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            各種絕緣高分子導熱填料的優(yōu)缺點分析一篇讀透
            
文章出處：產(chǎn)品百科
責任編輯：東莞東超新材料科技有限公司
發(fā)表時間：2023-02-21

            

            


            

            

            

            
　　       高分子絕緣材料通過對其結(jié)構(gòu)的控制和改性，具有其他材料不可取代的優(yōu)異性能，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展。但是一般高分子材料都是熱的不良導體，其導熱系數(shù)一般都低于0.5 W/(mK)。為了滿足微電子，電機電器，航天航空，軍事裝備等諸多制造業(yè)和高科技領(lǐng)域的發(fā)展需求，制備并表征具有優(yōu)良綜合性能的高導熱聚合物絕緣材料，也是東超新材料的為研究熱點。公司主要研究方向：導熱粉體復(fù)配研究、粉體表面處理研究、新型功能材料研究開發(fā)。
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                 目前有兩種方法來提高聚合物的導熱系數(shù)。一種是定向拉伸，另外一種實用方法是填充高導熱填料。市場上現(xiàn)在都是用填充高導熱填料來滿足高導熱系數(shù)。

                     高分子導熱填料的復(fù)合方式的影響填料的復(fù)合方式主要有不同填料之間的混雜復(fù)合、不同粒徑填料的混雜復(fù)合、不同微觀表面形態(tài)填料的混雜復(fù)合、不同填料表面處理的影響、填料添加量的影響，復(fù)合粉導熱是通過這些不同種類的材料搭配添加而成，要了解的每款材料在復(fù)合粉中發(fā)揮的作用，才能更好的復(fù)合出高性能的導熱粉。下面東超小編給大家普及一下各種絕緣高分子導熱填料的優(yōu)缺點分析。

            1、不同的導熱填料分子的形態(tài)和大小各不相同，若利用填料分子形態(tài)之間的差異進行相互混合相互補充，可以更好的減少導熱分子之間的間隙，有利于導熱鏈的形成，更有利于提高體系的綜合性。
            東超新材料研究人員以SiC、AlN、Al2O3、MgO為混合填料填充室溫硫化硅橡膠，結(jié)果所制得的硅橡膠的熱導率可高達1.3~2.5W/(m·K)。 

            2、不同粒徑的粒子混合搭配及不同填料混合使用比單一填料更能提高材料的熱導率，這是由于大小粒子混雜填充可使不同粒徑粒子間形成較密集堆積，相互接觸幾率增大，可實現(xiàn)較高填充量。多種粒徑導熱填料混合填充時，填料的配合對提高導熱性能和降低粘度有明顯影響，不同粒徑導熱填料分布變化時，體系的導熱性能和粘度發(fā)生規(guī)律性變化，當粒徑分布適當時可同時得到最高熱導率和最低粘度。
            3、將粒子和具有大長徑比的晶須配合使用，由于混雜效應(yīng)，填料間相互接觸幾率增大，更易形成導熱通路，比單一微觀形態(tài)的粒子更能提高體系的導熱性能。 
            1、氮化物填料及其應(yīng)用
            氮化物填料主要有氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)以及氮化硅（Si3N4）等，因其具有熱導率高、電絕緣性能好、耐高溫性能出色以及介電性能優(yōu)良等特點而廣泛應(yīng)用于絕緣高分子材料中。
            ① 氮化鋁：導熱系數(shù)非常高，用氮化鋁填料填充環(huán)氧樹脂，制得的材料的耐熱性、力學性能得到提高，介電性能下降輕微。但其價格昂貴，吸潮易水解從而影響制品熱導率。單純采用氮化鋁填充，可以達到較高的熱導率，但體系的粘度急劇上升，限制了其應(yīng)用。
            ② 氮化硼：屬六方晶系的層狀結(jié)構(gòu)，與石墨結(jié)構(gòu)類似，具有較高的熱導率，較低的熱膨脹系數(shù)，優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，較高的抗氧化性等。但其價格較高，雖然單純采用氮化硼可以達到較高的熱導率，但與氮化鋁類似，大量填充后體系的粘度急劇上升，限制其應(yīng)用。
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            ③、氮化硅：具有α和β兩種晶型，均為六方晶系。由于α-Si3N4晶粒中存在晶格應(yīng)力，自由能比β相高，所以穩(wěn)定性較差，而β-Si3N4中不存在晶格應(yīng)力，作為填料填充有利于形成顆粒網(wǎng)絡(luò)，提高熱導率，具有良好的力學性能，因此在實際生產(chǎn)應(yīng)用中以β-Si3N4為主。

