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導熱塑料以及常見的填料比較

一、導熱塑料是什么以及特性是？

導熱塑料：利用導熱填料對高分子基體材料進行均勻填充，以提高其導熱性能。導熱性能的好壞主要用導熱系數（單位：W/m.k）來衡量。

導熱塑料分為兩大類：導熱導電塑料和導熱絕緣塑料。導熱塑料主要成分包括基體材料和填料。基體材料包括PPS、PA6/PA66、LCP、TPE、PC、

PP、PPA、PEEK等；填料包括AlN、SiC、Al2O3、石墨、纖維狀高導熱碳粉、鱗片狀高導熱碳粉等。

國外生產導熱塑料的主要廠商和產品牌號：

產品特性：

（1）散熱均勻，避免灼熱點，減少零件因高溫造成的局部變形

（2）重量輕，比鋁材輕40-50%

（3）成型加工方便，無需二次加工

（4）產品設計自由度高

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

應用領域：

這些領域包括LED照明、汽車、加熱/冷卻/制冷。

二、常見導熱材料的導熱系數列表：

材料名稱 導熱系數K(w/m.k)

氧化鈹（有毒） 270

氮化鋁 80~320

氮化硼 125 有文章寫60K(w/m.k)

碳化硅 83.6有文章寫170~220K(w/m.k)，個人表示懷疑，導熱這么好的話，就完全沒有BN和AlN的市場了

氧化鎂 36

氧化鋁 30

氧化鋅 26

二氧化硅 (結晶型) 10

注：以上數據來自以下3篇論文

1. 氧化鋁在導熱絕緣高分子復合材料中的應用，李冰，塑料助劑，2008年第3期，14~16頁

2. 金屬基板用高導熱膠膜的研究，孔凡旺等，廣東生益科技，第十一屆覆銅板市場技術研討會論文集 101~106頁

3. 復合絕緣導熱膠粘劑的研究，周文英等 中國膠粘劑 2006年11月第15卷11期，22~25頁

以下部分觀點來自期刊論文，部分觀點來自廣大產品工程師，感謝大家。

三、常見導熱材料優缺點分析：

1、氮化鋁AlN，優點：導熱系數非常高。缺點：價格昂貴，通常每公斤在千元以上；氮化鋁吸潮后會與水反應會水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ，水解產生的Al(OH)3會使導熱通路產生中斷，進而影響聲子的傳遞，因此做成制品后熱導率偏低。即使用硅烷偶聯劑進行表面處理，也不能保證100%填料表面被包覆。單純使用氮化鋁，雖然可以達到較高的熱導率，但體系粘度極具上升，嚴重限制了產品的應用領域。

2、氮化硼BN，優點：導熱系數非常高，性質穩定。缺點：價格很高，市場價從幾百元到上千元（根據產品品質及粒徑大小不同價格差別較大），雖然單純使用氮化硼可以達到較高的熱導率，但與氮化鋁類似，大量填充后體系粘度極具上升，嚴重限制了產品的應用領域。

3、碳化硅SiC 優點：導熱系數較高。缺點：合成過程中產生的碳及石墨難以去除，導致產品純度較低，電導率高，不適合電子用膠。密度大，在有機硅類膠中易沉淀分層，影響產品應用。環氧膠中較為適用。

4、氧化鎂MgO 優點：價格便宜。缺點：在空氣中易吸潮，增粘性較強，不能大量填充；耐酸性差，一般情況下很容易被酸腐蝕，限制了其在酸性環境下的應用。

5、α-氧化鋁（針狀） 優點：價格便宜。缺點：添加量低，在液體硅膠中，普通針狀氧化鋁的最大添加量一般為300份左右，所得產品導熱率有限。

6、α-氧化鋁（球形） 優點：填充量大，在液體硅膠中，球形氧化鋁最大可添加到600~800份，所得制品導熱率高。 缺點：價格較貴，但低于氮化硼和氮化鋁。

7、氧化鋅ZnO 優點：粒徑及均勻性很好，適合生產導熱硅脂。缺點：導熱性偏低，不適合生產高導熱產品；質輕，增粘性較強，不適合灌封。

8、石英粉（結晶型） 優點：密度大，適合灌封；價格低，適合大量填充，降低成本。缺點：導熱性偏低，不適合生產高導熱產品。密度較高，可能產生分層。

綜上，不同填料有各自特點，選擇填料時應充分利用各填料的優點，采用幾種填料進行混合使用，發揮協同作用，既能達到較高的熱導率，又能有效的降低成本，同時保障填料與有機硅基體的混溶性。

（本段由論壇會員：spherefiller提供）

閱讀原文查看：助劑在塑料加工工業中的各種應用

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