宋納川 甄世鈺

摘 要：伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，針對(duì)具備良好性能同時(shí)具備高導(dǎo)熱性材料的需求量日益增大。針對(duì)導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的分析，是目前亟待解決的問(wèn)題。本文就導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的發(fā)展與運(yùn)用進(jìn)行深入地分析。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料；發(fā)展；運(yùn)用

1 引言

因?yàn)楦叻肿訌?fù)合材料具備良好的力學(xué)性能與較強(qiáng)的耐腐蝕性，所以人們漸漸運(yùn)用高分子復(fù)合材料以取代金屬材料，然而高分子復(fù)合材料大多均是不良導(dǎo)體，熱導(dǎo)率相對(duì)偏低，因此加強(qiáng)高分子復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能逐漸引起了人們的高度重視。

2 高分子復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能

固體中的導(dǎo)熱載體主要有聲子、電子以及光子等。針對(duì)聚合物來(lái)說(shuō)，往往是飽和體系，并不具備自由電子，導(dǎo)熱的載體是聲子，熱傳導(dǎo)大多是依托品格的振動(dòng)。聚合物的相對(duì)分子具備較大的質(zhì)量，有著比較強(qiáng)的分散性，分子鏈便是以無(wú)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(dòng)對(duì)于聲子具有一定的分散作用，造成聚合物熱導(dǎo)率的不斷降低。為了能夠促使聚合物具備更加強(qiáng)的熱導(dǎo)率，能夠經(jīng)過(guò)下述兩類(lèi)形式實(shí)施改善：其一，合成具備較高熱導(dǎo)率的聚合物材料。例如：運(yùn)用導(dǎo)熱性能優(yōu)良的聚苯胺等等，經(jīng)過(guò)電子導(dǎo)熱體系以達(dá)到導(dǎo)熱；又或是合成具備完全結(jié)晶性的聚合物，經(jīng)過(guò)聲子途徑以達(dá)到導(dǎo)熱。其二，運(yùn)用高熱導(dǎo)率的填料。生產(chǎn)聚合物基導(dǎo)熱復(fù)合材料。例如：氮化鋁等等。

3 導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的導(dǎo)熱原理

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

導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料所具備的導(dǎo)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(shí)候，復(fù)合材料自身的力學(xué)性能便會(huì)遭受巨大的影響；在填料數(shù)量相對(duì)偏少的時(shí)候，那么對(duì)于其導(dǎo)熱性能并不會(huì)有較大的作用。在填料數(shù)量達(dá)到某個(gè)限定的時(shí)候，填料間互相產(chǎn)生作用同時(shí)在體系里面產(chǎn)生相似網(wǎng)狀和鏈條狀的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈。在熱流方向和導(dǎo)熱網(wǎng)鏈方向維持相同之時(shí)，熱阻最低、導(dǎo)熱性能最強(qiáng)；反之便最差。

4 導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的發(fā)展與運(yùn)用

伴隨科學(xué)技術(shù)與信息行業(yè)的迅猛進(jìn)步，電子設(shè)施漸漸達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的運(yùn)用有著大量的優(yōu)勢(shì)，例如：良好的電絕緣性、較強(qiáng)的耐腐蝕性、優(yōu)異的力學(xué)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(dǎo)熱率相對(duì)較低對(duì)于其在電子產(chǎn)業(yè)中的運(yùn)用和長(zhǎng)期發(fā)展產(chǎn)生非常大的影響，因此逐漸研發(fā)具備較強(qiáng)的導(dǎo)熱性能、整體性能良好的高導(dǎo)電的高分子復(fù)合材料是當(dāng)前所需分析的主要內(nèi)容。

4.1 導(dǎo)熱塑料

在電子信息與電磁屏蔽行業(yè)當(dāng)中有著大量運(yùn)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(dǎo)熱塑料在微電子與電器中的運(yùn)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(duì)導(dǎo)熱塑料的分析通過(guò)了大量課題小組的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)和分析，在導(dǎo)熱理論層面已有了較大的突破，導(dǎo)熱絕緣無(wú)機(jī)填料的晶型、種類(lèi)、布局、粒徑尺寸、外表物化性能、混合模式以及用量等均會(huì)對(duì)高分子復(fù)合材料的導(dǎo)熱率產(chǎn)生影響。

