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導(dǎo)熱顏料以及常見(jiàn)的填料比較

作者:www.o0iu0g.cn 日期:2022-08-01 人氣:710

 

 

 

 

 

一、導(dǎo)熱顏料是什么以及特性是?


導(dǎo)熱顏料:利用導(dǎo)熱填料對(duì)高分子基體材料進(jìn)行均勻填充,以提高其導(dǎo)熱性能。顏料紅122用途:應(yīng)用于高檔工業(yè)涂料、汽車(chē)涂料(OEM)、建筑涂料及乳膠漆;用于塑料主要是PVC,其著色耐光牢度為7-8級(jí)(1/3SD),在HDPE中可承受250℃/5min,可用于聚丙烯腈原漿著色;用于高檔印墨,如金屬裝飾印墨,其耐光牢度優(yōu)異,且耐滅菌處理。顏料紅254主要用于塑料和涂料,油漆的著色,也用于 合成纖維的原液著色。 進(jìn)口顏料為苯并咪唑酮類(lèi),給出藍(lán)光紅色調(diào),優(yōu)良的耐熱穩(wěn)定性、耐光耐氣候牢度及耐遷移性能,主要應(yīng)用于塑料(PVC,HDPE)與涂料著色。導(dǎo)熱性能的好壞主要用導(dǎo)熱系數(shù)(單位:W/m.k)來(lái)衡量。

導(dǎo)熱顏料分為兩大類(lèi):導(dǎo)熱導(dǎo)電顏料和導(dǎo)熱絕緣顏料。導(dǎo)熱顏料主要成分包括基體材料和填料?;w材料包括PPS、PA6/PA66、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK等;填料包括AlN、SiC、Al2O3、石墨、纖維狀高導(dǎo)熱碳粉、鱗片狀高導(dǎo)熱碳粉等。

 

 

 

 

 

 

產(chǎn)品特性:

(1)散熱均勻,避免灼熱點(diǎn),減少零件因高溫造成的局部變形

(2)重量輕,比鋁材輕40-A

(3)成型加工方便,無(wú)需二次加工

(4)產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度高

(5)由于成型方式主要為模具注塑成型,膠料在加熱后經(jīng)過(guò)加壓流入模具中,然后經(jīng)過(guò)冷卻成型。加工工藝的特性使得材料成型后的導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)出各向異性的特點(diǎn),即注塑時(shí)膠料流動(dòng)的方向(in-plane)和垂直膠料流動(dòng)的方向(through-plane)。一般膠料流動(dòng)方向上的導(dǎo)熱系數(shù)是垂直膠料流動(dòng)方向上的導(dǎo)熱系數(shù)的3~6倍,這種差異是由于膠料在注塑成型時(shí),在流動(dòng)方向易形成連續(xù)的分子鏈所造成的。

 

應(yīng)用領(lǐng)域:

這些領(lǐng)域包括LED照明、汽車(chē)、加熱/冷卻/制冷。

 

 

 

 

 

 

 

二、常見(jiàn)導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)列表:

 

材料名稱(chēng)   導(dǎo)熱系數(shù)K(w/m.k)

氧化鈹 (有毒)  270

氮化鋁        80~320

氮化硼         125 有文章寫(xiě)60K(w/m.k)

碳化硅         83.6有文章寫(xiě)170~220K(w/m.k) ,個(gè)人表示懷疑,導(dǎo)熱這么好的話(huà),就完全沒(méi)有BN和AlN的市場(chǎng)了 

氧化鎂           36

氧化鋁           30

氧化鋅           26

二氧化硅 (結(jié)晶型)  10

 

注:以上數(shù)據(jù)來(lái)自以下3篇論文

1. 氧化鋁在導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料中的應(yīng)用,李冰,顏料助劑,2008年第3期,14~16頁(yè)

2. 金屬基板用高導(dǎo)熱膠膜的研究,孔凡旺等,廣東生益科技,第十一屆覆銅板市場(chǎng)技術(shù)研討會(huì)論文集101~106頁(yè)