            2、氧化物填料及其應(yīng)用 氧化物填料主要有氧化鋁（Al2O3）、氧化鎂（MgO）、氧化鋅（ZnO）等，它們具有一定的導熱能力，電絕緣性能優(yōu)良。氧化物填料主要以與氮化物混雜的方式填充絕緣高分子材料，從而可以提高材料的熱導率，保持穩(wěn)定的電性能，降低生產(chǎn)成本。 
            ①、氧化鋁：針狀氧化鋁的價格低，但填充量小，在液體硅膠中，普通針狀氧化鋁的最大添加量一般為300 份左右，因此所得產(chǎn)品的熱導率有限。而球形氧化鋁的填充量大，在液體硅膠中其最大添加量達到600~800 份，所得制品的熱導率高，同時價格較高，但低于氮化硼和氮化鋁的價格。
            ②、氧化鎂：價格低，在空氣中易吸潮，增粘性較強，不能大量填充，且耐酸性差，很容易被酸腐蝕，不宜用于酸性環(huán)境中應(yīng)用。
            ③、氧化鋅：粒徑及均勻性很好，適合生產(chǎn)導熱硅脂，但其熱導率偏低，不適合生產(chǎn)高導熱產(chǎn)品；質(zhì)輕，增粘性較強，也不適合灌封。 

            3、碳化物填料及其應(yīng)用 碳化物填料主要是碳化硅和碳化硼填料。
            ①、碳化硅：一種共價鍵很強的化合物，常見的有六方晶系的α-SiC 和立方晶系的β-SiC，類似金剛石結(jié)構(gòu)。碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊等特性，同時具有熱導率高、抗氧化、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在微電子工業(yè)中常用于封裝材料中。但是碳化硅在合成過程中產(chǎn)生的碳和石墨難以去除，導致產(chǎn)品純度較低，電導率高，限制了其在絕緣性能要求高的材料中的應(yīng)用；而且其密度大，在有機硅類膠中易沉淀分層。
            研究人員以碳化硅為導熱填料來填充環(huán)氧，發(fā)現(xiàn)納米碳化硅能夠促進環(huán)氧樹脂的固化，碳化硅粒子更易在樹脂體系內(nèi)部形成導熱通路或者導熱網(wǎng)鏈，減少環(huán)氧樹脂內(nèi)部空隙率，提高了材料的力學及導熱性能。
            ②、碳化硼：一種耐火材料和超硬材料，熱導率很高，但價格昂貴，在絕緣高分子材料中應(yīng)用不是很廣泛。研究人員以碳化硼為導熱填料來填充天然橡膠材料，發(fā)現(xiàn)碳化硼的加入可以提高天然橡膠的熱擴散系數(shù)，且天然橡膠的熱擴散系數(shù)經(jīng)過老化后也有所提高。
            3、混雜填料的應(yīng)用
            將不同種類的填料按一定比例配合使用，可以充分發(fā)揮單一填料的特點，由于混雜效應(yīng)，不但可以提高熱導率，還可降低成本。這種比例配合使用復(fù)合粉，現(xiàn)在大部分都應(yīng)用在導熱界面材料用導熱粉（墊片、凝膠、硅脂、灌封膠、雙面膠、粘接膠、結(jié)構(gòu)膠），導熱覆銅板填料、導熱塑料填料等等。
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                東超公司成立于2014年，是一家專業(yè)從事高端功能性粉體設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的國家級高新技術(shù)企業(yè)。公司擁有專業(yè)的粉體研發(fā)實驗室、生產(chǎn)改性工廠和粉體應(yīng)用檢測室等，能夠獨立地完成粉體小試、中試和批量化生產(chǎn)，及時滿足客戶的產(chǎn)品定制需求。 
            

            


            

    
        
        
            

        
            
    
            


            

	
            
    
	
            

            


            



            

            
  

  
            

  
            
    
            
      
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