导热高分子复合材料的发展与运用分析

宋纳川 甄世钰

摘 要：伴随社会经济的迅猛发展，针对具备良好性能同时具备高导热性材料的需求量日益增大。针对导热高分子复合材料的分析，是目前亟待解决的问题。本文就导热高分子复合材料的发展与运用进行深入地分析。

关键词：导热高分子复合材料；发展；运用

1 引言

因为高分子复合材料具备良好的力学性能与较强的耐腐蚀性，所以人们渐渐运用高分子复合材料以取代金属材料，然而高分子复合材料大多均是不良导体，热导率相对偏低，因此加强高分子复合材料的导热性能逐渐引起了人们的高度重视。

2 高分子复合材料的导热性能

固体中的导热载体主要有声子、电子以及光子等。针对聚合物来说，往往是饱和体系，并不具备自由电子，导热的载体是声子，热传导大多是依托品格的振动。聚合物的相对分子具备较大的质量，有着比较强的分散性，分子链便是以无规则缠结形式而存在的。很難全部结晶，加之分子链自身的振动对于声子具有一定的分散作用，造成聚合物热导率的不断降低。为了能够促使聚合物具备更加强的热导率，能够经过下述两类形式实施改善：其一，合成具备较高热导率的聚合物材料。例如：运用导热性能优良的聚苯胺等等，经过电子导热体系以达到导热；又或是合成具备完全结晶性的聚合物，经过声子途径以达到导热。其二，运用高热导率的填料。生产聚合物基导热复合材料。例如：氮化铝等等。

3 导热高分子复合材料的导热原理

在具体加工环节往往通过加入高热导率填料的形式以加强高分子材料自身的热导率。在聚合物里面加入具备较强导热性的材料是生产高导热材料的关键渠道。填料的温度、种类、湿度以及结晶度等等均会对材料的热导率产生一定的影响。

导热高分子复合材料所具备的导热性能是由填料以及其在高分子基体里面的布局状况分布情况所明确的。在填料数量较多的时候，复合材料自身的力学性能便会遭受巨大的影响；在填料数量相对偏少的时候，那么对于其导热性能并不会有较大的作用。在填料数量达到某个限定的时候，填料间互相产生作用同时在体系里面产生相似网状和链条状的导热网链。在热流方向和导热网链方向维持相同之时，热阻最低、导热性能最强；反之便最差。

4 导热高分子复合材料的发展与运用

伴随科学技术与信息行业的迅猛进步，电子设施渐渐达到了网络化、数字化以及智能化等等，电子产品日益趋向于轻便化、超薄化，导热高分子复合材料的运用有着大量的优势，例如：良好的电绝缘性、较强的耐腐蚀性、优异的力学与抗疲劳性能、更加轻的质量以及更为易于加工成型等等，然而高分子材料的导热率相对较低对于其在电子产业中的运用和长期发展产生非常大的影响，因此逐渐研发具备较强的导热性能、整体性能良好的高导电的高分子复合材料是当前所需分析的主要内容。

4.1 导热塑料

在电子信息与电磁屏蔽行业当中有着大量运用的集成块、功率管、集成电路、热管以及覆铜基板等部件均是封闭材料与高散热界面原料，导热塑料在微电子与电器中的运用正朝着高集成化、高密度化、快散热以及高功率化的方向不断发展。针对导热塑料的分析通过了大量课题小组的重复性实验和分析，在导热理论层面已有了较大的突破，导热绝缘无机填料的晶型、种类、布局、粒径尺寸、外表物化性能、混合模式以及用量等均会对高分子复合材料的导热率产生影响。

4.2 导热橡胶

现阶段，对于导热橡胶的分析并不完善，在具体运用环节依然有着非常多的限制，外国相对先进的技术手段将会促进导热橡胶运用至军事、汽车、散热器以及电器等领域中。大都是经过加入具备高导热性能的材料以制造导热橡胶，制造费用相对较少，并且可以提供较为平稳的散热功效。

4.3 导热胶黏剂

在微电子产业中的电子部件往往均是极为轻巧、轻薄以及高密度组装的，对于导热原料有着非常大的散热功能需求，现阶段在此行业大量运用的复合型导热胶制造过程相对简便、成本费用较低。在散热器和半导体管的黏贴、微包装过程中多层板的导热绝缘与全新高散热电路层面均需运用到具备较强性能的导热胶黏剂。

5 加强导热高分子复合材料性能的措施

（1）科学选取基体材料

高分子基体自身需要具备相对较强的热导率、可加工性以及优良的力学性能，合理的填充量。能够达到上述需求的导热高分子基体大致涵盖：第一，导热塑料。最为常见的有PP、HDPE、PA66、LDPE以及POM等等。第二，导热橡胶。最为常见的有丁腈橡胶，硅橡胶等，除此之外，三元乙丙橡胶、天然橡胶以及丁苯橡胶等同样有着或多或少的运用。第三，导热胶戮剂。最为常见的有硅胶类以及环氧类等等。

（2）填料表面的预处理

导热填料的超细微化处理能够高效加强其本身的导热性能。除此之外，按照填料类型的不一样能够选取相应的表面处理剂又或是偶联剂，借此加强填料与树脂基体的兼容性，进而增强基体原料的导热性能与并不明显地削弱其力学性能。对于铝粉首先需运用甲醇溶液对其外表实施处理，接着再和环氧树脂融合在一起，能够加强环氧树脂和铝粉的结合度。

（3）工艺条件的选取及改善

基体和导热填料的混合模式（包含熔体混合、溶液混合以及粉末混合等等）、填料以及各式各样助剂的添加次序等均或许会对体系的导热性能造成相应的影响。粒径不一样的填料进行混合填入的时候，能够促使填料间能够产生尽可能多的堆砌，在较大程度上有助于导热性能的加强；填料的搭配运用对于加强基体原料的导热性能与减低其黏度同样有较为明显的影响；除此之外，具体成型环节的时间、温度以及压力等要素同样会对高分子复合材料的整体性能造成巨大的影响，比如高温硫化导热硅橡胶所具备的热导率与室温硫化导热硅橡胶的热导率相比往往相对较高，其主要因素便是：室温硫化导热硅橡胶的所具备的工艺性能明确其并不会有过高的黏度，但是导热填料的融入便会促进硅橡胶基体黏度的增大；高温硫化导热硅橡胶与室温硫化硅橡胶相比而言具备更加强的致密性，严重阻碍其导热性能的增强。

6结论

导热高分子复合材料现阶段大致运用于太阳能热水器、导热管以及绝缘导热材料等部件当中。在电器电子、军事、化工制造以及航天航空等层面起到了巨大的作用。导热高分子复合材料不但具备较强的导热性，同时还具备金属等传统形式的材料所并不具备的优势，将会引起社会各界人士的重视，有着极为广阔的发展市场。

参考文献：

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