3. 復(fù)合絕緣導(dǎo)熱膠粘劑的研究,周文英等 中國(guó)膠粘劑 2006年11月第15卷11期,22~25頁(yè)

 

以下部分觀點(diǎn)來(lái)自期刊論文,部分觀點(diǎn)來(lái)自廣大產(chǎn)品工程師,感謝大家。

 

三、常見(jiàn)導(dǎo)熱材料優(yōu)缺點(diǎn)分析:

1、氮化鋁AlN,優(yōu)點(diǎn):導(dǎo)熱系數(shù)非常高。缺點(diǎn):價(jià)格昂貴,通常每公斤在千元以上;氮化鋁吸潮后會(huì)與水反應(yīng)會(huì)水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ,水解產(chǎn)生的Al(OH)3會(huì)使導(dǎo)熱通路產(chǎn)生中斷,進(jìn)而影響聲子的傳遞,因此做成制品后熱導(dǎo)率偏低。即使用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理,也不能保證A填料表面被包覆。單純使用氮化鋁,雖然可以達(dá)到較高的熱導(dǎo)率,但體系粘度A上升,嚴(yán)重限制了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。

 

2、氮化硼B(yǎng)N,優(yōu)點(diǎn):導(dǎo)熱系數(shù)非常高,性質(zhì)穩(wěn)定。缺點(diǎn):價(jià)格很高,市場(chǎng)價(jià)從幾百元到上千元(根據(jù)產(chǎn)品品質(zhì)及粒徑大小不同價(jià)格差別較大),雖然單純使用氮化硼可以達(dá)到較高的熱導(dǎo)率,但與氮化鋁類(lèi)似,大量填充后體系粘度A上升,嚴(yán)重限制了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。

 

3、碳化硅SiC  優(yōu)點(diǎn):導(dǎo)熱系數(shù)較高。缺點(diǎn):合成過(guò)程中產(chǎn)生的碳及石墨難以去除,導(dǎo)致產(chǎn)品純度較低,電導(dǎo)率高,不適合電子用膠。密度大,在有機(jī)硅類(lèi)膠中易沉淀分層,影響產(chǎn)品應(yīng)用。環(huán)氧膠中較為適用。

 

4、氧化鎂MgO  優(yōu)點(diǎn):價(jià)格便宜。缺點(diǎn):在空氣中易吸潮,增粘性較強(qiáng),不能大量填充;耐酸性差,一般情況下很容易被酸腐蝕,限制了其在酸性環(huán)境下的應(yīng)用。

5、α-氧化鋁 (針狀)  優(yōu)點(diǎn):價(jià)格便宜。 缺點(diǎn):添加量低,在液體硅膠中,普通針狀氧化鋁的A添加量一般為300份左右,所得產(chǎn)品導(dǎo)熱率有限。

 

6、α-氧化鋁(球形)  優(yōu)點(diǎn):填充量大,在液體硅膠中,球形氧化鋁A可添加到600~800份,所得制品導(dǎo)熱率高。  缺點(diǎn):價(jià)格較貴,但低于氮化硼和氮化鋁。

 

7、氧化鋅ZnO         優(yōu)點(diǎn):粒徑及均勻性很好,適合生產(chǎn)導(dǎo)熱硅脂。缺點(diǎn):導(dǎo)熱性偏低,不適合生產(chǎn)高導(dǎo)熱產(chǎn)品;質(zhì)輕,增粘性較強(qiáng),不適合灌封。

 

8、石英粉(結(jié)晶型)  優(yōu)點(diǎn):密度大,適合灌封;價(jià)格低,適合大量填充,降低成本。缺點(diǎn):導(dǎo)熱性偏低,不適合生產(chǎn)高導(dǎo)熱產(chǎn)品。密度較高,可能產(chǎn)生分層。

 

綜上,不同填料有各自特點(diǎn),選擇填料時(shí)應(yīng)充分利用各填料的優(yōu)點(diǎn),采用幾種填料進(jìn)行混合使用,發(fā)揮協(xié)同作用,既能達(dá)到較高的熱導(dǎo)率,又能有效的降低成本,同時(shí)保障填料與有機(jī)硅基體的混溶性。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 


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