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导热塑料你知多少?经典十问,值得收藏!

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[LV.9]元老会员II

发表于 2018-2-9 15:03:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、什么是导热塑料?导热塑料是以PP、ABS、PC、PA、PPA、PBT、LCP、PPS、PEI、PEEK等通用塑料或工程塑料为基材,将高导热复合材料添加在塑料基材中共混复合、通过热传导改性而成的新型高性能塑料。扫码加入艾邦橡塑群   
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二、导热塑料的机理及导热系数是怎样的?1.导热机理◆填充型导热塑料的导热机理A.导热塑料的导热性能取决于聚合物和导热填料的相互作用B.填料种类不同其导热机理不同金属填料是靠电子运动进行导热非金属填料主要依靠声子导热,其热能扩散速率主要取决于邻近原子或结合基团的振动C.导热填料对导热性能影响因素填料种类填料形体和粒径填料含量填料表面处理方式导热塑料导热机理
◆导热塑料导热机理
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2.导热系数导热性能的好坏主要用导热系数(单位:W/m.k)来衡量。未经改性普通塑料的热传导率或导热系数很低,一般为0.2-0.46W/(m.K)左右,而经过热传导改性的导热塑料可依据产品要求大大提高其热传导率或导热系数,一般为2-20W/(m.K),某些特殊品级导热塑料的导热系数可达50W/(m.K)或更高,最高可达100W/(m.K)。通过热传导改性的塑料其导热系数是传统普通塑料的5-100倍甚至更高,这使得导热塑料的热传导率或导热系数可与某些金属媲美,如不锈钢[15W/m.K]和某些铸铝合金[50-100W/m.K]。
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三、有哪些导热塑料?根据提高导热性能的途径,导热塑料可以分为:A.合成型导热塑料合成具有高导热系数的聚合物,如具有完整结晶、通过声子实现导热的聚合物
B.填充型导热塑料
通过高导热填料粒子、纤维、层片等对聚合物进行填充填充型导热塑料又可分为两类:导热绝缘塑料:导热系数不高,1.5W/m.k 左右;主要填料包括金属氧化物 Al2O3、MgO、SiO2,金属氮化物 AlN、Si3N4、BN 及 SiC 、B4C3等;导热导电塑料:导热系数可以做到5.0W/m.k或更高;主要填料包括金属粉/ 纤维、石墨、碳纤维、CNT、石墨烯等;
四、导热塑料有何优点?1.重量轻,比铝材轻 40-50%2.成型加工方便,无需二次加工3.产品设计自由度高
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五、导热塑料对比铝的优势?
对比项目浇铸铝散热器导热工程塑料导热率比较高相对金属较低散热效果好较好绝缘性能不绝缘绝缘加工方式浇铸,拉丝注塑成型加工温度>500度200~300度二次加工需要不需要系统成本较高相对金属略低
六、目前有哪些基材和填料?目前市场是主要的导热塑料所采用的基材有:PS、PPS、PPA、PEEK、PC、LCP、PA6、PA66、PA46、PA12、TPE等。其中PPS产品较多,但具体使用何种基材可能与具体的导热、性能及使用场合的要求有关。
导热填料顾名思义就是添加在基体材料中用来增加材料导热系数的填料,主要填料有:AlN、SiC、Al2O3、Mg(OH)2、石墨等,其中,尤以微米级氧化铝、硅微粉为主体,纳米氧化铝,氮化物做为高导热领域的填充粉体;而氧化锌大多做为导热膏(导热硅脂)填料用。
七、导热塑料主要的用途?1.照明领域:导热塑料最典型的应用是在照明领域,主要用于制作需要散热良好的LED节能灯灯杯等。
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图:LED灯罩(图片来源于中广核俊尔
2.电子电器领域:电池外壳、线圈骨架、电动工具外壳、继电器管或托盘、线路板/电子设备封装、电阻器或转换器等等。
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电池外壳
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马达线圈骨架、电动工具外壳
3.加热/冷却/制冷:化工生产中的热交换器、导热壳体及加热器/供热设备、轴承和电机外壳,太阳能热水器,蓄电池冷却器,散热器(暖气片),导热管等。
八、导热塑料的市场?表1:导热塑料市场容量现状及预测(百万美元)
LED照明智能手机和平板市场太阳能及电动车电源模组其他2013年$1500$100$28$1752020年$3800$300$170$530
表2:导热塑料市场容量现状及预测(百万美元)


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数据来源:Lux. Research,Inc.

