传统的塑料多为绝热塑料或者导热系数非常低的材料。1998年Coolpolymer首先将具有导热性能的导热塑料实现了商业化。并将其广泛应用于照明、汽车、电子电力、医用设备等。近二十年来，导热塑料得到迅猛的发展。那么导热塑料是怎么样的?它的导热机理又是什么？就让小编带大家一起来了解一下。
图 导热塑料与应用
导热塑料是利用导热填料（包括粒子、纤维、层片等）对高分子基体材料进行均匀填充，以提高其导热性能。导热性能的好坏主要用导热系数（单位：W/（m.k））来衡量。
二、常用基体材料与填料
导热塑料主要成分包括基体材料和填料。基体材料包括PPS、PA6、PA66、PA12、PA46、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK等，常见塑料的导热系数如下表：
表 常见塑料的导热系数
|
材料 |
导热系数W/(m.k) |
材料 |
导热系数W/(m.k) |
|
PE |
0.33 |
PS |
0.08 |
|
LEPE |
0.33 |
PP |
0.24 |
|
HDPE |
0.11 |
PMMA |
0.75-0.25 |
|
PVC |
0.16 |
PA |
0.25 |
填料包括以下金属和无机填料：
(1)金属粉末填料：铜粉、铝粉、铁粉、锡粉、镍粉等；
(2)金属氧化物：氧化铝、氧化铋、氧化铍、氧化镁、氧化锌；
(3)金属氮化物：氮化铝、氮化硼、氮化硅；
(4)无机非金属：石墨、碳化硅、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、碳化铍等
常见导热填料导热系数如下表：
表 常见导热填料的导热系数
|
材料 |
导热系数W/(m.k) |
材料 |
导热系数W/(m.k) |
||
|
Ca |
380 |
CaO |
15 |
||
|
Mg |
103 |
NiO |
12 |
||
|
Fe |
63 |
SiO2 |
10 |
||
|
Cu |
398 |
BN |
125 |
||
|
Al |
190 |
AlN |
320 |
||
|
BeO |
219 |
SiC |
270 |
||
|
MgO |
36 |
石墨 |
129 |
||
|
Al2O3 |
30 |
石墨烯 |
5000 |
||
三、导热塑料的分类
导热塑料可分为：导热导电塑料和导热绝缘塑料。绝大多数导热塑料的电绝缘性能，最终是由填料粒子的绝缘性能决定的。
1、绝缘导热塑料
绝缘导热塑料中主要的成分包括：塑料+填料+其他，其中填料包括：
金属氧化物 Al2O3、MgO、SiO2；
金属氮化物 AlN、Si3N4、BN 及 SiC 、B4C3等；
由于填料粒子属于非导电粒子，从而导致塑料绝缘。这一类导热塑料的导热系数并不高，一般为1.5W/m.k 左右。
2、导电导热塑料
导电导热塑料的主要成分包括：塑料+填料+其他，其中填料包括：金属粉、纤维、石墨、碳纤维、CNT、石墨烯等，由于这一类填料属于导电粒子，因此其对应的导热塑料也是导电的。这一类导热塑料的导热系数较高，一般能做到5.0W/（m.k）以上。
图 LED的导热塑料外壳
四、导热塑料的导热机理
导热塑料的导热性能取决于聚合物与导热填料的相互作用。不同种类的填料具有不同的导热机理。
1、金属填料的导热机理
金属填料的导热主要是靠电子运动进行导热，电子运动的过程伴随着热量的传递。
图 自由电子型导热传导
2.、非金属填料的导热机理
非金属填料导热主要依靠声子导热，其热能扩散速率主要取决于邻近原子或结合基团的振动。包括金属氧化物、金属氮化物以及碳化物。
图 声子（量子）型热传导
五、影响导热塑料导热系数的因素
1、聚合物基体材料的种类和特性
基体材料的导热系数超高，填料在基体的分散性越好及基体与填料结合程度越好，导热复合材料导热性能越好。
2、填料的种类
填料的导热系数越高，导热复合材料的导热性能越好。
3、填料的形状
一般来说，容易形成导热通路的次序为晶须 >纤维状 > 片状 > 颗粒状，填料越容易形成导热通路，导热性能越好。
4、填料的含量
填料在高分子的分布情况决定着复合材料的导热性能。当填料含量较小时，起到的导热效果不明显；当填料过多时，复合材料的力学性能会受到较大的影响。而当填料含量增至某一值时，填料之间相互作用在体系中形成类似网状或者链状的导热网链，当导热网链的方向与热流方向一致时，导热性能最好。因此，导热填料的量存在着某一临界值。
5、填料与基体材料界面的结合特性
填料与基体的结合程度越高，导热性能越好，选用合适的偶联剂对填料进行表面处理，导热系数可提高10%—20%。
图 照明灯导热部件
导热塑料作为一种全新的材料，具有塑料优异的成型加工条件，同时导热金属具有更低的密度，更低的成本，可以替代金属应用于多种应用场合下的散热部件，引领着散热部件向更轻量化、更环保迈进。
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