导热塑料行业解读以及常见填料

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一、导热塑料是什么以及特性是?

导热塑料:利用导热填料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。

导热塑料分为两大类:导热导电塑料和导热绝缘塑料。导热塑料主要成分包括基体材料和填料。基体材料包括PPSPA6/PA66LCPTPEPC

PPPPAPEEK等;填料包括AlNSiCAl2O3、石墨、纤维状高导热碳粉、鳞片状高导热碳粉等。

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以上图片来自:新材料在线


二、常见导热材料的导热系数列表:

材料名称 导热系数K(w/m.k)

氧化铍(有毒) 270

氮化铝 80~320

氮化硼 125 有文章写60K(w/m.k)

碳化硅 83.6有文章写170~220K(w/m.k),个人表示怀疑,导热这么好的话,就完全没有BNAlN的市场了

氧化镁 36

氧化铝 30

氧化锌 26

二氧化硅 (结晶型) 10

注:以上数据来自以下3篇论文

1. 氧化铝在导热绝缘高分子复合材料中的应用,李冰,塑料助剂,2008年第3期,14~16

2. 金属基板用高导热胶膜的研究,孔凡旺等,广东生益科技,第十一届覆铜板市场技术研讨会论文集 101~106

3. 复合绝缘导热胶粘剂的研究,周文英等 中国胶粘剂 200611月第1511期,22~25

以下部分观点来自期刊论文,部分观点来自广大产品工程师,感谢大家。

三、常见导热材料优缺点分析:

1、氮化铝AlN优点:导热系数非常高。缺点:价格昂贵,通常每公斤在千元以上;氮化铝吸潮后会与水反应会水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ,水解产生的Al(OH)3会使导热通路产生中断,进而影响声子的传递,因此做成制品后热导率偏低。即使用硅烷偶联剂进行表面处理,也不能保证100%填料表面被包覆。单纯使用氮化铝,虽然可以达到较高的热导率,但体系粘度极具上升,严重限制了产品的应用领域。

2、氮化硼BN,优点:导热系数非常高,性质稳定。缺点:价格很高,市场价从几百元到上千元(根据产品品质及粒径大小不同价格差别较大),虽然单纯使用氮化硼可以达到较高的热导率,但与氮化铝类似,大量填充后体系粘度极具上升,严重限制了产品的应用领域。

3、碳化硅SiC 优点:导热系数较高。缺点:合成过程中产生的碳及石墨难以去除,导致产品纯度较低,电导率高,不适合电子用胶。密度大,在有机硅类胶中易沉淀分层,影响产品应用。环氧胶中较为适用。

4、氧化镁MgO 优点:价格便宜。缺点:在空气中易吸潮,增粘性较强,不能大量填充;耐酸性差,一般情况下很容易被酸腐蚀,限制了其在酸性环境下的应用。

5、α-氧化铝(针状) 优点:价格便宜。缺点:添加量低,在液体硅胶中,普通针状氧化铝的最大添加量一般为300份左右,所得产品导热率有限。

6、α-氧化铝(球形) 优点:填充量大,在液体硅胶中,球形氧化铝最大可添加到600~800份,所得制品导热率高。 缺点:价格较贵,但低于氮化硼和氮化铝。

7、氧化锌ZnO 优点:粒径及均匀性很好,适合生产导热硅脂。缺点:导热性偏低,不适合生产高导热产品;质轻,增粘性较强,不适合灌封。

8、石英粉(结晶型) 优点:密度大,适合灌封;价格低,适合大量填充,降低成本。缺点:导热性偏低,不适合生产高导热产品。密度较高,可能产生分层。

综上,不同填料有各自特点,选择填料时应充分利用各填料的优点,采用几种填料进行混合使用,发挥协同作用,既能达到较高的热导率,又能有效的降低成本,同时保障填料与有机硅基体的混溶性。

(本段由论坛会员:spherefiller提供)

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作者 ab