导热塑料，你了解多少？

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。

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一、什么是导热塑料

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

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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

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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。

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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。

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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。

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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%。

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。