摘 要： 随着技术的发展, 使得导热高分子材料的性能和产量提升, 为其在电子技术领域应用提供了良好条件。导热高分子材料优异的性能, 满足了微型电子设备的散热问题, 最大程度保障电子元器件的使用寿命。首先简要介绍了导热高分子材料的导热机理, 以及导热高分子材料应用范围, 最后提出导热高分子材料的性能强化措施。
关键词： 导热高分子材料; 导热塑料; 导热机理;
Abstract： With the development of technology, the performance and output of thermal conductive polymer materials have been improved, which provides a good condition for its application in the field of electronic technology.The excellent performance of thermal conductive polymer materials meets the heat dissipation problem of micro-electronic devices and maximizes the service life of electronic components.In this paper, based on thermal conductive polymer materials, the thermal conductive mechanism of this material and the application scope of thermal conductive polymer materials are briefly introduced.Finally, the performance strengthening measures of thermal conductive polymer materials are put forward.
Keyword： thermal conductive polymer materials; thermal conductive plastics; thermal conductive mechanism;
1 、材料导热机理
导热高分子材料利用自身排列合理的晶体, 通过晶粒热振动, 有效将设备内的热量传导出去。若是采用金属物质作为导体, 其在导热过程中会影响自由电子的运动, 最大程度上促进设备的热量有效传出。对于非晶体导热机理的材料, 由于其不规则的晶粒分布和排列, 使得在正式运行时热振动位置不固定, 容易造成将热量传递给相邻的分子或原子, 针对这一情况采用声子分析导热性能[1]。
2 、导热高分子材料应用
2.1 、导热塑料
塑料的应用领域广泛, 对于其导热性能有一定的需求, 当前研究的导热塑料有比较丰富的分类, 根据种类不同可以划分为热塑性导热树脂和热固性导热树脂;根据填充粒子的差异, 可以分为金属填充型、金属氧化物填充型、无机非金属填充型。不同的导热塑料类型, 对应匹配的应用环境, 采用基体材料有PPS、LCP、PP、PEEK等;采用的填充料有AIN、SiC、石墨、高导热碳粉等。
由于塑料本身的绝缘能力较强, 因此以塑料作为基体的非绝缘型导热塑料的绝缘性能, 主要由填充的粒子决定, 通常采用的填充物为石墨、炭黑等导电性材料。对于绝缘型导热塑料, 主要采用金属氧化物等作为主要填充料, 这样的配置能够实现较好的导热性能。这种材料, 主要应用在电器工业中, 由于其制取成本较低, 并且支持加工后成品产品白度调整, 被广泛应用到多个领域[2]。
2.2、 导热橡胶以及导热胶黏结剂
在硅橡胶材料中填充Al2O3, 能够为橡胶材料带来更高的阻燃性和高导热性, 通过填充物Al2O3在电子元器件表面形成导热层, 导热系数能达到2.72W/ (m·K) 。对于导热胶黏结剂的应用, 多用于电子电气工业领域, 通过它将半导体管、散热器有效黏合, 进一步提高黏结部位的导热性能。此外, 还将其应用到多层板的导热绝缘组装上, 配合不同工艺制成的胶黏结剂, 呈现的导热性满足应用要求。
2.3、 石墨导热材料
这一材料主要应用在食品加工、制药等领域, 作为工业生产通用设备的导热材料, 特别是安装在碳钢、不锈钢材质的换热器上, 呈现优良的导热性能。但在应用过程中, 要特别注意避免化学物质的接触, 因为材料遭受侵蚀, 从而无法继续支持换热器运行。因此在应用过程中, 需要对石墨导热材料进行一定的隔离处理, 避免其与化学物质接触, 影响设备的导热性能。
3 、导热高分子材料的强化应用措施
3.1 、选择合适的基体材料
基体决定了高分子材料的导热性能, 根据应用场景的不同, 选择的基体也要进行调整。因此, 为了提高导热高分子材料的应用性能, 首先应注意基体的针对性、适应性。未加工高分子材料本身具有良好的导热性, 但是应用在元器件中, 长期处于高温的环境, 使得材料出现变形的情况。针对这一问题, 可以采用塑料、橡胶等稳定性较好的物质作为基体, 如硅橡胶、硅橡胶黏结剂。
3.2 、填充材料预处理
为了让填充材料更好地发挥其高导热的作用, 需要在填充前做好表面处理, 可以使用偶联剂表面处理, 使材料符合应用的相关要求。通过选取合适的处理药剂, 有效促进高分子材料与导热填充物有效融合, 达到的导热性能符合预期。
3.3、 工艺选择与优化
为了提高导热高分子材料的性能, 对于填充物与基体物质可以采取相应的组合方式和工艺实现, 还可通过调整助燃剂的使用顺序提高高分子材料的导热性能。不同组合方式和工艺的差异, 导致高分子材料的性能不同, 因此有必要根据材料应用环境选择相应的工艺和条件, 有条件地进行优化。
例如, 导热高分子材料填充过程, 由于填充物粒径不同, 会使得材料大量堆积, 不利于导热性能实现。针对这一情况, 首先要选择合理粒径的填充材料, 以最优的方案分布, 同时降低基体的黏度, 有效增强高分子材料的导热性能。此外, 高分子材料制作对于温度和压力控制也有一定的要求, 需要根据材料的性能变化做适当的调整, 如在加压操作下, 采用硫化硅橡胶的导热性能有明显提升。
4 、结语
大部分导热高分子材料所采用的基体物质为树脂, 为了增强高分子材料的导热性能, 需要根据应用场景和条件, 置入相应的填充料。同时对填充工艺和材料组合方式进行优化, 增强高分子材料的性能并扩展其应用范围。
参考文献
[1]邱小胖.导热高分子材料的应用与研究探讨[J].科技风, 2018, (4) :67.
[2]王磊.导热高分子材料的研究及应用探索[J].中国高新区, 2018, (2) :37.
