添加哪些导热材料可以提高塑料的导热率？看完我是服气的！ "

导热类塑料是指具有较高热导率的一类塑料制品，一般其热导率大于1w/(m . k)。大多数金属材料的导热性较好，可用于散热器、热交换材料、余热回收、刹车片及印刷线路板等场合。但金属材料的耐腐蚀性不限制了一些领域的应用，具体如化工生产和废水处理中的热交换器、导热管、太阳能热水器及蓄电池冷却器等。塑料的耐腐蚀性和力学性能都很好，但与金属材料相比，塑料材料的导热性能不好，导热性最好的HDPE热导率仅为0.44vv/(m . k)。

塑料的低导热性，限制了其应用范围，如不可用于各类摩擦起热或需要及时散热的场合。随着电气领域集成技术和组装技术的迅速发展，电子元器件和逻辑电路的体积成千倍、万倍的缩小，迫切需要具有高散热性的绝缘封装材料，而传统的金属、金属氧化物、金属氮化物和炭类导热材料已无法满足此类需要，人们将目光投向具有优异综合性能的塑料上来。

传统塑料的热导率很低，不同品种塑料材料的导热性大致可循如下规律：结晶型塑料的热导率高于无定形塑料；高分子量的塑料品种热导率高；取向可提高塑料的热导率。如PVC在300%的拉伸方向，热导率增大2倍；HDPE在1000%的拉伸方向，热导率增大10倍；泡沫塑料的热导率大大下降，一般下降10倍以上。

复合型导热塑料

在高结晶度的基体树脂中，加入高热导率的添加材料，是提高塑料热导率的最有效方法。聚合物添加高导热填料的添加量很大，会影响复合材料的力学性能。解决办法一为使导热填料细化，甚至纳米尺寸化，不仅力学性能影响小，导热性能也提高；例如JPN协和化学工业公司开发出的高纯度微细MgO，热导率由普通的36w/(m．k)提高到50w/(m . k)。二为尽可能加入纤维状填料。

可用于塑料添加的导热材料如下。

(1)金属粉末和片，常用的填充材料为铝、铜、锡、银及铁等金属粉末和片，导热性很好。缺点为导热同时导电，添加量太大而影响复合材私的性能。其中以铝和铜类应用最多，具体实例如下。

①HDPE/铁粉，在HDPE树脂中，当加入25%体积分数的铁粉时，复合材料的热导率可达到1. 4w/(m．k)。

②EP/铜粉，在环氧树脂中加入40%体积分数的铜粉（粒径50μm）时，复合材料的热导率可达到0.9w/(m．k)。

③PP/铝片，在PP和酚醛树脂中填充18%～22%体积分数的铝薄片（40/1的长径比）时，热导率接近纯铝的80%。

④PP/铝粉，在PP中加入30%粒径为50μm的铝粉，复合材料的热导率为3. 58w/(m．k)，是纯PP的14倍；但综合力学性能下降，如拉伸强度为24MPa、冲击强度为7.3kJ/m2。

⑤环氧树脂／铝粉，按环氧树脂／固化剂／铝粉以100/8/34的比例混合，浇铸成型为制品，热导率为4. 60w/(m．k)，尺寸稳定性好，拉伸强度81MPa，压缩强度215MPa。

(2)金属纤维，主要为铜、不锈钢、铁等纤维，导热效果好于金属粉末才，添加量也少于金属粉末，对复合材料的性能影响小。缺点为导热同时导电，添加量仍然偏大。如PP/铜纤维／石墨，PP中加入铜纤维和石墨，复合材料的热导率可达8.65w/(m-k)。

(3)镀金属纤维，主要有碳纤维镀镍、碳纤维镀铜等，优点是添加质量比例大大降低，对复合材料的性能影响。缺点为导热同时导电。

(4)金属氧化物，金属氧化物包括氧化锌、氧化铜、氧化镁、氧化铍及氧化铝等，优点为导热同时不导电。

①LDPE/AL2O3，以65和8μm两种AL2O3混合加入，当AL2O3的体积分数达到70%时，采用熔体浇铸法成型加工，复合材料的热导率为4.6w/(m．k)。