4.2 導(dǎo)熱橡膠

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

4.3 導(dǎo)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(duì)于導(dǎo)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(yùn)用的復(fù)合型導(dǎo)熱膠制造過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)便、成本費(fèi)用較低。在散熱器和半導(dǎo)體管的黏貼、微包裝過(guò)程中多層板的導(dǎo)熱絕緣與全新高散熱電路層面均需運(yùn)用到具備較強(qiáng)性能的導(dǎo)熱膠黏劑。

5 加強(qiáng)導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料性能的措施

（1）科學(xué)選取基體材料

高分子基體自身需要具備相對(duì)較強(qiáng)的熱導(dǎo)率、可加工性以及優(yōu)良的力學(xué)性能，合理的填充量。能夠達(dá)到上述需求的導(dǎo)熱高分子基體大致涵蓋：第一，導(dǎo)熱塑料。最為常見(jiàn)的有PP、HDPE、PA66、LDPE以及POM等等。第二，導(dǎo)熱橡膠。最為常見(jiàn)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(yùn)用。第三，導(dǎo)熱膠戮劑。最為常見(jiàn)的有硅膠類(lèi)以及環(huán)氧類(lèi)等等。

（2）填料表面的預(yù)處理

導(dǎo)熱填料的超細(xì)微化處理能夠高效加強(qiáng)其本身的導(dǎo)熱性能。除此之外，按照填料類(lèi)型的不一樣能夠選取相應(yīng)的表面處理劑又或是偶聯(lián)劑，借此加強(qiáng)填料與樹(shù)脂基體的兼容性，進(jìn)而增強(qiáng)基體原料的導(dǎo)熱性能與并不明顯地削弱其力學(xué)性能。對(duì)于鋁粉首先需運(yùn)用甲醇溶液對(duì)其外表實(shí)施處理，接著再和環(huán)氧樹(shù)脂融合在一起，能夠加強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂和鋁粉的結(jié)合度。

（3）工藝條件的選取及改善

基體和導(dǎo)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(huì)對(duì)體系的導(dǎo)熱性能造成相應(yīng)的影響。粒徑不一樣的填料進(jìn)行混合填入的時(shí)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(dǎo)熱性能的加強(qiáng)；填料的搭配運(yùn)用對(duì)于加強(qiáng)基體原料的導(dǎo)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(shí)間、溫度以及壓力等要素同樣會(huì)對(duì)高分子復(fù)合材料的整體性能造成巨大的影響，比如高溫硫化導(dǎo)熱硅橡膠所具備的熱導(dǎo)率與室溫硫化導(dǎo)熱硅橡膠的熱導(dǎo)率相比往往相對(duì)較高，其主要因素便是：室溫硫化導(dǎo)熱硅橡膠的所具備的工藝性能明確其并不會(huì)有過(guò)高的黏度，但是導(dǎo)熱填料的融入便會(huì)促進(jìn)硅橡膠基體黏度的增大；高溫硫化導(dǎo)熱硅橡膠與室溫硫化硅橡膠相比而言具備更加強(qiáng)的致密性，嚴(yán)重阻礙其導(dǎo)熱性能的增強(qiáng)。

6結(jié)論

導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料現(xiàn)階段大致運(yùn)用于太陽(yáng)能熱水器、導(dǎo)熱管以及絕緣導(dǎo)熱材料等部件當(dāng)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(dǎo)熱高分子復(fù)合材料不但具備較強(qiáng)的導(dǎo)熱性，同時(shí)還具備金屬等傳統(tǒng)形式的材料所并不具備的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)引起社會(huì)各界人士的重視，有著極為廣闊的發(fā)展市場(chǎng)。

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