數大于5時，甚至達到10以上時，散熱則轉變為由對流主導、屬對流受限情況，尤其是當散熱材料厚度在5mm及以下的情況下，導熱系數對溫度差的影響趨近于0，材料的導熱系數對芯片結溫的影響大幅減小。

此外，散熱器的功能除了要能快速地把熱量從發熱源傳導出到散熱器的表面，最后還是要靠對流和輻射把熱量轉移到空氣中。雖然金屬本身的導熱能力比塑料好，但是燈具外殼散熱器的主要目的是把熱量散發到空氣中。導熱系數高，只解決了熱傳導的問題，而散熱則主要由散熱面積、散熱界面形狀、自然對流和熱輻射的能力決定，這些幾乎和材料的導熱無關。所以有機塑料只要具備了一定大小的熱傳導能力，加上較好的熱輻射能力，同樣可以成為良好的散熱解決方案。

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導熱填充塑料的改性方法

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、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK等；填料包括AlN、SiC、Al2O3、石墨、纖維狀高導熱碳粉、鱗片狀高導熱碳粉等。

應用于填充型導熱塑料的導熱填料按照其導電性可分為絕緣導熱填料及非絕緣導熱填料。其中，絕緣導熱填料主要包括氧化物、氮化物和碳化物填料；而非絕緣導熱填料主要包括各類金屬粉末及石墨、炭黑等。

非金屬填料的導熱機理
非金屬填料導熱主要依靠分子導熱，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。

導熱塑料有哪些類型？

1.合成型導熱塑料，合成具有高導熱系數的聚合物，如具有完整結晶、通過分子實現導熱的聚合物。
2.填充型導熱絕緣塑料
通過高導熱填料粒子、纖維、層片等對聚合物進行填充。導熱系數不高，主要填料包括金屬氧化物 Al2O3、MgO、SiO2，金屬氮化物 AlN、Si3N4、BN及SiC 、B4C3等。

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