②硅橡胶/AL2O3，当AL2O3的用量为硅橡胶的3倍时，复合材料的热导率为2. 72w/(m．k)。

(5)金属氮化物，主要品种有氮化铝、氮化硅及氮化硼(bn)等，为新兴的导热材料，优点为导热同时不导电，缺点为价格高。

①环氧树脂/AIN 环氧树脂用线型酚醛环氧树脂，当AIN的体积分数为70%时，复合材料的热导率为14w/(m．k)，介电常数很低，线膨胀系数很小，可用于电子封装材料。

②酚醛树脂/AIN 当AIN的体积分数达到78. 5%时，复合材料的热导率为32.5w/(m . k)，可用于电子封装材料。

③PE/AIN 当AIN的体积分数达到30. 2%时，复合材料的热导率为2. 44w/(m．k)。

④UHMWPE/AIN 在UHMWPE树脂中加入30. 2%AIN纤维，复合材料的热导率可达到2. 44w/(m . k)。

⑤EP/陶瓷，在环氧树脂中，加入30：《体积分数的陶瓷(ba-tio3、si、sic、stio2、tio2、ZnO)，另加入0.3%掺杂金属(ai、cr、li、ti)等，复合材料的热导率为2.06w/(m，k)。

⑥bn/pb（聚苯并思嗪）当bn的含量为88%时，复合材料导率为32.5w/(m．k)。而且bn的绝缘性高，是理想的导热电子封装材料，美国先进陶瓷公司和epic公司已开发出热导率20～35w/(m . k)的封装材料，可进行模压成型，已用于电子封装、集成电路板电子控制元件等。

⑦AIN/pvdf 7μm的AIN粒子和晶须以25/1的比例混合，总加入量达到60%体积分数时，热导率为11. 5w/(m．k)。

⑧AIN/pf 当AIN的添加达到78.5%体积分数时，热导率为32. 5w/(m .k)。

(6)金属碳化物主要有碳化硅等为新兴的导热材料，优点为导热同时不导电，缺点为价格高。

(7)半导体材料主要有硅、硼等。

(8)炭类填料具体品种为炭黑、碳纤维、石墨、碳纳米管，导热同时导电。

加入碳纤维，复合材料的热导率可达到10w/(m . k)。用钛酸酯偶联剂ndz101对石墨进行表面处理，可得导热、导电、力学性能均好的LDPE/石墨复合材料。

①HDPE/石墨当石墨的体积分数达到20%时，热导率为1.53w/(m．k)。当石墨的质量分数达到40%时，热导率为11. 6～23.0w/(m . k)，拉伸强度为40~60MPa。当石墨的质量分数60达到50%时，热导率为47. 4w/(m．k)。

②环氧树脂／天然磷片石墨当天然磷片石墨的质量分数达到60%时，复合材料的热导率为10w/(m . k)，比纯ep提高50倍左右。

③cf/ep 当cf的含量达到56%时，热导率为695w/(m . k)，相对密度为1. 48。

④LDPE/石墨在LDPE树脂中，加入25%体积分数的石墨，进行粉末混合，热导率可达2w/(m . k)。

⑤PP/石墨，用pp粉（牌号为1 300或1 330），熔体流动指数不大于lg/l0min，加入75μm的鳞片石墨30%，复合材料的热导率可达到2.4w/(m . k)。

⑥cpvc/石墨在cpvc[热导率为0.166w／(m.k)树脂中，随石墨加入量的增加，其热导率发生变化。当加入50%石墨时，热导率可达3.2w/(m . k)，提高20倍之多。

(9)其他无机物主要包括硫酸钡、硫化铅及云母等。如PP/云母，云母的热导率虽然不高，但在塑料中形成霓互连网络的能力远远高于铜粉，因此在相同填量下PP/铜粉的热导率为1.25w/(m．k)，而PP/云母的热导率为2.5w/(m . k)。

(10)有机填充导热材料常用的导热聚合物有聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯及聚噻吩等导电性能优异的聚合物。其优点为综合性能好，相对密度低；缺点为价格高。

来源：塑料大王

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