139ba9ba00e91a5b86aaedb9381c8b8d.jpg 图:导热塑料应用于照明领域(图片来源于深圳华力兴)
九、谁在生产导热塑料?近两年受大功率LED照明技术的飞速发展及灯具散热需求带动,国内外许多塑料公司积极加强LED灯具用导热塑料产品的开发。国外方面,主要的代表性公司有荷兰DSM、美国Cool Polymers、意大利Laticonter、日本Kaneka、Sabic等。国内方面也有众多公司积极介入,主要有深圳卓尤、上海合复、东莞兆科、佛山宝利玛以及国邦睿源等公司。
ac61f1825c282e0f047123427770173e.jpg 总体来说,国外公司研发历史长,技术处于较为领先的水平,产品成型性能好、并且能够提供较为完善的材料设计、原型设计、热学模拟等全方位的服务,但材料价格相对昂贵。国内公司近两三年才开始介入,在性能上与国外公司的尚有一定差距,但是国内企业占据地缘优势、服务响应优势和价格优势,未来发挥空间巨大。
d43f8e12835703c277fe1a34d01d5506.jpg 图:导热塑料应用于照明领域(图片来源于深圳华力兴)

十、怎么选择导热填料?
常见导热填料优缺点分析:
氮化铝ALN80-320导热系数高价格昂贵,每公斤几千元以上。容易受潮水解,水解产生氢氧化铝中断导热通路,因此制品热导率偏低。一般氮化硼BN60-125导热系数高价格昂贵,每公斤上千元。不能单纯的大量填充,大量填充后体系粘度极具上升,严重影响产品的应用领域。一般碳化硅SIC83.6-220导热系数高合成过程中产生的碳及石墨难以去除,到账产品纯度低,电导率高,不适合电子用胶,密度大,在有机硅中易沉淀分层,应用产品应用。环氧胶中较为适用。一般氧化镁MgO36导热系数一般在空气中易吸潮,增粘性较强,不能大量填充;耐酸性差,很容易被腐蚀,限制了酸性环境下的应用。一般氧化铝Al2O338导热系数高,球形填充量大价格适中,每公斤不超过200元。球形或者类球形填充量大,最大可添加到600-800份,所得制品导热率高。最好氧化锌ZnO26导热系数偏低粒径和均匀性很好,适合生产导热硅脂;导热性偏低,不适合生产高导热产品。质轻,不适合生产高导热产品。密度较高,可能产生分层。较好
部分素材参考百度文库,艾邦高分子独家编辑整理 艾邦橡塑产业群友资源汇总第一届PPO聚苯醚发展与应用论坛The second forum on the development and application of engineering plastics(深圳  3月23日 观澜格兰云天酒店)PPO聚苯醚发展与应用论坛议题嘉宾PPO/PPE在汽车上的应用BASF、沃特、希畅PPO材料介绍Sabic、三菱旭化成、蓝星、鑫宝PPO工业化生产发展趋势业内大咖PPO阻燃弹性体在线缆中的应用中旭、安拓普、瑞亚达等,PPO在新能源汽车中的应用拟邀请主机厂PPO与高温尼龙之争德众泰PPO合金相容性问题探讨日之升、能之光光伏接线盒拟邀请行业知名企业PPO在涉水领域的应用聚赛龙报名方式:阮小姐: 18312560351; [email protected]江先生:18666186648,微信同电话号码
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